摘要：煤粉制备车间是水泥厂生产系统极其重要的组成部分，其中的煤粉计量系统是重中之重。文章结合工程设计及用户使用体验，对当前水泥厂煤粉计量系统普遍采用的双管螺旋喂料机和固体流量计系统、科氏力计量秤系统和转子秤计量系统三种计量方式的工艺性能进行了综合比较，并据此提出了选择建议，以供同行或相关行业在设备选用时参考。
煤粉计量系统是水泥厂一个极其重要的生产环节，计量系统的稳定、连续、准确是稳定回转窑的热工制度、降低煤耗、提高熟料质量和保证设备安全运转的关键因素。如果控制不好，生产中很容易发生跑煤或断煤现象，轻者对熟料质量和产量造成影响，重者会影响生产安全，甚至停窑检修。因此，水泥厂选择合适的计量设备至关重要。
1 煤粉计量系统的三种方式
1.1 双管螺旋喂料机和固体流量计系统
该系统是由双管螺旋喂料机与固体流量计组成，如图1所示。双管螺旋输送机是由两个单管螺旋组成、一台电机驱动，由旋转的螺旋叶片将物料推移而达到输送的目的。与单管螺旋相比，双管螺旋的输送能力大、给料的稳定性强。固体流量计又名冲板流量计，是一种连续称量的给料设备，适用于连续均匀物料的计量。本系统中，煤粉仓内的煤粉由双管螺旋喂料机输送至冲板流量计进行计量，双管螺旋喂料机采用变频调速控制，不仅能稳定流量，还可以通过冲板流量计反馈的信号调节喂料量，控制给料能力。在这两个设备组成的系统中，双管螺旋喂料机负责给料、输送煤粉，冲板流量计负责计量。但实际生产中由于煤粉的流动性很强，双管螺旋喂料机的输送量时大时小，经常发生冲料现象，系统的计量十分不稳定，给窑的操作带来非常不利的影响，严重时造成喷煤管因煤粉量过大而熄火。为了避免冲料，不少厂家倾斜安装双管螺旋喂料机，这样虽然减少了冲料现象的发生，但却影响了计量的精确性，造成计量精度很低。因此，该系统除一些老厂还在使用外，新建水泥厂已基本不再使用这种计量方式，一些老水泥厂甚至将其拆除进行技术改造，安装其它计量精度高的设备。
1.2 科氏力计量秤系统
该系统主要由稳流给料机和科氏力粉体流量计组成，如图2所示。稳流给料机是一种容积式给料设备，它本身的仓式结构能够消除煤粉仓内料位高低变化时对其给料的影响，其内部设有水平回转分格轮，分格轮每转一周就能输送相同容积的物料。科氏力粉体流量计又名科里奥利秤，简称科氏力秤。它是以物体作相对运动为条件、应用科里奥利力学方面的原理来计量粉体物料的质量流量。本系统中，稳流给料机安装在煤粉仓的下方，采用变频调速控制，转速可以调节，因此，可以根据系统要求调节煤粉的给料量，在稳定料流的同时，也实现定量给料的目的。煤粉从稳流给料机卸出后，进入科氏力粉体流量计进行计量，控制装置根据科氏力秤瞬时流量测定值与设定值比较，将结果进行反馈，调节稳流给料机的转速，使瞬时值始终跟踪设计值，从而使系统的实际流量与设定流量保持一致，以此来对喂煤量进行计量与控制，实现系统的准确计量。
该系统中，稳流给料机负责给料，科氏力秤负责计量，分工模式与螺旋喂料机和固体流量计组成的计量系统类似，但计量精度要高很多。以科氏力秤计量煤粉，具有计量准确、容易控制、性价比高的特点，已在许多水泥厂得到广泛应用，使用效果良好。
1.3 转子秤计量系统
该系统是专为喂煤设计的一种称量设备，此设备集称量、计量和煤粉输送等功能于一身，不需额外配置煤粉输送泵，直接采用气力输送方式，如图3所示。转子喂料秤直接布置在煤粉仓下，不需要其它给料设备，仅需要在煤粉仓下料口至转子秤进料口设置一段喂料溜子即可。转子喂料秤采用的是重力操作水平转子的操作原理，电机采用变频调速，煤粉从仓内卸到转子后，被带入称重区，经过转子秤称重区计量，得到的实测值（实际下料量）反馈到控制器与给定值进行比较，如反馈值偏低，则转子秤转速增加，反之则降低。煤粉经计量后直接进入气力输送管路，非常终由罗茨风机提供的输送空气输送至用煤点，这一过程全部在一个结构简单的封闭式喂料机内完成。此系统喂煤均匀，密封性好，能防止发生冲煤现象，而且计量装置灵敏度很高，抗干扰性很强，不但能检测小流量时信号的变化，还不易受外界信号的干扰，短期精度和长期精度都较高，长期稳定性好。此外，该系统自动化程度高，能够适应现代化大中型水泥厂的自动控制要求，尤其是计量控制范围宽，既能满足刚开始调试时用煤量较少的要求，又能满足正常生产和超产时用煤量较大时的需要，可方便地大范围改变喂煤量，而不降低计量精度。
转子秤计量系统非常早由德国PFISTER公司生产研制，计量煤粉时，单台喂料能力非常大能达到40t/h，能满足各种规模的水泥厂需要。由于设备成本价格昂贵，起初仅一些有实力的水泥企业使用，后来PFISTER公司在国内成立了制造公司，再加上目前国内也有不少公司掌握了核心技术，也能够生产制造，在极大程度上降低了采购成本。由于此设备结构紧凑、设计精巧、运行稳定、容易控制、计量精度高，越来越受到广大水泥厂用户的青睐，是当前煤粉计量系统的主要选择方式。
2 三种计量系统的对比
从表1中可以看出，固体流量计和科氏力秤计量系统的输送方式都需要煤粉输送泵+罗茨风机为动力，输送泵一般采用螺旋泵，煤粉通过螺旋叶片输送，再通过罗茨风机供风将煤粉吹走。根据现场使用情况看，输送泵经常出现故障，堵料和漏风现象严重，造成系统停机。而转子秤系统仅需要罗茨风机为动力就能完成输送任务，因此，转子秤系统的工艺流程要简单得多，此外，转子秤工艺流程简单还体现在计量系统本身。转子秤自身具备给料和计量功能，而固体流量计和科氏力秤分别需要配置双管螺旋喂料机、稳流给料机才能完成计量功能。因此，转子秤虽然前期设备投资要高一些，但是系统设备少了，维护检修量也少，后期维护成本大大降低，转子秤超高的计量精度和运行的稳定性是其它计量设备所达不到的。据某水泥厂用户反馈，转子秤设备投资虽然高，但与其它设备相比，计量精度高和运行稳定能节约用煤用电，减少生产损失，短时间内就能收回设备投资。综合比较，转子秤计量系统占据绝对优势。
3 结语
显而易见，转子秤计量系统的优势明显，虽然前期设备投入较高，但转子秤系统在煤粉输送方面不需要设置专门的煤粉输送泵，简化了工艺流程，并且其可靠的喂料及即时可调的喂料速度，在稳定产品质量方面给用户以很高的投资回报，从而降低热耗和电耗，使其在新建的水泥厂中已作为首选；科氏力秤虽然在稳定性方面比转子秤略逊一畴，但整体性能还可以，对于老厂改造或资金有限的用户来说，也不失为一种不错的选择；双管螺旋和固体流量计组成的计量系统，由于其计量精度和稳定性达不到要求，已逐渐被淘汰，在新建水泥厂中已无立足之地。
综上所述，在水泥厂煤粉计量设备选择方面，建议优先选择转子秤计量系统。
