粉流掣4.0在粉体定量控制领域取得重大突破

作者:陈立明 时间:2015-12-11 09:05:14

一、工业粉体控制计量困难的根本原因及现状

       众所周知,粉体的物理流动性在实际储存与卸放过程中,由于多种因素影响呈现大跨度的变化。当受空气持续冲击激发处于高含气状态时具有类似液体的高流动性和高压力传导性,结果容易导致暴冲失控现象;而长期处于静态沉积时,因粉内气体受压自然向上逸出后,会形成固态的低流动性和高压力阻隔性,结果又容易导致阻塞断料失控现象;而且运行过程中存在动态收缩固化拱结效应,以及边壁滞阻挤压固化效应等。库位高低变化也因巨大的料重压力分布变化,影响各部位流动性变化。正是因为诸多因素使粉体静动态间具有巨大的传导力学差异波动性,造成了粉体定量控制的技术处理非常困难,运行机械负荷变化极大,极易产生卡阻故障,直接影响到后续工艺产质量的保证和提升。

       水泥工业65%的工艺都与粉体物料有关,其定量控制精度决定了各工艺环节的质量与产量。但现实是,全世界迄今并未根本解决这一难题,无论德国人还是日本人。所由采用的技术方案均存在诸多问题,最基本的特征是:采用气动技术先将粉体卸放出来,再设法稳定密度和压力,最后进行计量控制。

 

二、如何突破卸料难关

        如果不展开批判性思考,我们就突破不了如此盲区:必须用气动技术卸料,然后设法稳定控制;否则,只能停滞不前。

        然而,一旦使用气动技术卸料,流动性大增,但稳定性极差,从而必然逼使处理稳定性和锁止控制性,以及密封性。结果大同小异:复杂、困难、成本高。目前以德国的申克、菲斯特、日本的粉研等不同类型的转子式装备为代表,以及国内仿制品均以勉强对付实现了生料与煤粉入窑的工艺控制,其极高代价的付出与艰难可比飞越驼峰航线。

        此外,大量工艺环节应用如定量配兑、动态定量搭配输送平衡,也需要经济而高精度的定量控制,气动之路实际是将我们引入了无解的沼泽。

        事实逼问我们:有没有一条无气无动力之路?让我们真正解放自己。

        粉流掣跳出了西方精确定量和外科手术式强攻硬打的惯性思维,采用中国人老祖宗的易经原理中以柔克刚的太极自然思维。通过对不同料位、水分、细度、含气流动性、库口锥度、库顶入料等因素随机复合影响下的大量实物实验,结合对库内粉料的静动力学分析,终于找到了特殊的多通道流态化动态自适应平衡的空间结构的数学模型,从而研发设计出专用的无动力卸料装置---太极锥。可充分利用粉体料重形成的自然挤压与真空吸附力实现粉流连续自动下落,此技术已申报获得了国家发明专利。

       如图一,太极锥自然整体流的卸料分布特征与粉流掣的标准配置。

         

三、粉体控制计量各难点的突破

    通过大量的太极锥应用实验发现,大库粉体卸放过程会自然产生随机复杂的流动性快变特性,加上边壁滞阻效应和间隙压缩固化磨损效应等;对后续机械的调节运行,输送,计量等环节同样具有极大的干扰性和破坏性。很多细节处理均存在技术陷阱或假象,现有装备均被严重误导至气化处理的错误方向。由于没有现成的整机或部件能充分满足技术要求,粉流掣系统性地针对每个环节都给予了细致的物理特性的研究分析和实验,明确的围绕粉体半流动性的目标进行系统构建,并逐一对每个工作环节重新进行创新设计而实现系统的有机关联。

 1、计量

     独家专利技术的新型冲板式流量计,采用平行双铰链倒摆冲板传力结构设计;抗冲击抗扭力,综合测量精度0.3%,反应快速。具备宽流量测量、抗潮湿耐震动、工作温度宽(-20℃--250℃)、零点漂移小等独特优势。各项技术指标超越市面一切冲板流量计产品,可工作于正负压场合,安装简便,是构成高精度计量控制系统的关键保障。

 2、调节

     π绞刀为最新专利技术产品,针对粉体密度与压力波动性设计了特殊的动态空间组合结构;具有独特的粉压动态锁止隔离滤波稳定结构,同时具有优异的运行阻力自适应匹配平衡特征。确保任何工况下驱动负载保持平稳轻盈,配备有专用高效气动闸阀开关,通过软件联动控制,彻底解决了粉体卸料中冲料干扰下稳定准确问题。确保输出流量与驱动速度形成了优异的开环线性关系,同时具备优异的硬质异物通过性,而且机械磨损极小;整机结构安装简便、节能高效,是实现高线性粉体控制调节的实用装置。

  3、控制

     采用完全独立自主的工业16位全智能数字控制软硬件系统,嵌入了艾克公司近30年工业控制的最精华软件技术。大量运用最先进实用的的数学模型处理技术,包括卡尔曼数字滤波技术、粉体流动性快速定量计算识别处理技术、参数自适应智能控制技术等,针对粉体控制可能出现的各种工况均能自动匹配最佳处理控制数学模型方案,确保即使出现极端工况也能从容快速应对过渡,呈现出高度的智能自适应特征。由于采用了4-20毫安模拟信号工业现场互联标准,以及标准连锁握手开关联络信号,可与任何中控系统进行控制对接。全系统采用变频调速驱动结合气动辅助控制,输送效率达每10吨/小时耗电仅0.6千瓦左右,已达到最低功率消耗。

 

四、粉流掣的技术突破带来的意义

    粉流掣的出现彻底突破了原来的粉体定量控制卸料的全部技术瓶颈,使整个人类在粉体精确定量控制输送领域从高大上的遥远变成了低小平的现实。

    1.完全取消了库内减压倒锥和气动斜槽阵,库外罗茨风机配置与气管路铺连的复杂要求与维护;对粉体大库建造成本与建造时间要求大幅减少,特别是南方潮湿地区水泥库的卸放。此技术避免了空气中水分进入库内冷凝产生水化反应引发固结阻死,同时也基本消除了令人头痛的大库清库检修维护的必要。

    2.对库型和安装空间要求极低,不需要中间缓冲仓,能满足绝大多数已有库现场进行改造的空间条件。

    3.能使所有粉体卸放应用,从盲目开环全部经济性提升到闭环定量精确控制上,并稳定可靠的实现现场无人值守动态平衡联网控制能力。

    4.整机具备优异的硬质异杂物通过性和负载激变适应性,能最大限度适应我国生产现场粗放杂乱的原料条件与工况。

    5.无论动态高流性料还是静态低流动性料,均有成熟有效的稳定精确控制解决方案。

 

五、粉流掣在水泥生产线上的应用前景

    由于粉流掣彻底突破了粉体定量控制的技术难点和经济难点,使得水泥工业在以下领域将迎来巨大的应用发展:

     1.粉体分别粉磨后再配兑混合工艺的应用,包括熟料与混合材分别粉磨后再配兑水泥的应用需求,以及石灰石与粘土分别粉磨再配兑应用;可通过单一原料的细度与易磨性控制大大提高粉磨机系统的产量与效率,并通过合理的细度控制使配兑后实现产品的最佳颗粒级配,彻底扭转混合粉磨工艺所牺牲的质量与效益损失。

     2.各种工艺间的定量输送与动态平衡控制,如水泥库的多库定量搭配均化输送系统、成品库与包装库或罐装库之间的动态平衡输送等。

     3.直接改造现有应用效果较差的生料入窑,煤粉入窑控制等关键定量工艺,以及粉煤灰、电石渣粉等低密度高流动性工业废料的定量配兑等。


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