篦冷機(jī)風(fēng)量與篦床速度的控制

蔣忠民劉登強(qiáng)劉艾明孫振紅

中材建設(shè)有限公司（100176）

篦冷機(jī)風(fēng)量與篦床速度的控制

蔣忠民劉登強(qiáng)劉艾明孫振紅

中材建設(shè)有限公司（100176）

篦冷機(jī)是水泥燒成系統(tǒng)中非常重要的設(shè)備，其主要功能是對(duì)水泥熟料進(jìn)行冷卻、輸送及熱風(fēng)余熱的回收利用，關(guān)系著生產(chǎn)的電耗與熱耗。各大篦冷機(jī)制造商，都在篦冷機(jī)的環(huán)保、節(jié)能及安裝操作方面給予大量的研發(fā)投入，推出了各自的第四代篦冷機(jī)。在總結(jié)我公司第三、第四代篦冷機(jī)的應(yīng)用和生產(chǎn)操作總結(jié)的基礎(chǔ)上，論述水泥行業(yè)現(xiàn)行的風(fēng)量及篦床速度控制方式。

篦冷機(jī)；過(guò)程控制；水泥生產(chǎn)；風(fēng)量；測(cè)量；PID

0 引言

在水泥工業(yè)中,篦冷機(jī)的主要作用是冷卻、輸送熟料和回收利用余熱。第三、四代篦冷機(jī)的優(yōu)點(diǎn)在于應(yīng)用高阻尼篦板和充氣梁技術(shù)使得供風(fēng)風(fēng)機(jī)壓力上升，高壓風(fēng)呈水平方向穿射冷卻熟料，供風(fēng)總量減少，提高了二次風(fēng)溫，并在生產(chǎn)上利于厚料層操作。

與第三代篦冷機(jī)相比較，第四代篦冷機(jī)的篦板全部固定不動(dòng)，熟料前行采用推桿推動(dòng)。冷卻風(fēng)采用風(fēng)機(jī)送風(fēng)至裝有自動(dòng)調(diào)節(jié)閥的篦板，再穿透熟料層，將熟料急冷和進(jìn)一步冷卻，通過(guò)高溫段的冷卻風(fēng)作為二次風(fēng)和三次風(fēng)入窯和分解爐。篦下自動(dòng)調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)風(fēng)量，克服篦床料層厚度不均勻?qū)е峦L(fēng)不均的缺陷。

因此，第三、四代篦冷機(jī)的供風(fēng)風(fēng)機(jī)風(fēng)量控制和篦床速度控制對(duì)于發(fā)揮其優(yōu)點(diǎn)和效率至關(guān)重要。

1 篦冷機(jī)風(fēng)機(jī)風(fēng)量控制

出于環(huán)保節(jié)能和電耗指標(biāo)考慮，篦冷機(jī)風(fēng)機(jī)風(fēng)量控制的執(zhí)行單元宜采用變頻器。筆者通過(guò)大量生產(chǎn)實(shí)踐統(tǒng)計(jì)，若采用閥門(mén)作為執(zhí)行單元，風(fēng)機(jī)將消耗10%～15%的能耗。

調(diào)節(jié)風(fēng)量篦冷機(jī)風(fēng)機(jī)風(fēng)量控制策略，首先根據(jù)窯喂料量的工藝和生產(chǎn)需要制定窯喂料量對(duì)應(yīng)冷卻風(fēng)量表，然后根據(jù)實(shí)時(shí)喂料量采用插值運(yùn)算的方式查表來(lái)確定每臺(tái)風(fēng)機(jī)風(fēng)量設(shè)定值，最后將風(fēng)量設(shè)定值通過(guò)PID控制執(zhí)行單元，如變頻器、閥門(mén)等。風(fēng)量控制策略流程如圖1所示。

圖1 風(fēng)量控制策略流程圖

制定窯喂料量對(duì)應(yīng)冷卻風(fēng)量表，需要考慮操作員增加或減少窯喂料量的遞進(jìn)過(guò)程，如每一次增加30 t/h或40 t/h等。我公司某項(xiàng)目的制定窯喂料量對(duì)應(yīng)冷卻風(fēng)量表如圖2所示。

圖2 窯喂料量對(duì)應(yīng)冷卻風(fēng)量表

根據(jù)窯的實(shí)際喂料量，通過(guò)規(guī)則或插值運(yùn)算在窯喂料量對(duì)應(yīng)冷卻風(fēng)量（圖2）中查找出每臺(tái)風(fēng)機(jī)風(fēng)量的設(shè)定值。

如可根據(jù)實(shí)際篦冷機(jī)的工況制定這樣的查表規(guī)則：當(dāng)實(shí)際的窯喂料量值f位于某一區(qū)間之內(nèi)（a，b）,如果f≤(a+b)/2選取最靠近的區(qū)間界值f=a,如果f＞(a+b)/2選取最靠近的區(qū)間界值f=b。如實(shí)際喂料量為130 t/h，根據(jù)此規(guī)則，風(fēng)量的設(shè)定值為圖2中的“L02：120 t/h”所對(duì)應(yīng)的風(fēng)量。同樣也可以指定一些線性插值運(yùn)算來(lái)查表。

2 篦床速度控制

篦冷機(jī)篦床速度的控制是為了穩(wěn)定料層厚度，以配合對(duì)應(yīng)冷卻風(fēng)量高效、均勻換熱。由于直接測(cè)量高溫工況下的料層厚度比較困難且性價(jià)比不高，目前，主要通過(guò)熟料高溫過(guò)渡段篦床下的供風(fēng)壓力來(lái)間接反映料層厚度。根據(jù)篦冷機(jī)制造商提供的篦床最大、最小及正常工況下的恒定篦速，結(jié)合帶料調(diào)試過(guò)程的篦床下的供風(fēng)壓力的記錄，合理地找出正常工況恒定篦速下，篦床下的供風(fēng)壓力的波動(dòng)區(qū)間。篦床速度的控制策略如圖3所示。

圖3 篦床速度的控制策略

確定好壓力波動(dòng)區(qū)間,需要考慮窯的喂料，同時(shí)建立好窯喂料量和壓力波動(dòng)的關(guān)系表。我公司某項(xiàng)目的窯喂料量對(duì)應(yīng)壓力波動(dòng)區(qū)間的關(guān)系表如圖4所示,表中A，B為插值曲線的斜率，PA/PB對(duì)應(yīng)圖3中的Pa和Pb。篦床速度的確定也由查表所得。

圖4 窯喂料量對(duì)應(yīng)壓力波動(dòng)區(qū)間關(guān)系表

3 總結(jié)

以上論述了近些年我公司應(yīng)用于第三、四代篦冷機(jī)的風(fēng)量和篦床速度控制。這種基于查表的控制方式，有效地穩(wěn)定了篦冷機(jī)工況，充分發(fā)揮了第三、四代篦冷機(jī)的優(yōu)勢(shì)。傳統(tǒng)的閉環(huán)控制與PID調(diào)節(jié)已不能很好地滿足水泥用戶對(duì)自動(dòng)化生產(chǎn)的進(jìn)一步需求。為此我們還需了解用戶對(duì)篦冷機(jī)的控制、操作、運(yùn)行維護(hù)的需求，力爭(zhēng)在風(fēng)量和篦床速度控制上精益求精，為后續(xù)設(shè)備在線診斷和遠(yuǎn)程維護(hù)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)提供良好的基礎(chǔ)。