〔提要〕转子秤是能满足现代水泥窑燃烧器特殊要求的一种新型的煤粉测重喂料装置。本文介绍了转子秤的性能、结构原理、应用以及与传统的煤粉喂料机的比较。
〔Summary〕The rotor weigher is a new type of feed device for measuring pulverized coal weight which can satisfy the special demand for burners of modern cement rotary kilns. The author introduces properties，construction principles and application of the weigher and makes a comparison with the conventional pulverized coal feeder.
在水泥煅烧过程中，燃烧器的煤粉计量喂料装置是稳定水泥热工制度的关键。燃烧状况的稳定很大程度上取决于煤粉供给量的均匀稳定。所以煤粉的计量喂料装置对窑系统的生产来说是至关重要的。
一、传统的煤粉计量装置
在我国水泥生产中，传统的煤粉喂料装置大多数采用称重皮带机和螺旋喂料机。而用于煤粉的称重皮带机必须具有防爆的密封装置，不但增加了设备的投资，而且给标定和维修带来了困难。再说煤粉在荷重传感器上的沉积会引起零点漂移，会加大测量误差。螺旋喂料机因不能测量物料的流速，同时测量精度还会受到卸料处压力变化的影响，因此，也不是理想的煤粉喂料设备。
近年来国际上以及我国引进的设备中，对入窑煤粉的喂料都采用失重喂料系统和冲量式流量计喂料系统。失重喂料系统基本上是静态测量，所以具有计量和控制精度高、流量调节范围广等优点。但因需要减振基础和无弹性平台，这就增大了基建投资。同时失重喂料系统在开始喂料阶段，由于无规则测容操作会出现无法预料的结果。而冲量式流量计是利用物料重力对冲击板的分力来计量的，由于不是直接测重，所以冲击板附近空气流极易影响测量精度，而且煤粉密度、细度、温度、湿度和可塑性变化时计量也不易准确。冲量式流量计喂料系统工作过程是跟踪控制，短期精度很差，产生的任何干扰都不能自行消失，这就直接影响了窑的运行。由此可见失重喂料系统和冲量式流量计喂料系统也不是完全理想的煤粉喂料设备。
二、DRW型定量转子秤的结构和计量原理
现代化窑外分解窑希望能有一种短期精度高和连续永久测重的煤粉计量喂料装置。它既能消除气力传送和物料喂入产生的差压对测量精度的影响，又能直接将煤粉从煤粉仓送至燃烧器，是集定量和输送为一体的控制喂料装置。在这样的前提下，德国Pfister公司研制了DRW定量转子秤。
图1是转子秤的结构和原理图。
转子秤是由转子、安装框架、传动装置、测重系统及软接头等组成。转子和密封板一起安装在一个防爆壳体内。整个转子秤壳体及转子的传动装置作为一个整体悬吊在一个框架(30)里。框架上有两个固定的滚动轴承座(16)悬挂支承转子秤。而第三个悬挂装置则与带有荷重传感器的称重装置(17、18)相联。转子秤的进料管、出料管及压缩空气管均有软接头与相应部件联接。
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图1 转子秤结构
转子秤的喂料过程是：煤粉通过滑动闸门(21)直接从煤粉仓排出，经过入口软接头(23)进入转子部分(6)，煤粉被转子的隔仓带走，旋转225°，到达卸料区域，由底部压缩空气管(25)的空气把煤粉吹进出料口(24)，送至燃烧器。
转子外壳由球墨铸铁铸成，分上壳体(2)与下壳体(1)两部分。上壳体设有进料口和出料口，下壳体上开有进风口及传动装置对接的法兰。转子(6)是由两排交错的小隔仓组成的铸铁件，并通过中心轮毂与驱动轴相联接。在转子的上、下两面，分别为两块密封板，密封板是一种特殊的铸件。转子与密封板之间特定的间隙可通过外壳上的专用螺丝来调整。整个转子和密封板安装在转子秤的壳体内，防爆设计能承受1兆帕的突变压力。传动装置的减速机(10)与转子秤下部壳体用法兰相联。直流调速电机(11)经过齿形皮带(8)传递到减速机上。减速机的出轴与转子的轴相联。数字式测速电机(9)与驱动装置连在一起，通过无触点传感器测得转子的转速。测重系统由负荷传感器配衡及阻尼装置(17、18、19)组成。
为了确保测重装置的复位还原性和偏差稳定性，为了使传动功率的消耗和内部零件的磨损量处于最低程度，Pfister公司解决了一些特殊的技术问题，这就是用于转子秤的静压轴承系统和带有气动控制的载重装置的内部密封，在通向燃烧器的输送管道上，用压力管方法形成弧形小仓的空气阻隔来喂料，用带有排气管的弧形仓清扫喷嘴。
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图2 转子秤控制框图
煤粉的流量是由转子秤转子的速度和转子测量装置的动载荷量所决定的。这个载荷量是通过装在电阻应变仪上的荷重传感器来测得。转子的角速度通过一个无触点脉冲变送器来测定，整个系统形成了转子驱动的整体特点。图2是转子秤用微机控制的原理框图。微机处理器将从现场测得的转子的角速度和转子秤载荷的乘积值与人工的设定值相比较，由控制装置控制转子的角速度，使转子的喂料量保持在一个恒定值。
三、转子秤的应用及明显的优势
在我国，继广州水泥厂以后，内蒙古赤峰白水泥厂也已将转子秤用在白水泥生产线上；在上海水泥厂即将扩建的新工艺线上，将分别使用能力为5.5吨/时和8.8吨/时的DRW—1型转子秤为窑头燃烧器和分解炉的煤粉计量喂料。
两种喂料系统比较表
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DRW型定量转子秤是在奥地利的Kirchbi—chl水泥厂首次投入运行的，该厂库容量为105米3的煤粉仓分别对转子秤和流量计喂料机喂料。这样就为两个喂料系统提供了直接比较的机会。仓重可由荷重传感器测得以后进行数字显示，这些设施可很准确地监示两个系统的测重测量。煤粉仓的两个出口的工作条件是相同的。经过运行，两个系统的主要数据对比见下表。结果表明：流量计喂料系统的短期精度是由给定时间内对煤的种类、细度、含水量、仓内料位等状况的最佳调整所决定的，当这些参数改变时，尽管流量计系统已进行了调节，但流量计通过率的期望值和实际值之间的偏差影响了长期精度，被测量的短时误差，被叠加在长期精度上。
为了表明煤的种类、细度、含水量、流化度的变化对系统的干扰，特别对转子秤进行了喂料效率的测试。在一小时的时间里同一种煤在煤粉仓出口处煤粉的密度变化高达±15%(见图3)。转子秤的高短时精度使煤粉的密度发生变化时流量也发生变化，这是由于煤粉在送入喷煤管之前，控制系统给以补偿。这样高恒定的测重喂料就得到保证(见图4)。
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图3 喂入DRW转子秤的煤粉密度
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图4 DRW转子秤的短期精度
经过测试表明，流量计喂料系统应付不同煤的能力比定量转子秤差得多，后者的短期精度在±0.5%，符合水泥煅烧的工艺要求。由此可见，转子秤确实是一种高性能的煤粉计量及输送设备。
归纳起来转子秤有以下优点：
1.永久性测重运行，运行可靠。
2.由贮仓直接排出，在转子秤前不需要喂料控制装置。
3.降低煤粉喂料的波动，减少过量空气，从而在排出气体时不会增加CO。
4.由于转子秤与压缩空气系统是一个整体，省去了旋转闸门和螺旋泵。
5.压缩空气系统压力的变化不影响精度，测重精度高。
6.转子秤的结构紧凑，节省了空间位置，建筑面积小，减少了基建投资。
7.能承受1兆帕的压力，具有防爆性。
8.总体设计上为复合式结构，转子维修简单，能快速更换磨损件，不需要专门工具和起重设备。
9.采用了特种材料，使用寿命延长，减少了维修量，节约了资金，提高了设备运转率。
上 海 金 山 水 泥 厂 康耀华
南京水泥工业设计研究院 周传康
