連續(xù)準(zhǔn)確穩(wěn)定地對回轉(zhuǎn)窯(包括分解爐)進(jìn)行喂煤，是穩(wěn)定窯的熱工制度，降低煤耗，提高熟料產(chǎn)質(zhì)量，保證設(shè)備安全和連續(xù)穩(wěn)定運轉(zhuǎn)的關(guān)鍵因素。因此，給煤計量控制裝置必須具有穩(wěn)定、準(zhǔn)確、可靠、動作迅速等特性。但是因煤粉流動性好，鎖風(fēng)要求較高，及易結(jié)露、起拱、塌庫等，導(dǎo)致流量計量控制較為困難，影響了窯的工況。目前，我國水泥企業(yè)的煤粉計量和定量控制中，雙管螺旋輸送機的應(yīng)用較為普遍，其技術(shù)和設(shè)備都較為陳舊落后，不能滿足長期連續(xù)、均勻穩(wěn)定喂煤的要求。新建或改建廠在入窯煤粉給料計量設(shè)計中應(yīng)用了調(diào)速定量給料秤、沖擊式固體流量計、轉(zhuǎn)子秤、失重秤等，基本滿足了入窯煤粉的計量控制。由于上述計量控制裝置已有不少文獻(xiàn)進(jìn)行了介紹，在此僅對科里奧利喂煤計量系統(tǒng)作一介紹。
1　科里奧利原理
　　質(zhì)量微粒m在以角速度ω轉(zhuǎn)動的系統(tǒng)中除受到離心力FZ和摩擦力FR外，還受到垂直于其運動方向的慣性力FC的作用，通過測量這個力，可測得質(zhì)量m，這就是科里奧利原理，如圖1所示。

圖1　科里奧利原理示意
　　隨著傳感檢測技術(shù)和電子技術(shù)的發(fā)展，使得測力和速度處理等變得簡單容易。因此科里奧利原理在測量散狀物料中得到了廣泛應(yīng)用。
　　測量原理的實現(xiàn)需要一個以恒定速度轉(zhuǎn)動的旋轉(zhuǎn)測量圓盤(測輪)，其基本結(jié)構(gòu)如圖2所示。由電機拖動的測輪被葉片分成數(shù)個導(dǎo)流槽，散狀物料由測輪中心上方進(jìn)入測輪，經(jīng)過錐形的轉(zhuǎn)向裝置后，形成散料流，進(jìn)入導(dǎo)向葉片之間的導(dǎo)流槽中，并被以恒定角速度ω旋轉(zhuǎn)著的導(dǎo)向葉片虜獲，物料因離心力FZ的作用而向測輪外邊緣運動，直至離開測輪被拋出。通過對物料所受科里奧利力FC的測量可得到物料的流量，工程中是通過測量FC對測輪的反作用力矩而測得物料流量的，這個力矩由測輪的驅(qū)動電機來補償(離心力FZ和摩擦力FR都不能在測輪徑向上產(chǎn)生力矩)。其計算式為：M=mωR2
式中：M──測輪所受力矩，N·m；
　　　m──物料流量，t/h；
　　　ω──測輪角速度，1/s；
　　　R──測輪半徑，m。

圖2　測輪的基本結(jié)構(gòu)示意
2　科里奧利質(zhì)量流量計基本結(jié)構(gòu)型式
　　在實際生產(chǎn)應(yīng)用中，科里奧利質(zhì)量流量計僅作為計量控制設(shè)備，一般需采用電動閥門、螺旋輸送機或葉輪給料機等作預(yù)給料設(shè)備。
　　為適應(yīng)生料、煤粉和煤粉灰等不同物料對秤體的磨損及不同的生產(chǎn)工藝條件，測輪驅(qū)動電機及秤體可有不同的布置方案。如圖3(a、b)分別是生料喂料及煤粉喂料系統(tǒng)的秤體和驅(qū)動電機布置，料粉進(jìn)入秤體后，被秤體中心的錐形轉(zhuǎn)向裝置分散，落入不同的導(dǎo)流槽，從而進(jìn)行流量控制及計量。圖3a結(jié)構(gòu)優(yōu)點是結(jié)構(gòu)緊湊，便于調(diào)整及維護(hù)，電機散熱好；缺點是電機出軸過長，進(jìn)料時會對測輪產(chǎn)生沖擊。圖3b結(jié)構(gòu)優(yōu)點是抗來料沖擊能力強，缺點是測輪轉(zhuǎn)軸需加裝輔助支承。
　　在喂煤系統(tǒng)中，根據(jù)生產(chǎn)需要，可以是一個料倉配備一套計量系統(tǒng)，也可以是一個料倉配兩套計量系統(tǒng)，分別去窯頭及分解爐(如圖4a、b所示)。

圖3　秤體與驅(qū)動電機布置方案

圖4　兩種煤粉喂料系統(tǒng)方案
3　科里奧利喂煤計量系統(tǒng)簡介
　　圖5為申克公司應(yīng)用科里奧利原理開發(fā)的一種煤粉喂料計量系統(tǒng)。煤粉由煤粉倉進(jìn)入葉輪給料機時，首先經(jīng)過內(nèi)置攪拌器，被充分流態(tài)化，使其暢通，由葉輪給料機實現(xiàn)穩(wěn)定喂料，進(jìn)入科里奧利質(zhì)量流量計被計量后進(jìn)入煤粉輸送管道，輸送至窯頭或分解爐。測得的流量信號(實際值)輸入MULTICONT測控系統(tǒng)，實際值與設(shè)定值在系統(tǒng)中進(jìn)行比較，及時輸出反饋信號，調(diào)節(jié)葉輪給料機轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)穩(wěn)定喂料。
　　煤粉由流量計流出后，經(jīng)過一段彎管進(jìn)入輸煤管道，由于噴嘴兩邊的正負(fù)壓差(噴嘴位置需在安裝調(diào)試時確定)，這樣煤粉可以較容易地被輸送。同時，從噴嘴靠風(fēng)機端引出一條正壓管線，對葉輪給料機內(nèi)施加一個小的氣壓(葉輪給料機與流量計出料管間壓差約5000Pa)，使下料更為順暢，凈風(fēng)的風(fēng)壓僅需50000Pa即可將煤粉送出，不需設(shè)螺旋泵。葉輪與外殼間隙僅0.2mm，被煤粉填充，可以保持葉輪給料機上下的壓差，保證下料流暢及穩(wěn)定。該喂煤系統(tǒng)的葉輪給料機與煤粉倉出料管之間用法蘭聯(lián)接，流量計與葉輪給料機出料管之間、流量計出料管與煤粉輸送管線之間也用法蘭聯(lián)接，無需其它安裝支架，安裝高度低，安裝和折卸維修方便；密封性能好，保持煤粉倉下的環(huán)境。
圖5　煤粉喂料計量系統(tǒng)
　　該系統(tǒng)有以下特點：
　　1)由于物料與測輪間的摩擦或不同速度的物料層間的摩擦對測量結(jié)果幾乎沒有影響，故該方法與其它力學(xué)方法(如沖板流量計、溜槽流量計)測物料流量相比，受外界干擾能力強，計量精度高。
　　2)長期及短期精度高，尤其是短期精度高(10s內(nèi)精度可達(dá)0.5%)，對窯內(nèi)熱工制度的穩(wěn)定有利。
　　3)設(shè)備間只用法蘭螺栓聯(lián)接，結(jié)構(gòu)簡單，安裝維護(hù)方便。
　　4)噴嘴的應(yīng)用，可使流量計出口處無需使用螺旋泵等鎖風(fēng)松緊裝置，并可降低風(fēng)機功率。
4　應(yīng)用情況
　　1993年，德國蘭德霍夫水泥公司在750t/d的Φ4.2m×70m立波爾窯生產(chǎn)線改造中首次應(yīng)用該系統(tǒng)代替失重秤喂煤系統(tǒng)，獲得成功。它使喂煤更加穩(wěn)定，喂料量標(biāo)準(zhǔn)偏差減小，減少了煤粉輸送動力損耗，穩(wěn)定了窯熱工制度，減小了NOX的排放。兩種喂煤系統(tǒng)情況對比見表1。
表1　兩種喂煤系統(tǒng)對比

　　由于該系統(tǒng)效果好，該公司又在3200t/d生產(chǎn)線的入窯煤粉計量中應(yīng)用了科里奧利喂煤計量系統(tǒng)，并且因其長期、短期精度高，運行穩(wěn)定而受到水泥行業(yè)的重視。目前，該煤粉喂料系統(tǒng)已在我國寧國、英德、三德等水泥企業(yè)使用。
　　1995年廣東南華水泥有限公司(英德水泥廠)新建5號窯時，應(yīng)用了兩套申克公司科里奧利喂料計量控制系統(tǒng)，實現(xiàn)對窯尾分解爐和窯頭噴煤管煤粉的計量及控制。該窯為Φ3.5m×47m濕磨干燒窯，日產(chǎn)熟料1700t/d，配套煤磨型號Φ2.8m×5m+3m，生產(chǎn)能力16～17t/h。秤體型號都是MULTICOR-40K，攪拌器、葉輪給料機及科里奧利質(zhì)量流量計所配電機功率分別是：2.2kW、3kW和0.37kW。1997年11月8日正式投入使用，工作正常，計量準(zhǔn)確，控制可靠。其簡單工藝流程如圖6，實際生產(chǎn)數(shù)據(jù)見表2及表3。


圖6　煤粉喂料系統(tǒng)工藝流程簡圖
表2　某日生產(chǎn)實際數(shù)據(jù)

注：表中為1998年10月20日科里奧利喂煤系統(tǒng)采集的實際生產(chǎn)數(shù)據(jù)，由于煤質(zhì)波動差異，噸熟料的實際用煤量的波動也較大。
　　工藝流程是：從煤磨制備的煤粉進(jìn)入1、2號煤粉倉(85m3，可對煤粉進(jìn)行稱重計量，以便成本核算)，經(jīng)攪拌器攪拌后，由葉輪給料機喂入科里奧利質(zhì)量流量計，流量計下端帶有力矩傳感器及速度傳感器，測得扭力與轉(zhuǎn)速信號，輸入MULTICONT系統(tǒng)，計算出實際流量，實現(xiàn)流量計量；并且與設(shè)定值進(jìn)行比較，調(diào)節(jié)葉輪轉(zhuǎn)速(變頻調(diào)速)，實現(xiàn)流量控制。
　　其電氣自控系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)測量與采集單元、控制單元和執(zhí)行單元三部分組成。采集的力矩、速度和倉重信號先在數(shù)據(jù)測量和采集單元內(nèi)處理，由一根電纜傳送至控制單元，減少了信號干擾、電纜成本及維護(hù)費用?？刂茊卧蒔LC控制，其接口模件為串行通訊接口，由通訊電纜連至中央控制室，實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制；機旁的編程器可以進(jìn)行現(xiàn)場程序設(shè)計。執(zhí)行單元就是通過控制攪拌器、葉輪給料機和流量計電機的運轉(zhuǎn)，實現(xiàn)對煤粉的計量和流量控制。
　　存在的問題：使用以來，有時煤粉中含有顆粒物料，卡在葉輪和外殼間，致使流量計機械卡死，引起數(shù)次電氣跳閘保護(hù)，并且有2次使流量計配套0.37kW電機燒壞，因此除加強煤粉制備中的技術(shù)管理外，擬在以后增大電機功率。