利用新傳感器技術尋求成功·水泥廠的未來在于加大科研投入力度

曼尼什·帕特爾(印度科學家)，討論了一種新的傳感器技術，該技術通過空氣和工藝氣體流量監(jiān)測方面的新進展，進一步優(yōu)化水泥廠的工藝。

水泥行業(yè)對全球建筑和基礎設施行業(yè)的發(fā)展至關重要，2021年全球水泥產(chǎn)量約為44億噸。全球最大的水泥生產(chǎn)國是中國，占全球產(chǎn)能的55%以上，印度是第二大生產(chǎn)國，約占7%。Covid-19爆發(fā)后，世界各地農(nóng)村和城市基礎設施發(fā)展的需求突然增加，這種需求激增在不發(fā)達國家最為明顯。印度的“智慧城市”項目等舉措將進一步刺激對水泥產(chǎn)品的長期需求，以及對現(xiàn)有水泥廠進行技術改造，進行針對成本和能源優(yōu)化的升級。

水泥工業(yè)是能源最密集的工業(yè)部門之一。能源消耗占總生產(chǎn)成本的40-60%。由于需求不斷增加，效率的優(yōu)化將成為當今水泥廠運營商的關鍵目標，這很大程度上取決于各種工藝參數(shù)（例如溫度、壓力和流量/液位）的準確且可重復的測量數(shù)據(jù)。

通常，在水泥工業(yè)中，壓力和溫度用于計算與風機/鼓風機速度和功耗相關的工藝氣體流量。然而，這一方式會在實際氣體流量和原動機（例如風扇/鼓風機）的能耗方面產(chǎn)生很大的不確定性。

迫切需要實現(xiàn)最佳的空氣和工藝氣體流量測量，以提高水泥的整體質(zhì)量并提高其制造中涉及的各種工藝的效率和成本優(yōu)化。

預熱器工藝廢氣流量測

旋風預熱器在水泥廠的回轉窯之前使用，用于加熱生料混合物，并在將其送入窯爐之前去除二氧化碳和水。水泥廠預熱器的質(zhì)量直接影響窯內(nèi)煅燒溫度的穩(wěn)定性和水泥熟料的質(zhì)量。通過測量降液管中的廢氣流量，操作人員可以利用下游引風機的精細控制，實現(xiàn)窯尾廢氣中氧化物含量的最佳控制。

由于管道直徑大、粉塵濃度高以及350–400°C左右的高溫，廢氣流量測量通常具有挑戰(zhàn)性。一般情況下，速度是通過皮托管臨時測量的，交叉檢查的不確定度很高，這無助于生產(chǎn)過程的有效控制。

熟料冷卻機風機流量測

熟料冷卻機是熟料生產(chǎn)線中的關鍵設備，它有助于淬火和輸送從回轉窯排出的熱熟料，為回轉窯和預熱器系統(tǒng)提供熱空氣。作為高溫熟料釋放熱量的第一臺設備，對于降低煤耗、電耗、提高二次風、三次風溫度、提高熱回收率有著不可或缺的作用。

一臺好的熟料冷卻機可以通過兩種方式幫助水泥廠降低能耗：一是提高冷卻效率，降低熟料冷卻機本身的電耗；二是通過提高熱回收率，降低回轉窯和預熱系統(tǒng)的煤耗。對熟料冷卻器風扇的有效控制對于實現(xiàn)高冷卻速率（與進料速率調(diào)整有關）以及更高的能源效率至關重要。測量冷卻空氣的連續(xù)流量對于優(yōu)化熟料冷卻機的運行起著重要作用。

由于高濃度的高磨蝕性熟料粉塵，熟料冷卻器風扇的數(shù)據(jù)測量是一項具有挑戰(zhàn)性的任務，這意味著流量傳感器需要堅固且高度耐磨。目前，該應用的流量測量解決方案的設備壽命有限，預期壽命約為1–6個月。