水泥工业中的煤粉计量环节之后，是煤粉的气力输送。由于气力输送过程中风压的波动往往对煤粉计量产生影响，因而也使水泥行业中煤粉的计量，有别于一般的粉状物料计量。水泥行业通常用锁风的办法，即采用一定的工艺设备或一定的工艺环节，隔离输送环节与计量环节的风压影响，以保持粉状物料流量计量的稳定。若设备或工艺并不十分合理，造成锁风的失败，将会导致煤粉计量的失败。本文就水泥计量和输送中的锁风问题进行探讨。
1 煤粉的计量输送过程
图1是一个比较典型的煤粉计量输送系统的流程图。
图1 煤粉计量输送系统的流程
由于煤粉输送过程中，管道的阻力、竖直管道上物料势能的提高、管道弯头的压力损失、喷煤管的压力损失以及煤粉分送几个用煤点时，人为增加阻力，以保持几个供煤点的阻力平衡，使得罗茨风机的出口阻力往往达到30～50kPa；而煤粉出料口入风道处风压在0.5～10kPa左右(取决于煤粉管道的长度、高度、弯头个数和转弯半径等参数，也取决于管道中是否设置了旨在降低锁风设备出口风压的喷射管)。锁风设备锁风能力如不过关，往往造成大量的一定压力的空气作用在计量系统的出口，影响计量设备的稳定。为此，通常在工艺线计量系统的进出口，设置有排风管。通过泄压，使计量系统的上下料口处于基本平衡的风压条件下，从而保持了计量系统的正常工作状态。相当数量的系统因锁风状态并不十分完好，需要排除的风量很大，又往往因为除尘器工作状态的变化(正常的收尘状态和反吹风的状态等)造成计量系统的波动。即使锁风设备的功能良好，有效地隔离了漏风的影响，但因锁风设备传动轴密封作用失效可能性较大，或因风的泄漏带来煤粉对环境的严重污染，或因携带煤粉的风泄漏进锁风设备的轴承腔，而导致轴承早期损坏。锁风装置密封状况的恶化，往往破坏了计量系统的正常工作状况。因此必须对煤粉计量和输送系统在设备和工艺上考虑更为完善的方案。
2 平行平板中气体的间隙流动
平板间气体的间隙流动是研究设备密封中的漏风现象的理论基础。可以借用这一理论，分析锁风系统的漏风问题。如果不考虑平板速度对于漏风的影响，根据伯努利方程，两块相隔很近的平行布置的平板间的漏风量Q与平板间的缝隙宽度b的一次幂、与缝隙高度h的三次幂、与空气压力p的二次幂成正比，而与缝隙长度l的一次幂成反比，即，Q∝bh3p2/l。如何在工艺设计中，优化这几个参数，对于锁风系统的设备选择和设计有着重要意义。这一表达式在具体应用时，对于叶轮给料机和螺旋输送机等，由于形式、规格和参数上的差异，表达式的部分形式和参数系数会产生变化。对于刚性叶轮给料机而言，如缝隙的长度l可以表现为给料机各个叶片厚度的累计，缝隙的宽度b表现为给料机的宽度，缝隙的厚度h表现为刚性叶轮给料机的叶片与壳体之间的间隙。但无论是何种设备，漏风量与风压差之间、与设备形式和参数之间基本的函数关系已确定，这些是我们设计或选择锁风设备、确定锁风设备参数的主要原则，也是我们确定锁风工艺系统的基本原则。在设计和加工时，对于以上参数，应在价格和加工可以接受的条件下，尽量予以优化。
3 几种机械锁风设备
煤粉计量系统采用锁风的设备通常有刚性(弹性)叶轮给料机、螺旋泵和溢流螺旋输送机。
3.1 叶轮给料机
叶轮给料机是连续给料装置中最简单的设备。有的刚性叶轮给料机，在设计和制造加工时，轴承的游隙、壳体与叶片之间的间隙超出0.5～1mm，往往造成不可容忍的空气泄漏，导致计量系统正常状态的破坏。为了加强密封而采用刚性叶轮给料机，但除非采用特殊的密封材料(可以随着磨损而得到补偿)，否则随着叶片和壳体的磨损，叶片与壳体之间的间隙将日渐变大，最终导致空气的大量泄漏，造成计量系统状态的恶化。80年代初期进口的水泥成套设备配置的刚性叶轮给料机，在设备现场总是放置1台备用，任何一次短暂的停窑，就会以抢修的速度更换刚性叶轮给料机。然后就是维修、减小间隙，再将备用设备运至生产设备旁边，准备第二次抢修。因此只有在锁风装置进出料口的压差比较小的条件下，也就是锁风装置的出料口的压力不超过500Pa时，才能考虑叶轮给料机的使用。在叶轮给料机的应用上，要保证在连续运转过程中，有较小的叶片与壳体的间隙，要适当增加叶片数量和采用端面封闭的叶轮，以及在不影响煤粉的进入和卸出时，加大叶片端部的宽度。对于采用密封材料的叶轮给料机，应采用调整装置，使密封材料磨损后，得以及时的补偿。
3.2 螺旋泵
螺旋泵和引进技术生产的富勒泵均属于依靠在出料口处增加阻尼，减缓粉体物料的流速，从而在输送机的叶片中形成一段料封的方式，实现螺旋泵进出料口空气的隔离。从原理上讲，螺旋泵应该有很强的锁风能力，但在煤粉计量系统实际使用中并不理想，常常存在以下问题:1)由于螺旋泵出口阀板的密封状况并不理想，而且随着阀板和阀板座的磨损，密封状况进一步恶化，对于煤粉这种流动性极好的物料，在料封没有形成之前，已经形成气流的“短路”，而且“短路”一旦形成，料封也就很难再形成了。2)工艺设计选型不当，螺旋泵的能力远远大于计量系统的流量使料封难于形成。由于以上原因，在出料口处风压过大的条件下，在螺旋泵内很难形成有效的料封，使锁风失败。在煤粉计量系统中，采用这种设备有成功的，但也有一定数量的设备因没有形成有效的锁风，使煤粉计量系统在较高风压的影响下，出现了振荡，甚至因风压过大，造成煤粉仓供煤的中断。
3.3 溢流螺旋输送机
溢流螺旋输送机是粉状物料气力输送系统中的锁风、输送专用设备。由于在溢流螺旋输送机中粉状物料是从端部上翻后卸出的，物料的输出，总是要依靠后续物料的挤压和推动而完成。为此料柱的形成是在煤粉进入管道，而导致管道和锁风设备出口压力上升之前。因此输送机内总是保持着一个稳定的料柱，形成有效的料封。这一料封的稳定性不因设备的输送能力和实际流量是否匹配而改变，也不会因螺旋叶片的磨损而降低，因而锁风的可靠性比较高。早期设计中为了提高其锁风的可靠性，在上方出料口上设置了阀板，但从多年使用的情况看，可做简化削减。这种溢流螺旋输送机，现在已经广泛的应用于增湿塔下部、气力提升泵和回转窑煤粉计量系统的锁风。但在早期的设备中，对于轴端的密封设计不够完善，导致了粉体的溢出和轴端轴承的污染。在以后的设计中，这种溢流螺旋输送机的出料端的轴承密封将作进一步的改进，会使锁风和设备的可靠性进一步提高。
3.4 喷射泵的研制和应用
中国建筑材料科学研究院从文丘里管的原理入手，经过试验和测试，优选参数，研制出系列喷射泵和与之相关的设计软件。采用喷射泵由于设置喷口加大了送煤系统阻力，根据输送管道的阻力和风机压力的情况，缩口阻力损失通常可设计为10～15kPa，但它的应用大大降低了锁风设备出料口的压力，从而降低了设备对锁风能力的要求，从另一个角度反应了入窑煤粉计量的成功。喷射泵缩口的断面应保证其风速为3～6倍的管道输送风速，其轴向应能进行必要的调节，以使锁风装置出料口的负压值可在一定范围内进行优选。
