水泥工業中的煤粉計量環節之后，是煤粉的氣力輸送。由于氣力輸送過程中風壓的波動往往對煤粉計量產生影響，因而也使水泥行業中煤粉的計量，有別于一般的粉狀物料計量。水泥行業通常用鎖風的辦法，即采用一定的工藝設備或一定的工藝環節，隔離輸送環節與計量環節的風壓影響，以保持粉狀物料流量計量的穩定。若設備或工藝并不十分合理，造成鎖風的失敗，將會導致煤粉計量的失敗。本文就水泥計量和輸送中的鎖風問題進行探討。
1 煤粉的計量輸送過程
圖1是一個比較典型的煤粉計量輸送系統的流程圖。
圖1 煤粉計量輸送系統的流程
由于煤粉輸送過程中，管道的阻力、豎直管道上物料勢能的提高、管道彎頭的壓力損失、噴煤管的壓力損失以及煤粉分送幾個用煤點時，人為增加阻力，以保持幾個供煤點的阻力平衡，使得羅茨風機的出口阻力往往達到30～50kPa；而煤粉出料口入風道處風壓在0.5～10kPa左右(取決于煤粉管道的長度、高度、彎頭個數和轉彎半徑等參數，也取決于管道中是否設置了旨在降低鎖風設備出口風壓的噴射管)。鎖風設備鎖風能力如不過關，往往造成大量的一定壓力的空氣作用在計量系統的出口，影響計量設備的穩定。為此，通常在工藝線計量系統的進出口，設置有排風管。通過泄壓，使計量系統的上下料口處于基本平衡的風壓條件下，從而保持了計量系統的正常工作狀態。相當數量的系統因鎖風狀態并不十分完好，需要排除的風量很大，又往往因為除塵器工作狀態的變化(正常的收塵狀態和反吹風的狀態等)造成計量系統的波動。即使鎖風設備的功能良好，有效地隔離了漏風的影響，但因鎖風設備傳動軸密封作用失效可能性較大，或因風的泄漏帶來煤粉對環境的嚴重污染，或因攜帶煤粉的風泄漏進鎖風設備的軸承腔，而導致軸承早期損壞。鎖風裝置密封狀況的惡化，往往破壞了計量系統的正常工作狀況。因此必須對煤粉計量和輸送系統在設備和工藝上考慮更為完善的方案。
2 平行平板中氣體的間隙流動
平板間氣體的間隙流動是研究設備密封中的漏風現象的理論基礎。可以借用這一理論，分析鎖風系統的漏風問題。如果不考慮平板速度對于漏風的影響，根據伯努利方程，兩塊相隔很近的平行布置的平板間的漏風量Q與平板間的縫隙寬度b的一次冪、與縫隙高度h的三次冪、與空氣壓力p的二次冪成正比，而與縫隙長度l的一次冪成反比，即，Q∝bh3p2/l。如何在工藝設計中，優化這幾個參數，對于鎖風系統的設備選擇和設計有著重要意義。這一表達式在具體應用時，對于葉輪給料機和螺旋輸送機等，由于形式、規格和參數上的差異，表達式的部分形式和參數系數會產生變化。對于剛性葉輪給料機而言，如縫隙的長度l可以表現為給料機各個葉片厚度的累計，縫隙的寬度b表現為給料機的寬度，縫隙的厚度h表現為剛性葉輪給料機的葉片與殼體之間的間隙。但無論是何種設備，漏風量與風壓差之間、與設備形式和參數之間基本的函數關系已確定，這些是我們設計或選擇鎖風設備、確定鎖風設備參數的主要原則，也是我們確定鎖風工藝系統的基本原則。在設計和加工時，對于以上參數，應在價格和加工可以接受的條件下，盡量予以優化。
3 幾種機械鎖風設備
煤粉計量系統采用鎖風的設備通常有剛性(彈性)葉輪給料機、螺旋泵和溢流螺旋輸送機。
3.1 葉輪給料機
葉輪給料機是連續給料裝置中最簡單的設備。有的剛性葉輪給料機，在設計和制造加工時，軸承的游隙、殼體與葉片之間的間隙超出0.5～1mm，往往造成不可容忍的空氣泄漏，導致計量系統正常狀態的破壞。為了加強密封而采用剛性葉輪給料機，但除非采用特殊的密封材料(可以隨著磨損而得到補償)，否則隨著葉片和殼體的磨損，葉片與殼體之間的間隙將日漸變大，最終導致空氣的大量泄漏，造成計量系統狀態的惡化。80年代初期進口的水泥成套設備配置的剛性葉輪給料機，在設備現場總是放置1臺備用，任何一次短暫的停窯，就會以搶修的速度更換剛性葉輪給料機。然后就是維修、減小間隙，再將備用設備運至生產設備旁邊，準備第二次搶修。因此只有在鎖風裝置進出料口的壓差比較小的條件下，也就是鎖風裝置的出料口的壓力不超過500Pa時，才能考慮葉輪給料機的使用。在葉輪給料機的應用上，要保證在連續運轉過程中，有較小的葉片與殼體的間隙，要適當增加葉片數量和采用端面封閉的葉輪，以及在不影響煤粉的進入和卸出時，加大葉片端部的寬度。對于采用密封材料的葉輪給料機，應采用調整裝置，使密封材料磨損后，得以及時的補償。
3.2 螺旋泵
螺旋泵和引進技術生產的富勒泵均屬于依靠在出料口處增加阻尼，減緩粉體物料的流速，從而在輸送機的葉片中形成一段料封的方式，實現螺旋泵進出料口空氣的隔離。從原理上講，螺旋泵應該有很強的鎖風能力，但在煤粉計量系統實際使用中并不理想，常常存在以下問題:1)由于螺旋泵出口閥板的密封狀況并不理想，而且隨著閥板和閥板座的磨損，密封狀況進一步惡化，對于煤粉這種流動性極好的物料，在料封沒有形成之前，已經形成氣流的“短路”，而且“短路”一旦形成，料封也就很難再形成了。2)工藝設計選型不當，螺旋泵的能力遠遠大于計量系統的流量使料封難于形成。由于以上原因，在出料口處風壓過大的條件下，在螺旋泵內很難形成有效的料封，使鎖風失敗。在煤粉計量系統中，采用這種設備有成功的，但也有一定數量的設備因沒有形成有效的鎖風，使煤粉計量系統在較高風壓的影響下，出現了振蕩，甚至因風壓過大，造成煤粉倉供煤的中斷。
3.3 溢流螺旋輸送機
溢流螺旋輸送機是粉狀物料氣力輸送系統中的鎖風、輸送專用設備。由于在溢流螺旋輸送機中粉狀物料是從端部上翻后卸出的，物料的輸出，總是要依靠后續物料的擠壓和推動而完成。為此料柱的形成是在煤粉進入管道，而導致管道和鎖風設備出口壓力上升之前。因此輸送機內總是保持著一個穩定的料柱，形成有效的料封。這一料封的穩定性不因設備的輸送能力和實際流量是否匹配而改變，也不會因螺旋葉片的磨損而降低，因而鎖風的可靠性比較高。早期設計中為了提高其鎖風的可靠性，在上方出料口上設置了閥板，但從多年使用的情況看，可做簡化削減。這種溢流螺旋輸送機，現在已經廣泛的應用于增濕塔下部、氣力提升泵和回轉窯煤粉計量系統的鎖風。但在早期的設備中，對于軸端的密封設計不夠完善，導致了粉體的溢出和軸端軸承的污染。在以后的設計中，這種溢流螺旋輸送機的出料端的軸承密封將作進一步的改進，會使鎖風和設備的可靠性進一步提高。
3.4 噴射泵的研制和應用
中國建筑材料科學研究院從文丘里管的原理入手，經過試驗和測試，優選參數，研制出系列噴射泵和與之相關的設計軟件。采用噴射泵由于設置噴口加大了送煤系統阻力，根據輸送管道的阻力和風機壓力的情況，縮口阻力損失通常可設計為10～15kPa，但它的應用大大降低了鎖風設備出料口的壓力，從而降低了設備對鎖風能力的要求，從另一個角度反應了入窯煤粉計量的成功。噴射泵縮口的斷面應保證其風速為3～6倍的管道輸送風速，其軸向應能進行必要的調節，以使鎖風裝置出料口的負壓值可在一定范圍內進行優選。