工艺之道（精选4篇）
工艺之道 篇1
7 你见过哪儿有生料还搞分别粉磨的吗
这个问题的潜台词是:生料搞什么分别粉磨, 那是画蛇添足。事实果真如此吗, 我们先来看看分别粉磨的概念和意义。
分别粉磨这个概念起源于水泥粉磨系统, 国内外在这方面已有诸多室内试验和工业使用案例, 主要是针对“易磨性相差较大的不同组分”采取的措施, 目前在国内外仍有使用的案例。而对于生料粉磨系统, 目前确实尚未见到有关这方面的报道。既然分别粉磨, 是针对“易磨性相差较大的不同组分”采取的粉磨提效措施, 这项技术并没有绑定在水泥粉磨上, 那么就生料制备来讲, 是否也存在“易磨性相差较大的不同组分”呢?
实际上, 就生料粉磨来讲, 在不少的厂家, 同样存在着“易磨性相差较大的不同组分”。比如硅质原料, 特别是采用硬质砂岩配料的企业, 其砂岩与石灰石等其他组分, 其易磨性就相差很大。这一点在窑灰的成分上有很好的体现, 窑灰的KH明显高于生料的, 就说明砂岩与石灰石的易磨性相差很大。因此, 也有必要对生料的分别粉磨作一番探讨。
当砂岩与其他组分的易磨性相差较大时, 其生料中的组分细度就会有较大差别。生料就会在预热器内发生分选现象, 导致窑灰与生料的成分产生了较大的差别, 给窑灰的使用带来一定的麻烦, 最终导致了含窑灰的入窑生料在成分上的不稳定, 势必要干扰窑系统热工制度的稳定。
更重要的是, 较大的砂岩颗粒形成了制约固相反应的瓶颈。我们都知道, 水泥熟料矿物都是通过固相反应完成的, 生料磨得愈细、物料的颗粒愈小、比表面积愈大、组分间的接触面积就愈大、表面质点的自由能也就愈大, 就能使扩散和反应能力增强, 反应速度加快。
有人做过试验, 当生料中粒度大于0.2mm的颗粒占到4.6%时, 在1400℃烧成的熟料f Ca O为4.7%;当生料中粒度大于0.2mm的颗粒减少到0.6%时, 同样在1400℃烧成的熟料, 其f Ca O竟然减少到1.5%以下。可见粒度对生料易烧性的影响有多么大!
理论上, 物料的固相反应速度与其颗粒尺寸的平方成反比, 即使有少量较大尺寸的颗粒存在, 都会显著延缓其反应过程的完成。所以, 生产上, 要尽量使生料的颗粒控制在较窄的范围内, 特别是要控制好0.2mm以上的颗粒。
但在实际生产中, 生料粉磨得越细电耗就会越高。我们怎么样在尽量减少生料粗颗粒的同时又少增加电耗呢?就是要将生料细度控制在较窄的范围内;对于易磨性相差较大的原料组分, 怎么样在将砂岩磨细的同时, 又不会把其他组分磨得过细呢?将砂岩与其他组分进行分别粉磨, 就是完全必要的了。
在这方面, 亚东水泥的江西公司已进行了工业尝试, 实践证明, 对于同样细度的生料, 其易烧性得到了大幅度提高, 可以节约燃料。换句话说, 在同样易烧性的情况下, 可以将生料细度放粗, 实现节电的目的。
江西亚东由原来外购软砂岩, 改采用自有砂岩 (硬质结晶) , 降低成本约21元/t (生料) 。使用一套原有RM56.4立磨, 既研磨砂岩粉又磨石灰石粉, 不增加主设备投资。采用砂岩分磨技术后, 初步的结果显示, 对于熟料的强度有较大的提高, 电耗下降, 具体对比见表1。
当然, 要实现砂岩与其他物料的分别粉磨, 是需要条件或一定投资的, 如果不具备条件、又不想作投资, 至少也应该严格控制砂岩的入磨粒度, 必要时可进行砂岩的预破碎。
8 怕雨怕土的生料辊压机终粉磨还有前途吗
目前, 用于生料制备的方案有中卸烘干磨、立磨、辊压机终粉磨三种, 由于中卸磨能耗较高 (22~26k Wh/t) , 目前大都采用电耗较低的立磨粉磨生料 (~18k Wh/t) , 近几年将辊压机终粉磨用于粉磨生料, 进一步降低了电耗 (11~13k Wh/t) 。
辊压机终粉磨用于生料制备, 不但节电效果显著, 而且操作和维护都较容易, 备品备件费用也低得多, 应该是今后的一个发展方向。表2是南京院有关专家以2500t/d窑所配生料制备系统作的一个对比。
就生料粉磨系统来讲, 影响产质量的主要是易碎性, 生料的比表面积一般在200m2/kg左右, 在这个阶段根本就谈不上易磨性 (受易磨性影响的阶段, 比表面积一般在320m2/kg以上, 这就是水泥了) 。所以, 对原料关注的应该是易碎性, 而不是易磨性, 辊压机用于生料粉磨比用于水泥粉磨更适合。
目前, 几家采用生料辊压机终粉磨公司的运行情况大致如下:陕西满意水泥, 采用Φ2000×1600mm 2×1800k Wh辊压机, 台时430t/h, 电耗10.7k Wh/t生料;四川亚东水泥, 采用Φ1700×1800mm2×1800k Wh辊压机, 台时340~350t/h, 电耗15~16 k Wh/t生料;登封嵩基水泥, 采用Φ2000×1600mm 2×1800k Wh辊压机, 台时430~450t/h, 电耗12 k Wh/t生料左右;邯郸太行水泥, 采用Φ1700×1000mm 2×1120k Wh辊压机, 台时250t/h, 电耗13.5k Wh/t生料;采用钢渣配料时, 台时200t/h, 电耗17k Wh/t生料;山西智海水泥, 采用Φ1800×1000mm 2×900k W辊压机, 台时210~230t/h, 电耗12k Wh/t左右。河南嵩基5000t/d线辊压机终粉磨中控操作画面见图3。
仔细分析各公司的情况, 有成功的、有不理想的、也有失败的, 但总体上节电效果都是肯定的, 问题主要出在辊压机的粘堵上。在北方干旱地区没有太大问题, 而同样在南方多雨地区为什么有成功有失败呢?
进一步分析发现:辊压机终粉磨系统并不怕雨水多、也不怕含土多, 怕的是两者都多, 导致辊压机系统多处的粘结堵塞。只要不是两者都多, 或者采取足够的防雨抗雨措施, 生料辊压机终粉磨系统还是可以大有作为的。
就目前的运行情况来看, 台湾花莲是雨水多, 但含土少, 运行良好;邯郸太行是含土多, 但雨水少, 运行也良好;登封嵩基公司是新厂设计, 加大了物料的防雨库存, 具有较强的抗雨能力, 也运行良好;四川亚东是雨水多、含土多、天气潮湿, 经常发生粘堵现象, 台时产量较低, 但由于节电效果还是有的, 目前仍在使用。
因此, 在选择辊压机生料终粉磨系统时, 一定要慎重考虑辊压机的粘堵问题, 适当加大防雨库存、加强系统保温措施、加强系统的烘干能力、甚至在破碎系统引入烘干功能, 以确保在节电的同时能正常生产。
9 进厂煤的指标好就说明它是好煤吗
对于水泥行业来讲, 煤的主要作用就是通过其燃烧, 按照熟料烧成硅物化的工艺需求, 实时且可控地提供能量, 形成煅烧温度。熟料烧成是玩儿火的, 而且要玩儿出花样、玩儿出水平, 所以煤对熟料烧成是再重要不过了!
一种煤是否适合水泥熟料烧成使用, 与它的可燃性有很大的关系, 通常影响原煤可燃性的技术指标有:水分 (M) 、灰分 (A) 、挥发分 (V) 、固定碳 (FC) 、发热量 (Q) 、全硫 (St) 、胶质层最大厚度 (Y) 、粘结指数 (G) 、煤灰熔融性温度 (灰溶点) 、哈氏可磨指数 (HGI) 、吾氏流动度 (ddpm) 、烟煤的奥亚膨胀度 (B) 、焦渣特征 (CRC) 、透光率 (PM) 、干燥无灰基氢含量 (H) 、氧指数 (OI) 、着火点、燃烧速度等十多项。
但我们一般日常控制的进厂煤的技术指标只有水分、灰分、挥发份、固定碳、发热量、全硫St这五六项。也就是说, 有一半以上的与燃烧有关的技术指标处于失控状态。所以, 对一种煤来讲, 即使日常控制的各项技术指标都合格, 它也不一定燃烧特性就好。
而且, 煤的水分有内水和外水之分, 内水是由植物变成煤时所含的水分, 外水是在开采运输等过程中附在煤表面和裂隙中的水分。一般来讲, 煤的变质程度越大内水就越低, 褐煤、长焰煤的内水普遍较高, 贫煤、无烟煤的内水一般较低。就现有的煤粉制备工艺来讲, 内水是很难被烘干出来的。
水分的存在对煤粉的燃烧是极其不利的, 它不仅浪费了大量的运输资源, 而且当煤作为燃料时, 煤中的水分会成为蒸汽, 在蒸发时还要消耗热量。理论上, 对6000kcal/kg的原煤, 环境温度为25℃时, 煤的水分每增加1%, 发热量降低约80kcal/kg;实际上, 水分的增加势必影响到煤粉的着火点和燃烧速度, 影响到火力的集中度, 其综合影响力约在100~150 kcal/kg左右, 这与经验中的感觉是相符的。
目前, 混煤燃烧在中国被广泛地使用, 我们使用的煤大部分是从配煤场采购的, 各种指标都满足要求, 采购部门的工作受到了肯定;但其燃烧特性千差万别, 而且波动很大, 给生产部门带来了被动。
在煤的使用上, 最忌讳可燃性相差大的煤配用, 这一点国内外的专家已有很多的试验和论文, 结论是一致的。奥镁的砖家在替代燃料的试验中发现, 特性差别大的燃料混合使用, 水泥窑内会出现几段窑皮, 也就是说, 窑内出现了几个烧成带, 这虽然是个极端的例子, 但也证明了配煤使用的副作用。
针对这种情况, 河南某公司做过研究, 对燃烧性能相差较大的巩义金鼎煤和平煤天安煤, 进行了“先混后磨”和“先磨后混”试验, 对两种不同的掺混方式得到的混煤进行了热重分析, 并对两种掺混方式下的混煤的“着火温度、燃尽温度、可燃性指数Cb、综合燃烧特性指数S、稳燃指数G”进行了对比。结果表明, 在相同升温速率、质量比的情况下, “先磨后混”要比“先混后磨”获得的混煤, 其各项着火特性、燃烧特性都好得多。
实践表明, 对于两种燃烧特性差别大的煤, 无论如何地强化混合, 其燃烧特性还是各行其是、无法均一的。这个问题一直困扰着燃烧专家, 上述试验给予了解释:煤粉细度与其可燃性有着很强的相关性, 可燃性好的煤一般都好磨, “先混后磨”工艺把需要放粗的煤给磨细了, 可燃性更好;可燃性差的煤一般都难磨, “先混后磨”工艺却把需要磨细的煤给磨粗了, 可燃性更差。
煤是一种复杂的有机和无机矿物的混和体, 其化学结构至今尚未完全阐明。在燃烧过程中, 不同煤种有着不同的燃烧特性, 同煤种但产地不同的煤, 其燃烧特性也可能有较大的差别。这不仅与煤的元素组成、成煤的原始植物种类有关, 而且还与成煤的地质条件等因素有关。
实验表明, 虽然煤的燃烧特性在很大程度上与其挥发份的含量有关, 但它并不是唯一因素, 对于个别煤种, 只根据挥发份来判断其燃烧特性, 有时甚至会得出相反的结果;有的专家以及大部分教科书上, 都推荐用煤的挥发分来确定煤粉细度, 实践证明, 是有很大偏差的。
多年来, 人们一直在寻找一种能准确、方便地预测煤的燃烧特性的方法, 近年来人们采用的热重分析曲线就是一种突破。具体定义如下:
TG (Thermal Gravity Analysis) , 指样品的升温速度与其重量减少速度的函数关系。在什么温度下样品的重量减少最多, 在此温度下的分解或者其他化学反应最剧烈。
DTG (Differential thermal gravity) , 是TG的一次微分, 它反映试样的质量随时间的变化率与温度 (或时间) 的函数关系。如果失重温度很接近, 在TG上的台阶不容易区分, 作DTG就可以看到明显的温度变化。
DTG的峰顶对应于TG的拐点, 即失重速率的最大值;DTG的峰数对应于TG的台阶数, 即失重的次数;DTG的峰面积正比于失重量, 可用于计算失重量。
煤粉在不同的氧体积分数下, 实验所得的热重分析 (DTG) 曲线见图4。
该热重分析 (DTG) 曲线表明:
①随着氧体积分数的增加, 使曲线向低温区移动, 说明着火温度随氧体积分数的增加而降低。
②随着氧体积分数的增加, 使最大质量损失速率增大, 说明煤的活性随氧体积分数的增大而增强。
③随着氧体积分数的增加, 使煤样燃烧的平均质量损失率增大, 说明煤样的燃尽时间缩短, 整体燃烧速率提高。
④随着氧体积分数的增加, 燃烧曲线的后部尾端变陡, 说明煤的燃尽性能提高。
应该说, 热重分析曲线是目前能方便有效地预测煤的燃烧特性的方法之一, 水泥行业应该在煤的质量控制上逐步推行。
1 0 花钱买到好煤就能用上好煤吗
我们讲, 煤对熟料烧成是再重要不过了!因此, 我们反复要求供应部门要给我们采购好点儿的煤。但供应部门采购到好煤, 我们就能用上好煤吗?答案是:不尽然!还需要把好进厂关和使用关。
多少年以前, 我在与一个往山东运煤的老板吃饭时, 老板接了一个电话, 然后对我说:“实在对不起, 我得赶快回去一趟”。我问什么事这么急, 老板说:“咳, 我请的一个装车大师, 每天100元, 现在不干了, 要求加薪, 每天200元, 我得过去谈谈”。我好奇地问“什么大师”, 老板说:“人家能保证装上车的劣质煤, 在卸车后还露不出来”。
除了设专人监控装车以外, 在运输过程中, 还有司机在中途加劣质煤换饭吃的案例, 有的公司便采取了装车后贴封条的办法, 结果发现还是有的车掺假。经过一段时间的跟踪调查, 才发现有的司机已经和贴封条的人串通一气了, 封条是在掺假后才贴上去的。
如何把好煤的进厂关, 进厂过程中的问题是防不胜防, 包括进厂以后的验收也有文章可做。只有在进厂验收中采用自动取样、自动检验系统, 最好是采用不需要取样检验的煤质在线分析仪, 排除人为因素, 才可能做得好一些。图5为东方测控公司的在线灰分仪系统图。
除了把好进厂关以外, 还必须把好使用关, 努力降低煤在使用过程中的贫化程度。①合理控制原煤的进厂量, 保持合理库存, 改善堆存条件, 防止长期堆存引起自燃;②加强堆场管理, 将原煤与其他物料分开堆存, 并保持一定的距离, 防止与其他物料混杂导致贫化;③不论是窑尾取风还是窑头取风, 煤磨烘干用热风的含尘量, 都是导致用煤贫化的重要原因, 首先要选择在含尘量低的部位取风, 必要时要在热风管路上设置沉降室或除尘器。
(待续)
摘要：“中庸之道”作为处世哲学备受推崇, 而在水泥生产管理中, “中庸之道”强调的是“恰到好处”。上至水泥矿山, 下至水泥出厂等各环节生产过程中, 面对许多可左可右问题时我们常常举棋不定。如何对水泥工艺中诸多环节中的疑似问题进行客观准确判断, 并作出恰到好处的控制?该文不一定有准确的答案, 但一定可以提供很好的思路。
工艺之道 篇2
众所周知, 生产水泥熟料真是麻烦, 投资又大、能耗又高、还污染环境, 有没有搞错, 我们为什么要生产水泥、为什么要烧制熟料呢?
按照传统的逻辑, 我们要搞构筑物就要有混凝土, 搞混凝土就要有水泥, 搞水泥就离不了熟料。但进一步细化就会发现, 水泥变成混凝土之间还有一个过程产品, 水泥—→水化产物—→混凝土—→构筑物。在水化产物中, 起主要作用的是硅酸钙水化物, 我们能不能直接生产硅酸钙水化物呢?
2009年12月16日, 在“中国水泥网”上, 出现了一篇来源于“新华网”的短文, 《德国开发出“绿色”水泥生产工艺》:德国卡尔斯鲁厄技术研究所14日宣布, 他们开发出一种“绿色”水泥生产工艺。这种基于水合硅酸钙技术的水泥生产工艺, 可以比传统水泥生产工艺少排出一半的二氧化碳, 所需的原料用量将大大减少, 且生产过程所需的温度低于300℃, 而传统水泥生产通常需要约1450℃的高温环境, 大幅降低了能耗。
对此报道, 多数网友的看法是“既希望又怀疑”, 其实“这一次是真的”, 我们今天就来谈谈这个问题:
该工艺正是绕开了高温烧制水泥熟料, 转而直接生产硅酸钙水化物, 然后进行干燥, 再粉磨制成含有一定水的“水泥”, 这些水以化学方式结合在具有水硬性的水化硅酸钙里面。该水泥被命名为“才利特门特水泥 (Celitement) ”。
才利特门特水泥的生产原理是卡尔斯鲁厄理工学院 (KIT) 的发明。才利特门特股份公司由Schwenk集团、卡尔斯鲁厄理工学院共同创建, 力图将才利特门特水泥推向市场。据不完整的信息, 2011年10月, 该工艺的实验厂开工建设;2013年2月至4月, 该工艺的粉磨车间又进行了扩建, 提升了产量;该工艺已经在德国获得多项国家大奖, 其基本原理见图1。现有硅酸盐工艺原理见图2。
传统的水泥是没有水的, 加水后开始水化反应和硬化;才利特门特水泥本身已含有一定的化学结合水, 再加入水、砂子、骨料, 便像普通波特兰水泥一样制成了混凝土。
才利特门特水泥的基本生产方法是, 利用石灰和砂子作为基本原料, 石灰系数控制在0.5~2的范围就足够了。由于大多数的CO2排放来自石灰石, 因此本水泥和普通硅酸盐水泥比较, 可以减少高达50%的CO2排放;才利特门特水泥可以在低于300℃下生产, 与需要高温烧制的硅酸盐水泥熟料比较, 低温工艺和减少石灰石用量的双重因素, 对节能减排具有显著的经济和环境效益。
才利特门特水泥和硅酸盐水泥类似, 并且显示出极好的性能。相组成非常均匀, 性能调节直接简单, 也就是说其强度是时间的函数。才利特门特水泥具有如下优点: (1) 钙硅摩尔比小于2, 减少了对碳酸钙的需求; (2) 低温工艺合成, 简化了工艺和装备; (3) 减少来自原料和燃料的二氧化碳排放; (4) 可以与普通硅酸盐水泥混合使用, 与传统的水泥类胶凝材料兼容; (5) 成分均匀, 容易控制硬化过程及产品质量; (6) 混凝土具有高度连接的硅酸盐构筑单元和低孔隙率, 构筑物具有良好的耐久性和抗侵蚀能力。
才利特门特水泥的基本生产流程如下:
(1) 基本原料:初始原料类似于现有硅酸盐水泥的生产, 钙的成分来源于石灰石, 硅的成分来源于不同的硅质原料, 钙硅的摩尔比在0.5-2的之间;
(2) 水热合成:蒸压釜内, 在150~300℃的各自饱和蒸汽压下, 原料和水转换成硅酸钙水化物, 然后再进行干燥, 形成需要进一步加工的水热产品;
(3) 活化调节:将水热产品与其他硅酸盐组分进行混合, 使用添加剂、混合材以调控产品的性能, 通过粉磨激发各个矿物相的活性;
这样, 具有水硬性的水合硅酸钙——才利特门特水泥, 就生产出来了。
1 2 新型干法工艺离不开预均化堆场吗
就目前来讲, 预均化堆场确实是减小生料波动, 稳定熟料生产的经济有效的措施。但占地那么大、投资那么高, 有的时候, 确实不具备建设条件, 那我们就无路可走了吗?或者说强制上预均化堆场可能就不是最佳方案了。
准确的说, 预均化堆场应该只是生料均化的措施之一, 生料的均化应该贯穿于生料制备的全过程。矿山搭配开采、原料预均化堆场、原料的准确配料、生料在粉磨过程中的拌混、生料均化库, 等多个环节构成生料的均化链。每经过一个环节都会使原料或半成品进一步得到均化。
进一步讲, 每个环节的均化原理不尽相同, 均化效果也不尽一样, 其投资效果比也有差别, 但其各环节的均化效果具有叠加效应, 是可以相互弥补的。一般来讲, 原料预均化堆场和生料均化库是均化过程的主要环节, 它们占全部均化工作量的80%左右。
某个环节的均化效果与其入料的标准偏差有很大的相关性。也就是说, 上一个环节的均化效果好了, 下一个环节的均化效果会自动降低, 上一个环节的均化效果差了, 下一个环节的均化效果就会自动提高, 在整个均化链中, 总的均化效果不是各环节均化效果的简单代数和。
由于空间上的均化都不能避免离析现象, 在每个空间均化环节中, 拌混和离析同时存在。随着入料标准偏差的增大, 拌混作用加强而离析作用减弱;随着入料标准偏差的减小, 拌混作用减弱而离析作用加强。
所以, 就整个均化链来讲, 拌混的次数越多、拌混的程度越大, 均化效果就会越好。但均化到一定程度, 当拌混作用等于离析作用时, 均化效果就出现了一个极限值, 做不到无限的提高。
现在把问题说回来, 如果不具备建设预均化堆场的条件, 就不要硬建, 完全可以通过加强其他环节的均化作用来弥补。那么, 在矿山搭配开采、原料的准确配料、生料粉磨过程的拌混、生料均化库几个环节中, 哪一个环节还有较大的均化潜力可挖呢?就目前的技术来讲, 应该是生料均化库和原料的准确配料。
(1) 采用更好的生料均化库
生料均化库是目前预分解窑生产系统的一个重要设施, 他的均化效果好坏对入窑生料质量的稳定影响很大。由于它用于大工业生产的物料流上, 各研究单位对其下了很大的功夫, 设计了多种上进下出、边进边出的生料均化库, 但结果都不尽理想。
实际上, 均化效果取决于时间上的均衡与空间上的均化, 在一种设施不能同时满足两者时, 就应该采用“先检验后使用”的基本理念将两者割裂开来, 先解决空间上的均化, 再解决时间上的均衡, 就简单多了。
德国的polysius公司是世界上著名的水泥装备公司, 他对一些工厂的设计, 大部分仍然采用了“先检验后使用”的原始库型, 但却具有良好的均化效果。
Polysius给某3200t/d线设计的生料均化库是两个双层库, 由此将入库、均化、出库从时间上分割开来;双层库的上层为间歇式搅拌库, 配料系统累积调整实现库满时最终平均值合格, 停止入库后用气力搅拌至质量基本均一, 然后将上层搅拌库的合格生料卸入下层的储存库待用。
这种设计好像是繁琐了点, 但非常实用。不但具有良好的均化效果, 而且由于库的个数多, 给生产管理带来诸多便利。其流程图见图3。
(2) 采用更好的配料技术
均化为了什么, 比如生料, 就是要使在一定空间内的生料, 实现其化学成分的均一。其过程是配料和搅拌, 两者是相辅相成的, 配得好可以少搅拌, 配得差就得多搅拌, 可见配料是一个均化的关键环节。
配料的最佳方法是什么呢?就是我们在质量管理上提出多年的“先检验后使用”原则。这对连续性的大工业生产而言, 要确实做到“先检验后使用”是不现实的, 但这给我们指明了方向, 我们可以向这个方向趋近。
在线检测就是一个很好的方法, 它可以在5~20秒内提供一个检测结果, 根据检测结果每分钟可以调整一下配料比例;而我们现在用的荧光仪检测出磨生料, 大约是滞后一个小时才调整一次配料。一分钟与一小时相比, 可以说已基本接近了“先检验后使用”。
理想的在线分析配料系统是:在每个组分的配料秤前加一台在线分析仪, 以及时检测该组分的化学成分, 根据各组分的检测结果, 通过计算机及时调整各组分的配料比例, 使配料的各组分基本实现“先检验后使用”, 并在出磨生料上保留现有荧光分析仪检测, 以最终检验配出的生料到底怎样, 对在线分析仪配料系统进行校正。
该系统能大大的减小对各组分原料预均化堆场、生料均化库的依赖, 减小甚至取消这两种库的建设, 节约占地、减少投资。
十几年来, 国内已陆续有少数生产线配置了在线分析仪, 并取得了越来越多的成功经验, 与已广泛使用的X萤光分析仪相比, 它对原料成分控制的水平和能力要主动、准确、均匀得多。
遗憾的是, 国内大部分在线分析仪仍是用于事后检验, 仍然没有在配料上前馈使用, 原因主要是在线分析仪比荧光分析仪投资要高得多。实际上这是一个误区, 在线分析仪与单一的荧光分析仪比确实贵了不少, 但与原料预均化堆场比, 它实在是太便宜了。
目前, 在线分析仪的重要性, 已经在国内得到逐步认识。比如, 冀东集团在2012年就提出要求, 所有新建生产线, 必须采用在线分析仪;南方水泥集团也在2012年提出要求, 新建生产线可以在预均化堆场和在线分析仪之间任选其一。
2012年07月19日, 我有幸考察了辽源金刚水泥在线分析仪的使用情况, 现记录如下:
该厂有两条5000t/d熟料生产线, 每台窑配置两台中卸烘干生料磨。始建于2004年, 2005年1#窑投产, 2007年2#窑投产, 现场5S管理搞得不错。该厂石灰石矿山较差, 以收购为主, 有20多个矿点供货, 而且品位较低, 石灰石Ca O含量在40%~45%左右。1#窑投产后入窑KH合格率只有20%左右, 生产极不稳定。
2007年给1#窑的两台生料磨配置了两台美国赛默飞世尔的在线分析仪, 入窑KH合格率提高到70%左右, 产质量都有很大的好转。2008年, 用1#窑的两台分析仪的配料结果同时间接控制2#窑的两台生料磨, 也取得了较好的结果, 使2#窑的入窑KH合格率提高到50%以上。
2011年又给2#窑的两台生料磨配置了丹东测控的两台在线分析仪, 不再用1#窑的分析结果间接控制。2012年4月份投入使用, 使2#窑的入窑KH合格率提高到60%左右。2013年7月16, 由于丹东工控的技术人员说他的在线分析仪效果已经超过了赛默飞世尔, 我便与辽源金刚的主要生产领导通了电话, 该领导说:原来丹东工控确实不如赛默飞世尔, 但后来又作了两次升级改造, 去年底改完, 从今年的使用情况对比, 丹东工控没有说谎, 他的合格率确实比赛默飞世尔高了一些, 都能到70%以上。
问题已经清楚了, 辽源金刚虽然设有预均化堆场, 但在上在线分析仪以前, 入窑KH合格率只有20%左右, 上在线分析仪以后合格率提高了50个百分点。我们一般的水泥厂, 不上预均化堆场都能超过20%, 也就是说, 在上在线分析仪以后, 入窑KH合格率都能超过70%。
可以想象, 如果再加上高效的生料均化库、甚至采用多台在线分析仪配料方案, 再加强矿山的搭配开采, 而取消投资几千万的预均化堆场, 满足新型干法工艺生产应该是没有问题的。
1 3 内水高但价位低的煤就是不能用吗
根据水泥生产的情况, 一般将煤粗略的分为三类:褐煤、烟煤、无烟煤等几种。 (1) 褐煤:多为块状, 质地疏松, 易磨性好;含挥发分40%左右, 燃点低, 上火快, 火焰粗大;发热量较低, 燃烧时间短。 (2) 烟煤:一般为小块状、粒状、粉状, 质地细致, 含挥发分30%以上, 燃点不太高, 较易点燃;发热量较高, 上火快, 火焰长, 燃烧时间较长。 (3) 无烟煤:有粉状和小块状两种, 质地紧密, 不太好磨;挥发分含量在10%以下, 燃点高, 不易着火;但发热量高, 刚燃烧时上火慢, 火上来后比较大, 火力强, 火焰短, 燃烧时间长。
从实际使用来看, 水泥厂的燃料以烟煤为好, 发热量与燃烧特性比较适中, 但由于用途广泛而价格较高;以褐煤最差, 不但发热量低, 而且内水普遍较高, 但由于用途较少而价格具有绝对的优势。不论从资源利用的大局考虑, 还是从企业成本的降低着想, 都希望能够解决褐煤的使用问题。
遗憾的是, 褐煤在水泥厂的应用业绩很不理想。云南和缅甸的几家水泥企业曾使用晾干的褐煤作燃料, 暴露的问题主要是由于水分高、热值低, 不能满足熟料烧成要求的温度, 导致熟料质量较差、产量与使用烟煤相比也下降了20%左右。那么水泥厂到底能不能用褐煤、又该怎么用呢, 这里作一些进一步的分析, 供大家在实践中参考。
水分的存在对煤粉的燃烧是极其不利的, 它不仅浪费了大量的运输资源, 而且当煤作为燃料时, 水分在蒸发时还要消耗大量的热量。最近, 内蒙古工业大学化工学院, 就褐煤在水泥厂的利用作了一些研究, 提出了利用水泥烧成系统热废气的褐煤脱水工艺, 热平衡计算能将含水15%~50%的褐煤制成含水5%~8%的煤粉, 效益计算每年能为2500t/d的分解窑带来1000万元的效益。
先不说这套工艺系统是否可行, 退一步讲, 市场上可以直接买到内水5%~8%的褐煤, 如果能利用这一部分褐煤, 对水泥厂来讲, 效益已经十分可观了。
根据褐煤内水高、热值低的特点, 确实不适合作为头煤使用, 但作为尾煤使用, 这两个特点都影响不大;而且其还具有燃点低、燃烧时间短的另外两个特点, 这另外两个特点更适合在分解炉内使用。
对于分解窑用煤, 有头煤尾煤之分, 尾煤约占整个用煤量的60%左右, 如果这60%能用上价廉的褐煤, 其效益也是十分可观的。但这需要增加相应的设施, 要求头尾煤分别采购及进厂、分别储存及均化、分别粉磨及使用, 需要增加一定的投资。
如果在一个厂区内有两条以上的煤粉制备系统, 问题就简单多了, 通过两个系统的分工制备、交叉使用, 略作改造就可以完成头尾煤的“三个分别”, 使用褐煤的投资将会大幅度降低, 可行性将更强。
据合肥院的有关专家介绍, 进一步的试验表明, 在尾煤使用褐煤以后, 预热器出口的温度有所降低, 余热发电降低1k Wh/t熟料左右;废气量有所增加, 高温风机转速需要加大, 电耗增加1k Wh/t熟料左右;分解炉的燃烬率有所提高, 煤耗降低2kg/t熟料左右。使用褐煤的正负生产效益基本持平, 但采购成本却下降了, 采购成本的下降就转化为使用褐煤的综合效益。
1 4 压低出磨温度煤磨系统就能不着火吗
煤粉自燃在多数水泥厂, 不论是管磨还是立磨, 都发生过, 对于挥发分高的烟煤, 甚至在原煤堆场、煤预均化堆棚就自燃, 不但对生产运行影响大、事故损失较大, 而且威胁到人身安全, 必须给予高度的重视。
一些水泥厂在自燃几次后, 就被彻底吓怕了, 不去认真分析自燃的原因, 而是一味的强调煤磨的出磨温度, 武断的将出磨温度控制得低低的, 有的甚至下令“不得超过50℃”, 由此严重影响了煤磨的粉磨能力和烘干能力, 影响了窑的正常生产, 但煤粉自燃甚至爆炸还是在不断的发生。我们天瑞也不例外, 原因何在呢?
所谓自燃, 实际上就是自我燃烧, 我们首先来看看燃烧的条件是什么。
燃烧的三大要素:可燃物、氧化剂、温度。就煤磨系统的自燃来讲, 就是有足够浓度的煤粉、氧指数以上的氧含量、着火点以上的温度, 三个要素缺一不可。这既是防止着火的理论基础, 也是灭火措施的理论基础。
(1) 足够浓度的煤粉。就现有煤粉制备系统来讲, 设计单位已充分考虑了安全问题, 在正常生产中, 只要系统的通风没有问题, 气体中的煤粉浓度远远达不到着火条件;
(2) 氧指数以上的氧含量。氧指数是指着火后刚够支持持续燃烧时氧气含量的最小份数。现有的煤粉制备系统都能满足这个要求, 包括从窑尾取热源的煤粉制备系统;
(3) 着火点以上的温度。几种煤炭的着火点大致如下:无烟煤550~700℃;烟煤400~550℃;褐煤300~400℃。连着火点最低的褐煤也在300℃以上, 煤粉制备系统的设计运行温度, 入磨风温≤300℃、出磨风温在70℃左右≯80℃, 也是有安全保障的。
现在, 我们再来分析一下自燃的原因:
(1) 虽然气体中的煤粉浓度没有达到着火要求, 但是在整个煤粉制备系统中, 难免存在积存煤粉的死角, 死角的煤粉浓度对着火来讲是绰绰有余的, 这也正是在投产初期强调要先磨一些石灰石的原因, 目的就是填充这些死角;而且在系统自燃一次后, 系统难免发生局部变形、产生新的死角, 而且着火的次数越多产生的死角就越多, 这也正是越是着火越爱着的原因。
(2) 就现有的煤粉制备系统来讲, 只要拉风生产, 其氧含量总是超过着火要求的, 那为什么有的系统就着火有的不着呢, 同一个系统为什么有时着火而大部分时间不着呢?所以, 这不是煤粉制备系统自燃的原因。
(3) 既然我们把出磨温度控制在了80℃以下, 远远没有达到煤粉的着火点, 那为什么煤粉制备系统有时会着火自燃呢?无论是着火还是燃烧, 都是煤粉的氧化反应, 只不过是剧烈的氧化反应而已。80℃虽然不能着火, 但不等于不能氧化, 氧化就要产生热量, 堆积在死角的煤粉又不能及时的将产生的热量散发出去, 就会使煤粉内的热量越积越多、温度就会越来越高, 直至达到着火点以上, 最终着火自燃。
通过以上分析, 我们已经知道了防止煤粉制备系统着火自燃的措施, 不是过分的控制出磨温度, 而是努力避免和消灭系统中的死角。
1 5 通道数越多燃烧器就越好吗
先讲一个多少年以前的故事:时值多风道燃烧器在我国兴起的时代, 在一次讨论会上, 多数人认为三风道好、四风道更好, 但有一位曾在日本小野田工作一年多的领导说, “我那个厂的窑头放有两风道、三风道、四风道的燃烧器, 随便使用, 基本没什么差别”, 双方争论得非常激烈。
我看争论不休就插了嘴:你们说的很对, 目前三风道、四风道的燃烧器确实比我们用的两风道好;但龚总说的也不错, 龚总是专家型领导, 他不会说谎。大家怪我和稀泥, 我解释道:这要看你用什么煤, 日本人用的是进口的大同煤、还要优质的, 而我们用的是本地煤、还舍不得用好的, 它们对燃烧器的要求不一样, 两者怎么能相比呢?细粮怎么做都好吃, 而粗粮必须细做才能可口。
实际上, 为了控制生产成本, 目前国内的水泥厂都舍不得用好煤, 这就对燃烧器提出了更高的要求。由于现在的多风道燃烧器是由最初的单风道发展来的, 所以给人的直观感觉就是风道越多越好。但事实并非如此, 什么都有个极限, 风道数也不是越多越好。
法国的pillard公司, 是世界上最著名的专业研究生产燃烧器的公司, 他们也曾搞过六风道、七风道的燃烧器开发, 但目前推行的还是三风道、四风道燃烧器;另一家对水泥技术有广泛研究的flsmidth公司, 也曾经主推过Centrax四风道燃烧器, 但现在又回到了不但内三还要外二的Duoflex燃烧器上。实际证明, 燃烧器的通道越多, 火焰的刚度就越差。
多股风因出口缝隙小, 核心速度衰减过快, 射流穿透深度不够。形成火焰粗大、局部高温、易产生大量NOx, 而火焰后段“刚度”不足, 成形效果差。这不得不进一步提高一次风机压头, 但由于空气压缩因子原因和空气中音障的存在过高的压力并不能有效地转化为速度头。
由于出口速度高和一次风用量少的要求, 旋流风及直流风环形出口缝隙往往很小, 机加工和使用过程中难以保证较高的同轴度要求, 易发生火焰变形偏转。若改用多个小喷嘴结构则由于引射面积的增加大大增加了燃烧初期二次风的引射量, 即不利于热力NOx的控制也不利于火焰形状的控制。
过多的通道数, 减少了外风通道的通过风量, 使燃烧器外套管得不到足够的冷却, 引起变形从而导致燃烧器外层耐火浇注料的过早损坏。
那么, 怎么才叫一个好的燃烧器呢?一个好的燃烧器应该具有如下特点:
(1) 具有较小的一次风量, 能形成理想且可调的火焰形状。火焰细而不长且强劲有力、整体温度高而温度峰值低、一次风量小且燃烧完全、煅烧能力强而氮氧化物低;
(2) 具有较高的出口风速, 以强化风煤混合、强化对二次风的卷吸。但也不是越高越好, 当接近音速 (340m/s) 时, 给一次风加压只能浪费电能, 而不会增大多少风速;
(3) 具有较多的、有效的、方便的现场调节手段, 而且最好能在中控室进行远程操控, 对煤种和窑况的适应性强。各厂家都不是固定的原燃材料, 而且窑的煅烧工况也在不断的变化;
(4) 取消内外风调节阀门, 降低一次风电耗。就现有的燃烧器来讲, 一般消耗在调节阀上的阻力约占30%左右, 完全可以由风机调速功能代替;
(5) 在确保燃烧特性良好的情况下, 能有效的调整火焰长度。用调节火焰长度取代燃烧器在窑内的机械进出;
(6) 中心盾头大小合适, 能在火焰根部形成一定的热烟气回流。这对于着火点高的煤非常重要, 也是减少点火油耗的重要措施, 也是减少过早的卷吸二次风产生氮氧化物的措施;
(7) 中心盾头具有一定的旋流功能, 以促使煤粉的浓淡分离, 形成局部的高浓度区。研究表明, 煤粉浓度越高越容易着火;
工艺之道 篇3
窑头一般要求微负压操作, 但有的操作员认为, 窑头控制在微正压状态, 有利于稳定火焰、稳定二次风温、fCaO好控制, 偶尔脏一点不算什么。
由于“生产紧张”或追求连续运转, 对系统漏风、预热器结皮、窑内结圈、设备带病运行等引起的窑内通风不足、窑头正压得不到及时处理, 认为只要少停一次窑就是合算的。
从烧成工艺来讲, 长时间维持正压操作, 严重影响到窑内通风, 影响到煤粉燃烧, 增加了还原气氛, 对窑的产质量都是非常不利的, 应该及时的停窑处理, 不要凑合着生产。
从设备管理来讲, 长时间维持正压操作, 由于窑头二次风温度一般都在1000℃以上, 甚至达到1200~1300℃, 正压时势必造成风冷套处在高温氧化的氛围中, 一方面使风冷套氧化变薄, 另一方面造成风冷套变形。
由于窑口护铁是靠风冷套内的冷风降温的, 风冷套氧化变形后势必造成冷风短路, 窑口护铁得不到均匀冷却, 造成窑口护铁和窑口筒体温度大幅度提高, 同样处在高温氧化氛围中, 造成护铁的提前失效, 窑口筒体变薄、喇叭口甚至裂纹。所以一定要制止窑操作人员的正压操作。
窑头负压也不是越大越好, 一般控制在负的50~100Pa为好。负压靠风机形成, 过大的负压必将增加系统的电耗;负压过大还会增加窑头冷风的漏入, 导致二次风温降低、煤耗增加;还会增加密闭堵漏的难度。
当然, 正常的负压操作也必须搞好窑头的密闭堵漏, 特别是窑门和燃烧器周围, 现在有的公司已经搞得很好了, 基本做到了窑头不见火。
21窑尾密封损坏是小事一桩吗
窑尾密封的主要作用就是防止冷空气进入窑尾。有些生产线为了保产量、保运转率, 在窑尾密封损坏后不愿意停窑处理, 导致大量冷空气进入, 煤耗和电耗大幅度增加。
曾经有一条5000t/d窑, 由于窑尾烟室沉降, 导致窑尾密封石墨块全部损坏, 而为了满足市场需求, 没有及时停窑处理, 导致当月熟料标准煤耗达到140多公斤, 比正常情况高了20多公斤;熟料电耗达到87度, 比正常情况高了20多度。所以窑尾密封的损坏虽然没有直接影响到窑的运行, 但对系统的经济运行影响很大, 出现问题要尽快处理。
需要指出的是, 就水泥生产来讲, 密闭堵漏是降低能耗的重要环节, 不可能一劳永逸, 是一项常抓不懈的工作, 但在治理上却要力求彻底。
还有一点, 早期设计的5000t/d窑, 在窑尾设有专门的冷却风机, 其目的是对窑尾下料溜子进行冷却。实际上, 不管我们采取什么措施, 窑尾漏风都是难以彻底避免的, 窑尾溜子又是耐热钢材质, 完全能够适应窑尾的工况, 不需要专门为它设置冷却风机。所以, 后来设计的5000t/d窑, 都取消了这台风机, 事实证明没有任何问题。
有的公司, 在停运了这台风机后, 感觉分解炉的燃烧恶化了, 分解炉供风不足了, 对取消这台风机提出了质疑。实际上分解炉供风不足与取消这台风机没有直接关系, ①有可能只是一种巧合而已;②有可能是真的受到了影响, 这正好说明了这台风机对系统漏风的影响有多大, 但只要我们在用风上作适当的调整就完全能够解决。
22通风截面积足够就不影响通风吗
风速与风路的截面积有关, 在一定风量的情况下, 风速确实只取决于通风的截面积;但对于一定的风机及开度, 风量还与风路的阻力有关, 阻力除与风路的截面积有关外, 还与风路的截面形状有很强的相关性;对于特定的有流场要求的工艺设施, 比如预热器和后窑口, 其流场分布就直接依赖于风路的截面形状了, 这一点不能不引起足够的重视。
河北某公司的3000t/d窑, 在2005年的一次检修后, 窑的煅烧能力急剧下降, 查找了几天也没有找到原因。然后逐项分析这次检修的异常变化, 发现在分解炉的下锥体修补浇注料时, 锥体上部的5个浇注料外凸灌入口忘了拆模板, 但该外凸位于下锥体的上口, 即使有外凸存在其截面积也远大于下锥体的下口, 似乎不应该对窑构成如此大的影响。
鉴于没有找到其他的原因, 便决定先停窑解决这个问题, 停窑将外凸彻底打掉后, 再开窑一切都归于正常了。事后分析认为, 尽管这几个外凸没有影响到通风截面积, 但却严重影响了分解炉内的流场分布。
东北某公司的5000t/d窑, 在2010年投产初期, 产量只能加到3000t/d左右, 再加料就出现预热器塌料、窑内窜料现象。后经设计院等多方查找原因未果, 只是发现窑尾烟室的后墙浇注料给打厚了, 墙面距后窑口的距离由设计的1920打成了1600, 减小了320mm。
难道是这个原因?尽管减小了320mm, 但其通风截面积还是远大于其上部的分解炉下缩口。大家抱着试试看的心态, 停窑将多出的浇注料打掉, 没想到再开窑后一切都正常了。事后分析认为, 尽管此处不是风路上的最小截面积, 不构成通风的瓶颈, 但其截面积的减小还是增大了通风阻力, 最终影响了分解炉下缩口的通风。
23窑筒体的冷却是有利无害吗
在运行过程中, 很多生产线把筒体冷却风机全部开起来, 虽然理论上窑筒体的表面温度控制在280℃以下能保持筒体较高的强度, 但在实际运行中, 筒体表面温度大多在300℃以上, 有的甚至达到380~390℃。
个人认为只要筒体表面温度均匀, 整体膨胀基本在设计范围, 温度在350℃以下可不必进行冷却, 这样既可以节电, 又可以降低煤耗。但如果筒体表面出现严重的温度不均匀, 为了防止窑筒体出现不均匀膨胀而影响到窑的工况、引起托轮瓦发热, 应该吹风进行冷却。
有的厂家仍然延用窑体淋水, 特别是窑筒体已经烧高后的淋水, 使窑胴体的膨胀对砖膨胀量的吸纳作用大为减小, 增加了对砖的挤压力, 为了延长砖的使用寿命, 有必要取消窑胴体淋水。实际上, 窑体淋水虽然能很快的补挂窑皮, 但这种窑皮并不结实, 好挂也好掉。
窑体吹风也是这个道理, 只不过是比淋水危害小点儿罢了。实际上, 只要我们平时注意保护窑皮, 并及时补挂窑皮, 这种窑皮比通过吹风淋水强挂的窑皮要好得多。
实际上, 取消了吹风淋水这个拐棍, 增加了操作员平时注意补挂窑皮的责任, 更能减少窑皮脱落造成的风险。所以, 有的公司近几年新建的分解窑, 干脆不再设置窑筒体冷却风机。
24砖的厚度不低于60%就可以不换吗
要准确把握好局部挖补与整段更换窑衬的界限, 有的公司只看砖的厚度还可以, 就舍不得更换, 结果导致刚开启窑来就又被迫停窑换砖。现在的窑规格都比较大, 多停一次窑就要损失几十万元, 劳命伤财、很不划算。
判断砖该不该更换的一般原则为:砖的厚度不低于原砖厚度的60%, 且砖的实际使用时间不长、未受过恶劣条件的折腾、结构未发生裂缝和排列错乱现象, 否则就需要进行更换。
有的砖表面看起来还不错, 厚度也不薄, 其实在内部已发生了较大弱化、具有了过烧、断裂、酥松、碱蚀等严重的缺陷, 各种理化指标已经很低, 不能再用了。下图就是几例:
正确的判断, 不仅可以降低窑衬的消耗, 缩短停窑时间, 减少损失, 而且可提高窑的运转率, 提高多种技术指标。当然, 这个理说起来人人都懂, 但具体执行起来, 特别对于有生产成本、材料费用考核指标者来讲, 往往是举棋不定, 舍不得花小钱而最终花了大钱。
25耐火砖的理化指标高就是好砖吗
这里先讲一个故事, 它是真实的:和其他公司一样, 某万吨线耐火砖的薄弱部位在窑口, 损坏形式主要是被挤碎。为了解决这一难题, 设计时还专门采取了冷却带缩径 (Ф6.2→Ф6.0) 措施, 企图靠缩径过渡段 (长1.76m) 来抵挡后部砖的推力。
按设计, 在窑的烧成带, 使用理化指标稍低的、每吨5000多元的镁铁尖晶石砖, 使用寿命在1年左右;在窑口冷却带, 使用理化指标较高的、每吨8000多元的镁铝尖晶石砖, 但使用寿命却只有1~2个月, 一直是该窑运行的薄弱环节。分析认为, 窑口砖的损坏主要是砖的高温抗折强度不够, 便对两种砖做了高温抗折强度对比检验, 结果发现“理化指标”高的镁铝尖晶石砖, 在高温抗折强度方面反而不如“理化指标”低的镁铁尖晶石砖。
便于2011年元月份大修时, 在窑口试用了镁铁尖晶石砖, 到2011年11月11日窑口掉砖挖补, 运行了将近一年。这进一步证明了高温抗折强度对窑口砖的重要性。我们的砖是在高温状态下使用的, 为什么耐火砖厂给我们提供的“理化指标”都是常温指标呢?
关于这个问题, 我曾经请教了某国际著名的耐火材料公司, 给我的回答是“我们公司非常重视这个问题, 配有高温强度检测设备进行抽查检测”, 而在我走进该公司以后, 确实看到了放在角落里的高温强度检测设备, 但上面放有奖状、饭盒、水壶等杂物, 看不出有使用过的痕迹, 如下图。为了不给该公司造成不良影响, 已对奖状里显示的公司名称作了处理。
还有一个问题需要指出, 大家可以翻翻你手头的产品样本, 几乎所有耐火材料公司, 他们给出的化学成分都不外乎SiO2、Al2O3、Fe2O3、MgO、CaO、ZrO2、Cr2O3等有益成分, 而没有一个提及对窑筒体有害的成分的限量。难道真的就没有有害成分吗?
事实上, 在有的公司的产品中, 不但含有Cl-等有害成分, 而且还很高。比如, 用在水泥窑过渡带的抗剥落砖等, 为了提高其热震稳定性, 常加入一定的ZrO2成分, ZrO2是一种成本较高的材料, 这不可避免的提高了砖的生产成本。
由于锆英石原料具有良好的惰性, 抗玻璃和炉渣溶液的侵蚀力较强, 所以玻璃池窑常用含锆的耐火材料。如电熔AZS砖, 含锆量在32.5%~40.5%之间。ZrO2在玻璃溶液中的溶解度又很低, 所以在玻璃池窑的废砖中保留了较高的ZrO2成分。
据一些不可查证的内部消息, 有的公司, 为了降低水泥窑过渡带砖的生产成本, 在制砖时加入的不是锆英石原料, 而是玻璃池窑的废砖, 而这些废砖中往往富集有较高的Cl-等有害成分。
26窑升温期间的恒温是浪费时间吗
窑衬砌筑好后需要妥善烘烤, 烘烤时升温不能过快、甚至必要时需要恒温, 以免产生过大的热应力而导致砖衬开裂、剥落。
有些厂家更换窑衬后急于投料生产, 常采用6~8h的快速烘窑制度, 加之缺乏必要的措施来保护窑体和窑衬的安全, 导致窑体及窑衬不必要的损坏。
窑衬烘烤必须连续进行, 直至完成, 且要做到“慢升温, 不回头”。为此烘烤前必须对系统设备联动试车, 还要确保供电。
控制砖的升温速度, 主要是控制砖的热面与冷面的膨胀差值, 这与导热系数有关, 另外还要考虑砖的热面温度与窑胴体的温度差值, 实际上是砖的膨胀量与窑胴体的膨胀量相适应的问题。否则, 砖膨胀的快而窑胴体膨胀的慢, 砖将受到窑筒体的挤压, 砖的膨胀力是非常大的, 有可能超过砖的强度而坏砖, 有可能超过窑筒体的强度坏窑筒体。
由于砖热面的升温膨胀在先, 在砖热面升到一定温度后, 要有一段恒温时间, 以便让砖的热面膨胀等一下砖的冷面膨胀和窑胴体的膨胀。在这一方面, 多数厂都是照抄其他厂家在多少温度段恒温多长时间的规定, 实际上这是很不科学的, 应以窑筒体高温段的温升速度为判断标准, 当温升速度快时就应该继续恒温一段时间, 而当温升速度已经很慢时就可以停止恒温了, 没必要再浪费时间。
应该提醒一下, 这是一张非常难得的照片。从照片上看, 窑筒体不是韧性被撕裂的, 而是脆性被碎裂的;这个窑筒体不像是钢质的, 而像是陶质的。遗憾的是, 由于种种原因, 这起事故无法做详细的分析, 但可以肯定窑筒体是钢质的, 而绝不是陶质的。下图由奥地利奥镁耐火材料公司的《窑筒体锈蚀》资料整编而成, 仅供参考。
从碎裂的表象看, 很可能是氯盐在钢材中渗透的结果, 有无据可查的说法, 该公司在近年为了降低成本, 曾大量采用过工业废渣配料, 难保没有有害成分, 包括氯盐。有关研究表明, 氯离子对钢材不但有“氧化反应”和“电化反应”的危害, 而且可以在碳钢中渗透, 渗透多了的碳钢就会变得很脆, 很易碎裂。
工艺之道 篇4
35将三代篦冷机改一下就成四代了吗
目前, 国内在篦冷机的技术进步上做了大量工作, 也取得了可观的成果, 这一点是肯定的。但在新技术应用和推广上显得比较混乱, 有可能在用户的选择上造成误导, 个别已经造成了误导。只要是对第三代篦冷机作了一些改动的都称其为第四代, 甚至有的公司已经推出了自己的第五代、第六代产品。
换代产品:指在原有产品的基础上, 采用或部分采用新原理、新结构、新材料、新工艺, 消除了原有产品的重大缺陷, 或原有功能得到较大提高, 或具有了较大使用价值的新功能, 能更大程度的满足消费者的需要。例如, 在黑白基础上开发的彩色电视机、在显像管基础上开发的液晶电视机、在视频基础上开发的网络电视机、在模拟基础上开发的数字电视机等。
新一代篦冷机, 应该是具有了新的有较大使用价值的功能;或在功能实现上采用了新原理, 使原有产品性能得以提高;或者对机械结构作了实质性改进, 使产品在使用维护上更加简便;或者对机械结构作了实质性改进, 为性能的较大提高奠定了基础。
对篦式冷却机来讲, 供风方式由室供风改为以梁供风为主, 供风篦板由运动式改为固定式, 这些都是实质性改进, 可称其为第三代、第四代产品。而在此基础上的一些完善提高, 都不应该称其为换代产品, 最多也只是这一代产品的一个改进型。我个人认为, 对现有的篦冷机产品而言, 判断其是否为第四代篦冷机, 应该以是否采用固定篦床作为主要指标。
众所周知, 设备产生故障和磨损的原因, 主要是它有运动, 一旦让它静止下来, 故障和磨损都会大幅度降低, 篦式冷却机的故障和磨损主要在篦床及其动力系统上, 所以说把篦床固定下来是非常必要的;篦式冷却机的效率不高主要是用风不当, 而用风不当的主要原因是分室不合理, 制约合理分室的一个主要原因是各室间不好密封, 一旦把篦床固定下来, 这些问题都迎刃而解了。所以说, 把篦床固定下来是篦式冷却机的一次实质性改进, 是一代新的产品。
下面, 简单介绍一下几种新型篦冷机。
(1) 步进式篦冷机, 这是目前三大水泥院主推的所谓第四代技术装备, 本人认为, 尽管其在性能上比现有第三代篦冷机有所提高, 但还是解决不了由于篦床运动给使用者带来的一系列麻烦, 不能称其为第四代篦冷机。比如:料床厚度不能分段控制、列间密封磨损过快、步进系统结构复杂、润滑点达到上千个、安装精度要求过高、动力系统负荷过大等。
(2) 固定篦床交叉棒篦冷机。起源于史密斯公司, 其最大贡献是将篦床固定了下来, 从而为采取降低运行故障、提高热效率等措施打下了基础。
物料输送功能由篦床推动改为篦上的交叉棒推动。从而为供风系统的单元细分、为机械结构的模块化制造创造了条件, 特别是动力系统的负荷大幅度降低、结构大大简化, 为安全可靠的运行提供了保障。
史密斯的固定篦床式篦冷机, 虽然将物料输送功能交给了交叉棒, 不再由篦板承担, 但交叉棒的动力依然由篦下供给, 靠穿过篦列间的推力板往复运动传递。这就带来了推力板磨损和篦列间密封问题, 依然为这种新型的篦冷机留下了一点缺憾。
(3) 固定篦床摆扫式篦冷机。这是成都水泥院在近几年开发的固定篦床式篦冷机, 除具有史密斯的主体结构特点外, 熟料输送采用了独特的摆扫式输送装置。
成都水泥院的摆扫式固定篦床篦冷机, 在熟料推进的同时, 能产生强制搅动均化和翻滚前进两种运动叠加, 使料层分布更加均匀;同时, 熟料颗粒的均布主动平衡了料层阻力, 使冷却空气分布更趋均衡, 换热效率及换热速度明显提高。
特别是输送动力由史密斯型的推力板改为由摆扫轴传递, 尽管仍然需要穿过篦床, 但一个旋摆的轴与往复移动的板相比, 密封和磨损问题就简单多了。
目前该篦冷机已在云南壮山、重庆台泥、洛阳万基等多条2500t/d和5000t/d生产线上成功使用, 并取得了良好的运行效果和冷却效率, 使水泥行业的熟料冷却又前进了一步。
36 300℃真的能烧成水泥熟料吗
由前面的讨论可知, 生产水泥真是麻烦, 投资又大、能耗又高、还污染环境。有没有搞错, 我们为什么要生产水泥呢、为什么要烧制熟料呢、为什么要用1450℃的高温烧制熟料呢?2009年12月16日, 在“中国水泥网”上, 出现了一篇来源于“新华网”的短文, 《德国开发出“绿色”水泥生产工艺》:
德国卡尔斯鲁厄技术研究所14日宣布, 他们开发出一种“绿色”水泥生产工艺。这种基于水合硅酸钙技术的水泥生产工艺, 可以比传统水泥生产工艺少排出一半的二氧化碳, 所需的原料用量将大大减少, 且生产过程所需的温度低于300℃, 而传统水泥生产通常需要约1450℃的高温环境, 大幅度降低了能耗。
对此报道, 多数水泥人的看法是“既希望又怀疑”, 这不又是愚人节的新闻吧?300℃真的能烧成水泥熟料吗?其实“这一次是真的”, 我们今天就来谈谈这个问题:
不要一提到温度就是烧成, 仔细看看这篇报道, 里边并没有说用300℃烧成水泥熟料, 只是说“生产过程所需的温度低于300℃, 而传统水泥生产通常需要约1450℃”, 将300℃与1450℃联系起来, 势必给搞水泥的技术人员造成联想错觉, 这也是可以理解的。是媒体报道不严肃吗?不是, 只是忽略了大部分水泥人的“思维惯性”。
报道用了“生产”一词而没有用“烧成”二字, 应该说用词还是严谨的, 搞技术的就应该咬文嚼字抠字眼, 特别对一项新技术, 媒体要严肃、读者要认真。为了说清楚这一比较“玄乎”的技术, 有必要先通过一个比较直观的案例, 扭一下我们的“思维惯性”。
最近, 媒体上又在炒作“水变油”, 而且是“美国海军的水变油”。与其说是一项备受争议的技术, 不如说是一种并不科学的说法而已, 多数情况下, “水变油”只是坊间俚语的一种称谓, 或曰媒体人不科学的用词。
先说中国的“水变油”:王洪成原本是一名哈尔滨的司机, 他声称在水中加入极少量的“母液”, 就能生产出所谓“水基燃料”, 曾被一些不怎么专业的媒体炒作, 成了“中国的第五大发明”。1983年11月7日, 王洪成宣告水变油研究成功;1985年冬天, 王洪成从大庆到北京、河北、浙江、上海等地表演;1987年, 有报道称国家计委给王洪成拨款60万元人民币, 在河北省定州胜利客车厂生产燃料;1992年11月22日, “洪成新能源澎化剂有限公司”在哈尔滨成立;1993年1月28日, 《经济日报》发表《水真能变成油吗?》的文章, 称此是继传统四大发明以来的“中国第五大发明”;1995年7~9月, 哈尔滨工业大学和黑龙江大学联合对“水变油”进行了测试鉴定。1998年, 王洪成因为“水变油”等被判处10年有期徒刑, 中国的“水变油”有了定论;2003年10月31日, 王洪成提前2年出狱。
印象中在1993年, 《中国环境报》曾在某天的头版、三版、四版上刊登了大块头的文章, 大吹特吹中国的“第五大发明”。我详细看了这篇文章, 从理论研究、科学试验、车船试验, 到什么师长、司令、国务院, 说的云山雾罩、神乎其神。但当我看到第四版时, 忽然清醒了过来, 王洪成竟然发明了“永动机”:王洪成在研究“水变油”的过程中, 为了解决照明问题, 用木头制作了一个装置安装在一个微型发动机上, 用手一捻就转了起来, 灯泡亮了起来, 而且一直在转一直在亮, 不用再给它输入动力了。
再说美国的“水变油”:近日有媒体报道, “美国海军研究实验室科研人员宣称, 他们已成功进行了利用海水来制造燃油的试验, 此举将令军舰能源供应发生革命性的变化”。中国不少媒体纷纷跟风炒作, 声称“军舰或告别燃油”, “美军解决舰艇燃料难题”, 使平息多年的“水变油”又鼓噪了起来。
实际上, 不论中国的还是美国的“水变油”, 都是有关媒体的偷换概念、或者说缺乏起码的物理常识, 至少是用词不当。把一些原理并不复杂的技术, 给片面的炒成了神话, 而回避了它的技术实质和应用条件。
在技术和原理上, 水是氢氧化合物, 油主要是碳氢化合物, 如果不存在核反应, 在常态下水变油是不可能的;但通过物理、化学、生物、核反应等能量转换, 以水为载体储存一定的能量, 是完全能够实现的, 也是有其使用价值的。比如美国的“水变油”, 首先是不是“水变油”, 这里的用词就有问题, 并不是单纯的用水就能生产出油来, 而是外加了核能及二氧化碳, 这怎么能说是“水变油”呢?大度点儿说, 也是我们的媒体缺乏科学知识, 未能准确的翻译和报道。
能量是守恒的, 不能无中生有, 而且转换效率不可能百分之百, 转换一次就要有所损失, 关键是这种转换有没有剩余价值, 有没有实际意义。但话又说了回来, 尽管能量是守恒的, 但能是依附在质这个载体上的, 负载的能量并不总是与质量成正比, 有时较大的质量将给运输和使用带来成本和困难。尽管能量的转换效率不可能百分之百, 越转换越少, 但不同的载体、不同的物理状态、不同的加载时间, 有可能减少载体的质量和或运输距离, 能降低运输和使用成本, 这就是美国要搞“水变油”的原理, 但这个用词实在是不妥。
再回到我们的水泥生产上:按照传统的逻辑, 要搞构筑物就需要混凝土, 搞混凝土就要有水泥, 搞水泥就离不了熟料。但进一步细化就会发现, 水泥变成混凝土之间还有一个过程产品, 原料—→熟料—→水泥—→水化产物—→混凝土—→构筑物。在水化产物中, 起主要作用的是硅酸钙水化物, 我们能不能直接生产硅酸钙水化物呢?
所谓“绿色”水泥工艺正是绕开了高温烧制水泥熟料, 转而直接生产硅酸钙水化物, 然后进行干燥, 再粉磨制成含有一定水的“水泥”。这些水与常态的水不同, 以化学方式结合在具有水硬性的水化硅酸钙里面, 是化学结合水, 相当于煤炭专业的“内水”。该水泥被命名为“才利特门特水泥 (Celitement) ”。
才利特门特水泥的生产原理是卡尔斯鲁厄理工学院 (KIT) 的发明。才利特门特股份公司由Schwenk集团、卡尔斯鲁厄理工学院共同创建, 力图将才利特门特水泥推向市场。据不完整的信息, 2011年10月, 该工艺的实验厂开工建设;2013年2月至4月, 该工艺的粉磨车间又进行了扩建, 提升了产量;该工艺已经在德国获得多项国家大奖。该工艺的基本原理如图4、图5。
由以上两图可见, 新工艺生产1个CSH, 需要1个Ca CO3, 排放1个CO2, 而现有工艺生产1个CSH, 需要3个Ca CO3, 排放3个CO2。不同的是, 现有工艺多生产了2个Ca (OH) 2。那么, 这个多出的Ca (OH) 2对混凝土有什么作用呢?
水化开始时, Ca (OH) 2是一种高碱性物质, p H值在12.5以上, 混凝土中钢筋与该溶液接触, 表面会形成氧化亚铁面膜, 阻止氧与钢筋的接触, 对钢筋起到保护作用;然后, Ca (OH) 2吸收空气中的CO2发生化学反应, 变成Ca CO3, 即混凝土的碳化作用。碳化作用对混凝土的影响是非常复杂多变的, 对混凝土来讲, 成事不足败事有余, 没有也罢。
早期, Ca (OH) 2可使混凝土产生膨胀, 减少水泥石的孔隙, 提高混凝土的强度;后期, Ca (OH) 2又使混凝土产生收缩, 增大水泥石的孔隙率, 从而降低混凝土的强度, 容易使有害介质侵人, 降低了混凝土的抗腐蚀和抗冻性能, 也降低了对钢筋的保护能力。
传统的水泥是没有水 (内水) 的, 加水 (外水) 后开始水化反应和硬化;才利特门特水泥本身已含有一定的化学结合水, 再加入水、砂子、骨料, 便像普通波特兰水泥一样制成了混凝土。
才利特门特水泥的基本生产方法是, 利用石灰和砂子作为基本原料, 石灰系数控制在0.5~2.0的范围就足够了, 而现有的硅酸盐水泥熟料的石灰系数一般波动在1.8~2.4之间。由于大多数的CO2排放来自石灰石, 因此本水泥和普通硅酸盐水泥比较, 可以减少高达50%的CO2排放;才利特门特水泥可以在低于300℃下生产, 与需要高温烧制的硅酸盐水泥熟料比较, 低温工艺和减少石灰石用量的双重因素, 对节能减排具有显著的经济和环境效益。
才利特门特水泥和硅酸盐水泥类似, 并且显示出极好的性能。相组成非常均匀, 性能调节直接简单, 也就是说其强度是时间的函数。才利特门特水泥具有如下优点: (1) 钙硅摩尔比小于2, 减少了对碳酸钙的需求; (2) 低温工艺合成, 简化了工艺和装备; (3) 减少来自原料和燃料的二氧化碳排放; (4) 可以与普通硅酸盐水泥混合使用, 与传统的水泥类胶凝材料兼容; (5) 成分均匀, 容易控制硬化过程及产品质量; (6) 混凝土具有高度连接的硅酸盐构筑单元和低孔隙率, 构筑物具有良好的耐久性和抗侵蚀能力。
才利特门特水泥的基本生产流程如下:
(1) 基本原料:初始原料类似于现有硅酸盐水泥的生产, 钙的成分来源于石灰石, 硅的成分来源于不同的硅质原料, 钙硅的摩尔比在0.5~2之间;
(2) 水热合成:蒸压釜内, 在150~300℃的各自饱和蒸汽压下, 原料和水转换成硅酸钙水化物, 然后再进行干燥, 形成需要进一步加工的水热产品;
(3) 活化调节:将水热产品与其他硅酸盐组分进行混合, 使用添加剂、混合材以调控产品的性能, 通过粉磨激发各个矿物相的活性。
这样, 具有水硬性的水合硅酸钙——才利特门特水泥, 就生产出来了。
37熟料成本越低水泥成本就会越低吗
我们的管理越来越细, 考核越来越严, 将控制成本逐步细化为对各项指标的控制与考核, 各公司的具体情况又不一样, 这就有一个民主与集中、细化与统筹的平衡问题, 需要我们具体研究、区别对待。
比如, 熟料的成本与质量密切相关, 有意无意的让质量给成本让步, 是最有效的降成本措施。生料细度放粗一点、煤粉细度放粗一点, 都能有效的降低粉磨电耗;KH降低一点、SM降低一点, 都能有效的降低煤耗 (在南方某厂的试验表明, 熟料KH±0.01, 标准煤耗将增减0.85kg/t) ;原料的有害成分放宽一点、原煤的水分放宽一点, 都能有效的降低采购成本。提质量是有成本的, 让质量是有代价的。以上一些措施的采用, 都会对质量构成不良影响, 到底哪一个合算, 必须以效益最大化为原则, 做详细的分析平衡工作。
需要强调的是, 平衡点的选取很重要, 我们多数习惯以熟料效益为平衡点, 实际上, 熟料效益的最大化并不代表水泥效益的最大化。熟料质量高一点, 熟料成本就会高一点, 但水泥中的熟料掺加量就会低一点、运费就会省一点、水泥粉磨电耗就会降一点、销售价格就可能高一点, 水泥效益的提高就可能超过熟料成本的提高, 最终实现集团效益的最大化。
原料既可以单独用燃料烧成水泥, 也可以单独用电力磨成水泥, 但其都不是经济的手段, 最经济的方法是烧和磨的有机结合, 但在各公司各占多少比例是不一样的, 与其原燃材料、生产工艺、市场分布都有着直接的关系, 这些都要靠你们在生产经营中具体的平衡把握。
由此延伸, 还需要明确一个问题, 煤耗低并不代表标准煤耗低, 这要看所用煤的好坏;标准煤耗低也不能说明你技术指标就好, 这要看你生产的熟料质量怎么样、强度有多高。如何判断你的技术指标好坏、如何评价你的管理水平高低, 有一个更科学的技术指标, 这就是“可比标准煤耗”, 可比标准煤耗低才是效益最大化的标志。
38好的原料石灰石就是好的混合材石灰石吗
原料石灰石和混合材石灰石都是生产水泥的组分之一, 都对水泥构成重大影响, 但由于其作用和机理是不一样的, 所以对其的要求也是不一样的。
作为水泥混合材使用的石灰石, 由于石灰石中的Mg O没有经过煅烧, 没有f Mg O的存在, 不会导致水泥石的体积膨胀。因此, 作为水泥混合材使用的石灰石, 大可不必考虑Mg O的高低, 没有太大影响。
作为水泥混合材使用的石灰石, 要尽量控制其碱含量。R2O的存在虽然不存在对煅烧的影响, 但作为水泥组分仍有诸多危害: (1) 能缩短水泥的凝结时间, 增大水泥的需水量, 影响对外加剂的适应性; (2) 导致混凝土的碱集料反应, 在混凝土内部产生膨胀应力, 引起混凝土开裂, 进一步导致混凝土碳化、钢筋锈蚀加快, 严重影响混凝土的强度和寿命; (3) 加重混凝土内部的钙质流失, 导致混凝土结构疏松和表面返碱, 造成清水混凝土构筑物的外表泛白, 造成混凝土构筑物表面涂料或装饰物的脱落。
作为水泥混合材使用的石灰石, 还要尽量控制其铝含量。一般要求混合材石灰石的Al2O3含量≤1.5%, 最好能≤1.0%, 这是因为Al2O3高的石灰石一般含有较多的粘土。
粘土是颗粒非常小 (<2µm) 的硅酸铝盐矿物, 矿物颗粒常在胶体尺寸范围内, 比表面积大且带有负电, 有很好的物理吸附性。在水泥水化时不但起不到集料的填充作用, 而且吸附包裹在水泥颗粒表面, 影响到水泥矿物的正常水化, 导致水泥的凝结时间延长和强度下降。
39磨内通风的作用就是降低出磨温度吗
出磨废气温度的高低, 不仅影响到磨尾轴瓦的温度, 影响到设备的安全运行;而且影响到出磨水泥的温度, 继而有可能影响到出厂水泥的温度, 影响到产品销售, 这是大用户在夏季特别关注的一个指标。
特别对于开路粉磨的工艺系统, 是生产者必须关注的一个重要参数。那么, 怎样才能降低出磨温度呢?特别在磨尾轴瓦温度高时, 有效的降低出磨温度显得更加迫切, 但往往因为措施不当效果不佳, 甚至事与愿违。
这里有一个实际案例:有一台高细开路磨, 当磨尾瓦温高后→发现出磨废气温度也高→为降低出磨温度加大了磨内通风→结果导致出磨细度跑粗→为解决跑粗问题只好降低了磨头喂料量→结果发现出磨温度不但没有降低, 反而有所提高。为什么会这样呢?
磨内通风直接影响到磨内流速, 对出磨细度的影响是非常大的;对于开路磨来讲, 出磨细度就是产品细度, 没有后续的调整措施, 必须给予保证。盲目的加大磨内通风打破了原有的工艺平衡, 导致了出磨跑粗, 这时操作者没有去寻求新的平衡、或者恢复原有的平衡, 而是简单的采取了降低产量的办法, 进一步破坏了工艺平衡, 入磨物料减少了, 但研磨体的做功并没有减少, 无用功的加大, 导致磨内产生的热量加大, 所以出磨温度不可能降低。
实际上, 出磨温度高往往是工艺操作存在问题, 粉磨效率低, 研磨体的无用功做的多, 发热量大所致。正确的做法应该是, 通过分析粉磨系统中的各种因素, 找出影响粉磨效率的主要问题并采取相应的措施, 粉磨效率提上去了, 磨内的发热量回归正常, 出磨温度也就下来了。
由以上分析可见, 磨内的通风不仅影响到出磨温度, 还影响到磨内流速, 还能及时将微粉带出减少过粉磨现象。还有, 还影响到整个粉磨系统的烘干能力, 以及对物料水分的适应性, 这一点儿对北方粉磨系统的冬季运行尤为明显。
地处东北的某公司, 在11月份生产中, 随着环境气温的下降, 出现了磨内糊球、糊篦缝, 选粉机糊导风叶片, 袋除尘器开始结露的现象, 影响了系统的正常运行。首先检查了系统的保温和密闭堵漏, 但没有发现什么大的问题;入磨物料水分偏大, 但仍在允许的范围以内。
应该说, 进一步降低入磨水分是最简单有效的措施, 但由于受到周围原料的限制, 又不可能降的太多。该公司同时采取了降低入磨水分、减小系统温差的综合措施, 取得了较好的效果, 见图6。
(1) 通过掺加矿渣微粉, 减小了配料中的水渣用量, 在一定程度上减小了入磨水分。但不可能用微粉取代水渣, 否则生产成本增加较多;
(2) 适当加大磨内通风, 一是降低了出磨物料的湿含量, 二是降低了出磨物料的温度, 减小了与环境的温差;
(3) 加大了V选循环风进选粉机的阀门 (6) 的开度, 由开度60%开到100%, 并将V选循环风阀门 (7) 彻底关死。减小了选粉机一次风从冷风阀 (1) 补充环境冷风的比例, 降低了循环风在V选循环中湿含量的富集;
(4) 进行了如图中红线所示的管道改造, 并增加了 (4) 、 (5) 两个调节阀门, 引部分袋除尘器排放风至选粉机, 作为选粉机的二次风使用。并将原选粉机的二次风阀 (2) 关死, 也减少了选粉机的环境冷风掺入。
40粉磨系统的选粉效率越高越好吗
一些设备厂家反复吹嘘自己的选粉机效率有多么多么高, 潜意识中给人灌输了一种思想, 似乎粉磨系统的选粉效率是越高越好。
其实这并不确切, 选粉机的工作原理, 是按物料的粒径切割分选的, 选粉效率的高低, 必将影响到其产品的颗粒级配。 (1) 对不同的粉磨系统, 选粉效率高的, 其产品的颗粒级配分布就窄, 对生料而言是一件好事, 而对于水泥来讲就未必是好事; (2) 对同一个粉磨系统, 把选粉效率调整得过高, 不但提高不了粉磨效率, 甚至还会降低粉磨效率。
对于生料而言, 影响其易烧性的主要是生料中的粗颗粒, 而与它含有多少微分关系不大, 过多的微分将导致生料磨产量的降低、粉磨电耗的增加。要想减少生料中的粗颗粒, 同时又不增加过多的微粉, 生料的颗粒级配是越窄越好, 也就是说, 选粉机的效率是越高越好。
而对于水泥就不同了, 过窄的颗粒级配有利于控制水泥中的粗颗粒, 但同时减少了水泥中的微粉含量, 能提高粉磨效率、降低粉磨电耗, 但将会导致水泥中的微粉过少、需水量增加, 影响到水泥的和易性、导致水泥用户的成本增加、影响到水泥销售。这一点, 我们在开路磨改闭路磨、普通选粉机改高效选粉机的过程中, 是有切身体会的。
我们再来看看选粉效率和循环负荷的关系及其相互影响:
选粉效率η= (100-c) (b-a) / (100-a) (b-c)
循环负荷K= (a-c) / (b-a)
选粉效率η与循环负荷K的关系为:η= (100-c) / (1+K) (100-a)
其中:a、b、c分别表示选粉机的喂料筛余、回料筛余、成品筛余。
对于一个正常生产的粉磨系统, 我们会努力稳定成品细度以稳定成品质量, 努力稳定出磨细度以稳定生产工况, 也就是努力做到a、c基本不变, 在a、c不变的情况下, 由上述关系式可以进一步推出:Kη=一个常数。生产实践告诉我们, 这个常数与磨机的粉磨能力有关, 对于不同的粉磨系统、不同的物料特性、不同的产品要求, 这个常数也是不同的。
也就是说, 随着选粉效率的提高循环负荷肯定是下降的, 只有当选粉效率的提高大于循环负荷的下降时, 系统产量才能提高;而当选粉效率的提高小于循环负荷的下降时, 系统产量反而会降低。因此, 在调整一个粉磨系统的运行状况时, 必须同时考虑选粉效率和循环负荷两个指标, 才能获得比较满意的结果。
就闭路粉磨系统来讲, 产品是磨成的而不是选成的, 选粉机只是减少过粉磨而已, 磨始终是选的基础, 选只是磨的辅助。过低的选粉效率和过高的循环负荷, 会延长对物料的粉磨时间, 加大过粉磨现象, 粉磨效率势必下降;过高的选粉效率和过低的循环负荷, 会缩短对物料的粉磨时间, 对物料粉磨不足, 未能将物料磨细就提前出磨, 又怎么能提高粉磨效率呢?两者都是弱化了闭路功能, 不但提高不了粉磨效率, 甚至还会降低。
41闭路磨就一定要采用比表面积控制水泥细度吗
在水泥粉磨系统中, 闭路磨是由开路磨演化而来的, 中国的粉磨工艺发展也是如此, 早期以开路磨居多, 现在以闭路磨居多。
开路磨的水泥微粉较多, 水泥的比表面积一般问题不大, 但对出磨后的粗颗粒没有补救措施, 要把好产品的细度关, 就要控制好筛余。所以, 早期的水泥厂以控制筛余为主;闭路磨的选粉机就是按粒径分选的, 水泥的筛余问题不大, 但产品中的微粉较少, 要把好产品的细度关, 就要控制好比表面积。所以, 现在的水泥厂以控制比表面积为主。
这是从控制质量的薄弱环节考虑的。既有一定的道理, 又是一种巧合, 这些道理是对的但并不全面, 不能一概认为控制筛余就是落后的, 控制比表面积就是先进的。目前, 对于水泥细度的控制, 仍然有筛余和比表面积两种方式, 到底采用哪一种更好呢?
这要综合考虑, 甚至两种方式同时采用、互补不足。除了上述从质量上“控制薄弱环节”的理念以外, 不要忘记水泥的核心组分是熟料, 好的水泥必须有好的熟料, 从生产效益的角度出发, 要努力把熟料的作用发挥到极致, 对细度的控制也不能偏离熟料这个核心, 才能生产出质量好、效益也好的水泥。
筛余体现的主要是难磨物料的细度, 比表面积体现的主要是易磨物料的细度。采用哪种方式控制水泥细度更好, 取决于哪种方式更有利于发挥熟料的核心作用, 这对于不同的粉磨系统, 结果也是不一样的。
具体来讲, 如果其他组分的易磨性比熟料好, 采用筛余控制更好一些, 以确保把熟料磨到足够的细度;如果其他组分的易磨性比熟料差, 采用比表面积控制更好一些, 也是为了把熟料磨到足够的细度。
42粉磨系统的主机还是球磨机吗
就现有的联合粉磨系统来讲, 辊压机与球磨机的装机容量比, 已经从初期的不到0.7逐步提高到0.9、1.0、1.3、1.8、2.0以上, 呈现出越来越大的趋势, 实际结果是系统粉磨效率越来越高, 电耗越来越低。
辊压机在粉磨系统的作用越来越大, 应该说, 辊压机在粉磨系统中的地位, 已经从辅机上升为主机。现在已有大辊压机配单仓磨的系统在运行, 辊压机半终粉磨系统在试运行, 两台辊压机配一台球磨机的联合粉磨系统在运行, 甚至辊压机终粉磨系统也在开发。那么, 我们管理的重点也应该逐渐向辊压机倾斜了, 这才是提高系统粉磨效率的关键。
比如, 合肥院最近推出已生产的2×Φ1 8 0×1 6 0辊压机+1×Φ4.6×14.5m球磨机联合粉磨系统, 辊压机与球磨机的装机容量比为1.28, 生产P.O 42.5水泥时, 能力达到了356t/h, 系统电耗只有28.43k Wh/t;生产P.C 32.5水泥时, 能力达到了383t/h, 系统电耗只有25.75k Wh/t。
比如, 广东罗浮山水泥集团惠阳双新水泥公司, 采用1×Φ180×160辊压机+1×Φ3.2×13.0m球磨机联合粉磨系统, 辊压机的装机功率为2×1600k W, 球磨机的装机功率为1×1600k W, 辊压机与球磨机的装机容量比为2.0, 在生产P.O42.5水泥、细度R0.080<2%、比表面积达到370~390m2/kg时, 能力达到了152t/h, 系统电耗只有29.0k Wh/t。
天津院的辊压机配置也呈逐步加大的趋势, 见图7所示:
就现有联合粉磨系统来讲, 辊压机与球磨机的责任不应该再职责不清了, 应该由各自承担起来, 这个分界点就是入磨物料粒度, 辊压机系统要把入磨物料粒度控制在80µm筛余20%左右, 最大不应该超过23%, 这应该作为我们日常管理中的一个过程指标。过粗了说明辊压机系统没有完成自己的任务, 就应该查找原因、采取措施。
应该提醒的是, 物料的比表面积是其密度的函数, 而入磨物料的密度与其水泥有较大差别, 也不像水泥比较稳定, 有些厂直接套用水泥的密度来做入磨物料的比表面积是没有价值的, 更没有可比性。所以, 对于入磨物料的细度控制, 还是用筛余控制比较好, 也简单的多。
对于球磨机的管理, 我们已经积累了很多经验, 对研磨体的级配、磨机的筛余曲线、产品的颗粒级配等, 都在进行着认真的管理, 特别对闭路系统, 还对系统的选粉效率、循环负荷进行着管理。那么, 在辊压机成为粉磨系统主机的今天, 是否也应该对辊压机系统进行选粉效率、循环负荷、产品颗粒级配的管理呢?事实上, 我们目前在这方面做的很不够。
大家都承认辊压机对于水泥粉磨系统确实重要, 但在实际行动上却很不理想。不是吗, 目前各公司在辊压机系统上存在的问题, 大部分在《使用说明书》里都能找到答案, 只能说你没有认真阅读《使用说明书》, 有的人干脆就没有看过, 这能说你对辊压机的重视吗?
鉴于在球磨机之前增加辊压机系统之后, 球磨机内研磨体的级配已经做了很大的调整, 研磨能力大幅度增强、粉碎能力大幅度减小, 对粗颗粒的适应性已大大消弱。对入磨物料中的粗颗粒, 特别是开路辊压机系统中, 边缘漏料导致的块状料特别敏感, 别以为量小就影响不大, 它就像血液中的癌细胞, 个数不多但危害极大。
43辊压机的压力越高其效率就会越高吗
就现有联合粉磨系统来讲, 提高效率的重点在辊压机, 体现辊压机效率的主要指标是辊压机的运行电流, 一般要求辊压机的运行电流要达到其额定电流的60%~70%。提高辊压机运行电流的重点是其喂料系统, 喂料系统的关键部位是其侧挡板和斜插板。遗憾的是, 目前大家普遍对这“两个板”重视不够。
有些厂, 一说要发挥辊压机的作用、要提高辊压机的运行电流, 就想到去提高辊压, 似乎压力越高效率就会越高。结果事与愿违, 辊压已经加到了极限, 但辊压机的运行电流不但没有提高, 甚至还有所降低。这又是什么原因呢?
我们知道, 物理学中有一条不能违反的基本定律, “作用力与反作用力, 大小相等、方向相反”, 没有大小相等的反作用力, 作用力就无法形成。辊压机是通过压碎物料而做功的, 要提高辊压就必须有耐受这个压力的物料, 如果物料不能耐受这个压力, 其结果只能是辊缝变窄、通过量减小、运行电流降低。
有的厂, 在加大辊压后, 为了保持原有的辊缝宽度、保持通过量不至于减少, 便加厚了垫块儿、调宽了原始辊缝, 其结果是辊压加上去了、通过量也没有减少、但辊压机的运行电流却还是上不去。那么, 加大的这部分作用力为什么没有做功呢?实际上, 作用力与反作用力还是相等的, 只是作用力由两部分反作用力承担了, 一部分作用在物料上做功, 而另一部分则作用在辊缝的垫块儿上给浪费掉了, 所以运行电流不会增加。
辊压机是靠喂料仓的下压力强制喂料的, 这个下压力将分解为物料的耐受力和通过量。在下压力一定的情况下, 物料所受的辊压越大, 其通过量就会越小;在一定辊压的情况下, 物料的下压力越大, 其通过量就会越大;在一定通过量的情况下, 对物料的辊压越大, 就必须有与之相适应的下压力。
所以, 喂料仓的下压力是辊压机提高辊压、提高运行电流的前提基础;所以, 我们必须珍惜这个下压力、努力减少这个下压力的损失。侧挡板与辊端的间隙过大, 必将导致漏料泄压, 物料进入辊压机挤压区的强制性就会大打折扣, 导致辊压机的效率难以提高。
目前, 多数辊压机的侧挡板布置于挤压辊的两端, 侧挡板与辊端的间隙是越小越好。事实上, 由于辊压机的动辊在运行中难以避免轴向窜动和径向摆动, 这个间隙一般控制在10mm左右就不错了;为了防止侧挡板对挤压辊的摩擦伤害, 侧挡板的硬度一般不是太高, 加上熟料的磨蚀性较大、又是在压力下通过, 所以, 侧挡板的磨损是较快的, 如果不能及时的调整和维修, 很难维持这个10mm的间隙。
事实上, 这个间隙在安装时还能保证, 但在运行中很难维持, 有不少厂经常在20mm左右运行, 个别厂甚至达到50mm左右。漏料在所难免、泄压在所难免、运行电流难以提高;还有, 辊压机的边料效应加大, 对闭路的辊压机系统是增加了循环量, 而对开路的辊压机系统则是增加了入磨物料中的大颗粒。
目前, 已有将侧挡板移至辊上的改造案例, 在控制辊端漏料上取得了较好的效果, 从表面上看, 是缩短了辊子的过料长度, 但实际上辊子的有效挤压长度并没有缩短, 甚至还有所延长, 辊压机的最大压力也有所提高, 总体使辊压机的效率得以提高。
顺便提醒一下, 在下料溜子上还有一个对开的棒闸, 有的公司经常不是全部打开, 说是为了调节辊压机的入料横坐标。实际上, 棒闸的打开方式对入料横坐标影响很小, 而对下料溜子的阻力倒是有较大影响, 阻力的增大必将减小宝贵的喂料仓下压力。所以, 在正常运行中, 棒闸还是全部打开为好。
44辊压机的入料溜子在两辊的中间有错吗
辊压机喂料溜子在两辊之间的布局, 直接影响到辊压机的入料横坐标, 入料横坐标影响到辊压机的电能效率, 也是辊压机振动的原因之一, 由于最佳横坐标受影响的因素较多, 每条线上的辊压机的最佳横坐标都不一样, 而且还在随时变化着, 目前还难以找到规律, 只有大家自己辛苦点, 在实践中不断的摸索调整。
如果物料中细粉较少, 入料横坐标 (喂料溜子) 要偏向于定辊, 让工作条件好的定辊来承担物料的下压力, 以减小工作条件差的动辊的移动阻力和负荷波动, 稳定辊压机运行。如果物料中细粉较多, 比如循环负荷大的辊压机闭路系统, 入料横坐标 (喂料溜子) 就要偏向于两辊的中间, 以便利用动辊的移动促进细料的排气, 减少辊压机的气振现象, 稳定辊压机的运行。
实际上, 辊压机的喂料溜子上还有一对对称于两侧的斜插板, 其作用除调节喂料量以外, 还有一定的调整入料横坐标的功能, 只是调整幅度有限。那么, 能否强化一下斜插板的调节功能呢?
在入料横坐标众说纷纭、莫衷一是的情况下, 目前, 已有了一种折中的解决方案, 成都宇博公司开发了一种新型双向调节进料装置, 可根据实际情况随时调整入料横坐标。天瑞商丘公司就采用这种设施对其2#水泥磨进行了改造, 改造后的运行显示:辊压机的压力稳定了、运行电流提高了, 水泥磨的台时产量提高了10~15t/h。
辊压机的效率, 还与其入料钳角有关, 辊子上的堆焊花纹有利于将物料强制咬入挤压区, 这一点应该引起足够的重视, 当花纹磨损到剩余1/3时就应该及时堆焊了。而我们往往由于“生产不允许”, 花纹已经磨光了还顾不上堆焊, 导致辊压机效率的大幅度下降。
还有一点需要强调的是, 由于在线堆焊具有较短的维修时间、较低的维修费用和诸多的方便, 所以, 目前大家采用在线堆焊的居多。但是必须指出, 由于堆焊条件和焊接环境的巨大差异, 在线堆焊和离线堆焊在质量上是无法相比的。
另外, 由于在线堆焊的质量较低, 堆焊频次势必要增加, 这将加速辊子基层的剥落现象, 加速辊子的失效报废。
图10~图15是辊压机喂料装置的几张图片, 供大家参考:
45强度高的水泥市场竞争力就一定强吗
用户是上帝, 只有用户满意的产品才是好产品。水泥也不例外, 有利于生产混凝土的水泥才是好水泥, 才有竞争力。
生产混凝土对水泥的要求是多方面的, 首先要满足国家标准要求的各项技术指标, 除了水泥强度以外, 混凝土企业更关注水泥的需水量。如果任其需水量增高, 就难以保证混凝土的标号;如果使用减水剂保证混凝土标号, 就要增加混凝土的生产成本, 牺牲混凝土企业的利益。
所用水泥的需水量, 关系到混凝土企业的利益, 势必影响到水泥企业的产品竞争力。多数水泥企业已经注意到了这个问题, 一般将水泥的需水量控制在了24%~26%之间;也有一些企业给予了高度关注, 已经把降低水泥需水量, 作为了提高产品竞争力的措施。
比如, 台湾亚东水泥, 在中国大陆, 水泥需水量的控制指标为22.5%;如广东的塔牌水泥, 水泥需水量的控制指标为23.0%。他们的水泥产品因此受到了混凝土企业的青睐, 有效促进了销售增长。
有资料介绍, 比表面积每增加±10m2/kg能使水泥强度提高±0.5~1.0MPa。部分水泥企业看到了这个关系, 为了降低水泥中熟料的掺加量, 采取了提高比表面积的措施, 个别企业甚至将水泥的比表面积提高到了400m2/kg以上, 也确实取得了熟料掺加量的降低。
事情并没有如此简单, 对于水泥性能, 比表面积不是越高越好。提高比表面积能加快水泥的水化速度, 加大水泥的早期水化热, 提高水泥的需水量, 这些对混凝土的生产和质量都是不利的。
这等于把水泥企业的效益建立在了混凝土企业的成本之上, 实际上是在与自己的用户争夺利益, 最终导致了混凝土企业提出限制水泥比表面积的措施。用户是上帝吗, 他可是有这个权利!
实际证明, 比表面积低的水泥, 其耐久性也更好。通过提高比表面积, 而不是去努力提高熟料质量, 掺加过多的混合材, 以降低水泥生产成本, 这对水泥构筑物来讲, 是一种严重的短期行为, 应该综合考虑。