以重油為燃料的NCC 6000 t/熟料生產(chǎn)線的生料配料與實(shí)施
2009-06-11 00:00
在水泥生產(chǎn)過程中，生料配料是至關(guān)重要的一環(huán)，所以才有“煅燒是關(guān)鍵，生料是基礎(chǔ)”一說，特別是新建的工廠，選擇合適的配料方案至關(guān)重要。有時(shí)即便是配料方案相同，也會(huì)因?yàn)樵牧铣霎a(chǎn)地不同導(dǎo)致燒成溫度不同，熟料的礦物組成也會(huì)不同，強(qiáng)度也就會(huì)有差異，有的甚至相差很多。因此，對生料配料工作要給予充分的重視，通過加強(qiáng)管理，力求為煅燒創(chuàng)造良好的生產(chǎn)條件。
沙特Najran Cement Company 6000 t/d新型干法熟料生產(chǎn)線于2007年9月建成，筆者有幸全程參與了調(diào)試期間的配料工作，現(xiàn)將該生產(chǎn)線配料工作進(jìn)行總結(jié)，以期與同行進(jìn)行探討。
1 燃料及其化學(xué)成分分析
試驗(yàn)原料由生產(chǎn)方與調(diào)試方人員共同取樣，其中石灰石 20kg 、粘土I 10kg 、粘土Ⅱ10kg 、砂巖10kg 、鐵礦石10kg ，原材料化學(xué)分析平均值見表1。
(1) 石灰石：石灰質(zhì)原料在普通水泥生料中的比例占70%左右，其物理化學(xué)性質(zhì)決定了熟料煅燒過程中的碳酸鹽分解過程，進(jìn)而影響固相反應(yīng)和熟料礦物的形成過程，因此對其特性的檢測分析極為重要；由生產(chǎn)方和調(diào)試方共同取樣，樣品為100mm ～200 mm的塊狀物料，表面粗糙，外觀顏色以白色為主夾雜暗紅色斑點(diǎn)，有的小塊物料呈粉紅色。經(jīng)測定物料含自然水分為l.50%石灰石品位較好，CaO含量大于控制指標(biāo)49.00%；MgO含量3.52%，基本合格；SiO2的含量2.93%，偏高，有可能對配料及熟料性能帶來影響。
(2)粘土：粘土主要成分為游離二氧化硅、碳酸鈣、鉀長石和多水高嶺石等，粘土為表層粘土和深層粘土，外觀顏色淡黃、粉狀，物料含水分為6%。Al2O3、SiO2含量均分別大于控制指標(biāo)l4%和55%；SO3含量較低；鉀含量較高導(dǎo)致堿含量升高，為滿足試生產(chǎn)要求，必須注意選擇堿金屬含量低、氯離子含量低的粘土礦層。
(3)砂巖：SiO2的含量為62.25%，含量偏低。
(4)鐵礦石：粒度較小，顏色暗紅，鐵主要以Fe2O3的形式存在，含量為62.01%，符合質(zhì)量控制指標(biāo)60%的要求。
(5)生產(chǎn)中使用重油做燃料，重油是原油經(jīng)過提煉后的副產(chǎn)品，呈黏稠狀，顏色呈淡黑色，使用前需進(jìn)行加熱至溫度140℃
后分別送到窯頭和窯尾使用。由于儀器設(shè)備有限，暫時(shí)未對重油進(jìn)行化學(xué)全分析，以下數(shù)據(jù)由外方提供：全硫含量3.7%，重油發(fā)熱量44475kJ/kg，灰分1%， 50℃ 的密度 0.955 kg/L，水分0.5%。
2 配料計(jì)算
(1)生產(chǎn)能力：6000t/d熟料。
設(shè)計(jì)熟料率值：KH0.90±0.01；SM2．80±0.10；IMl.50±0．10
(2)原料配比見表2。
(3)率值見表3。
(4)生、熟料化學(xué)成分見表4。
3 原料的易磨性與生料的易燒性
3.1原料的易磨性
3.1原料的易磨性
(1)易磨性是決定生料磨單位電耗及產(chǎn)量的一個(gè)主要因素,易磨性指標(biāo)有兩點(diǎn)應(yīng)用：一方面根據(jù)易磨性試驗(yàn)的結(jié)果標(biāo)定、核算磨機(jī)產(chǎn)量，正確地選擇磨機(jī)規(guī)格；另一方面根據(jù)各配合原料之間的易磨性差別和各原料化學(xué)反應(yīng)特性，可綜合考慮確定生料粉磨工藝方案。
(2)根據(jù)理論計(jì)算出的配料量，測算原料的易磨性（表6）。
(3)試驗(yàn)：易磨性試驗(yàn)按中國JC/T734-96方法進(jìn)行。按所測得邦德功指數(shù)將物料易磨性分為A、B、C、D四個(gè)級別，各級功指數(shù)范圍分別為：A<10kWh/t；10 kWh/t<B<12 kWh/t；12 kWh/t<C<14 kWh/t；D>14 kWh/t。
由原料易磨性數(shù)據(jù)(表6)可以看出：(1)生料的易磨性指數(shù)分別為l3.22 kWh/t和12.87kWh/t，屬于C級，較難磨；(2)易磨性試驗(yàn)方法是模擬閉路粉磨工藝制定的方法，它不能單獨(dú)控制各種物料的細(xì)度，當(dāng)配合原料之間易磨性差別較大時(shí)有失可靠性；(3)上述兩種生料中比較難磨的組分是砂巖中的游離二氧化硅，工藝設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)引起注意的問題是生料的均化措施。
3.2 生料的易燒性
生料的易燒性試驗(yàn)結(jié)果見表7。
4 工藝優(yōu)勢與操作對策
4.1重油燃燒器的工藝優(yōu)勢
以上兩組方案中，目前以方案二為主配料方案，方案一作為補(bǔ)充配料方案。配料方案根據(jù)國內(nèi)經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)，由于本條生產(chǎn)線用重油做燃料，煅燒工藝與國內(nèi)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)存在差異，例如：(1)重油在鍋爐內(nèi)被加熱和加壓并通過自動(dòng)控制回路把溫度調(diào)整到
260℃ 和壓力調(diào)整到3.5～4.0 MPa，后分別被送到窯頭和窯尾，經(jīng)過計(jì)量裝置后送至燃燒器；(2)重油燃燒器采用攏焰罩，使夾帶于氣流中的重油不能任意發(fā)散而產(chǎn)生“盆狀效應(yīng)”，火焰形狀更加合理，避免窯頭高溫，明顯地降低了窯內(nèi)的最高溫度，有效地避免了局部高溫，使溫度分布更加均勻，從而很好地起到了加強(qiáng)煅燒和保護(hù)窯皮的雙重作用。
4.2 旁路放風(fēng)系統(tǒng)的作用
針對原料中堿、氯等有害成分較高，采用了窯尾旁路放風(fēng)技術(shù)，即在窯尾上升煙道上開設(shè)放風(fēng)口，由帶變頻調(diào)速裝置的旁路放風(fēng)風(fēng)機(jī)抽取窯內(nèi)熱風(fēng)，通過降溫、除塵后排入大氣，旁路放風(fēng)收下的粉塵用單倉泵打到專門的窯灰倉，通過生料配料入庫均化。實(shí)踐證明，旁路放風(fēng)系統(tǒng)能有效預(yù)防有害成分造成的窯尾結(jié)皮問題，且調(diào)節(jié)操作方便，穩(wěn)定了燒成系統(tǒng)正常的運(yùn)行。
針對原料中堿、氯等有害成分較高，采用了窯尾旁路放風(fēng)技術(shù)，即在窯尾上升煙道上開設(shè)放風(fēng)口，由帶變頻調(diào)速裝置的旁路放風(fēng)風(fēng)機(jī)抽取窯內(nèi)熱風(fēng)，通過降溫、除塵后排入大氣，旁路放風(fēng)收下的粉塵用單倉泵打到專門的窯灰倉，通過生料配料入庫均化。實(shí)踐證明，旁路放風(fēng)系統(tǒng)能有效預(yù)防有害成分造成的窯尾結(jié)皮問題，且調(diào)節(jié)操作方便，穩(wěn)定了燒成系統(tǒng)正常的運(yùn)行。
4.3 質(zhì)量控制對策
原材料成分的均勻性對系統(tǒng)產(chǎn)量、質(zhì)量都有很大的影響。(1)特別是石灰石露天開采，當(dāng)?shù)仫L(fēng)沙大，導(dǎo)致石灰石中SiO2含量波動(dòng)較大，后經(jīng)過改造在輸送石灰石皮帶中轉(zhuǎn)站下料口處增加箅子過濾細(xì)沙，問題得到解決。(2)由于當(dāng)?shù)貙φㄋ幙刂坪車?yán)格，審批復(fù)雜，試生產(chǎn)初期石灰石的開采使用鉤機(jī)人工作業(yè)，生產(chǎn)量小，經(jīng)常生料庫被拉空停窯，并且達(dá)不到合理搭配開采的要求。我們就從石灰石圓形堆場加強(qiáng)質(zhì)量控制，分區(qū)取樣分析，要求取料機(jī)搭配取料。(3)同時(shí)我們要求熒光分析崗位對入庫生料加強(qiáng)質(zhì)量控制，燒成中控配合，在投料前48 h開始生料循環(huán)，控制入預(yù)熱器的生料成分標(biāo)準(zhǔn)偏差：CaO≤±0．25%，SiO2≤±0．2%，F(xiàn)e2O3≤±0.1%。
原材料成分的均勻性對系統(tǒng)產(chǎn)量、質(zhì)量都有很大的影響。(1)特別是石灰石露天開采，當(dāng)?shù)仫L(fēng)沙大，導(dǎo)致石灰石中SiO2含量波動(dòng)較大，后經(jīng)過改造在輸送石灰石皮帶中轉(zhuǎn)站下料口處增加箅子過濾細(xì)沙，問題得到解決。(2)由于當(dāng)?shù)貙φㄋ幙刂坪車?yán)格，審批復(fù)雜，試生產(chǎn)初期石灰石的開采使用鉤機(jī)人工作業(yè)，生產(chǎn)量小，經(jīng)常生料庫被拉空停窯，并且達(dá)不到合理搭配開采的要求。我們就從石灰石圓形堆場加強(qiáng)質(zhì)量控制，分區(qū)取樣分析，要求取料機(jī)搭配取料。(3)同時(shí)我們要求熒光分析崗位對入庫生料加強(qiáng)質(zhì)量控制，燒成中控配合，在投料前48 h開始生料循環(huán)，控制入預(yù)熱器的生料成分標(biāo)準(zhǔn)偏差：CaO≤±0．25%，SiO2≤±0．2%，F(xiàn)e2O3≤±0.1%。
4.4 生料細(xì)度的調(diào)整
考慮到大窯正常投料后預(yù)熱器飛揚(yáng)量的增加(愈細(xì)排放廢氣帶走生料量愈多)，細(xì)度控制在12%～14%(80μm篩孔篩余量)，最初值設(shè)定在8%～12%(80μm篩孔篩余量)。
4.5 fCaO的控制
在大窯投料初期熱工制度發(fā)生較大變化造成fCaO連續(xù)超標(biāo)時(shí)，采取了包括限產(chǎn)在內(nèi)的應(yīng)急處理措施，并做好出廠熟料的分批次物理、化學(xué)檢驗(yàn)，積累數(shù)據(jù)，為后來的72h成功達(dá)標(biāo)驗(yàn)收測試奠定了基礎(chǔ)。
4.6 實(shí)際的生料易燒性
從生料易燒性試驗(yàn)看所用原料的煅燒活性不太好，然而實(shí)際生產(chǎn)中使用發(fā)熱量為44475kJ/kg的重油使生料的易燒性大大改善，KH和3 d、28 d抗壓強(qiáng)度也得到很大提高，見表8。
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