以重油為燃料的NCC 6000 t/d熟料生產線的生料配料與實施
2010-12-10 00:00
在水泥生產過程中，生料配料是至關重要的一環(huán)，所以才有“煅燒是關鍵，生料是基礎”一說，特別是新建的工廠，選擇合適的配料方案至關重要。有時即便是配料方案相同，也會因為原材料出產地不同導致燒成溫度不同，熟料的礦物組成也會不同，強度也就會有差異，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，通過加強管理，力求為煅燒創(chuàng)造良好的生產條件。
沙特Najran Cement Company 6000 t／d新型干法熟料生產線于2007年9月建成，筆者有幸全程參與了調試期間的配料工作，現(xiàn)將該生產線配料工作進行總結，以期與同行進行探討。
1 原燃料及其化學成分分析
試驗原料由生產方與調試方人員共同取樣，其中石灰石 20kg 、粘土I 10kg 、粘土Ⅱ 10kg 、砂巖 10kg 、鐵礦石 10kg ，原材料化學分析平均值見表1。
(1)石灰石：石灰質原料在普通水泥生料中的比例占70％左右，其物理化學性質決定了熟料煅燒過程中的碳酸鹽分解過程，進而影響固相反應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；由生產方和調試方共同取樣，樣品為 100 mm ～ 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，有的小塊物料呈粉紅色。經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l4％和55％；SO3含量較低；鉀含量較高導致堿含量升高，為滿足試生產要求，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％，符合質量控制指標60％的要求。
(5)生產中使用重油做燃料，重油是原油經過提煉后的副產品，呈黏稠狀，顏色呈淡黑色，使用前需進行加熱至溫度l 40℃ 后分別送到窯頭和窯尾使用。由于儀器設備有限，暫時未對重油進行化學全分析，以下數據由外方提供：全硫含量3．7％，重油發(fā)熱量44475 kJ／kg，灰分1％， 50℃ 的密度 0.955 kg ／L，水分0.5％。
2 配料計算
(1)生產能力：6000t／d熟料。
設計熟料率值：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
(1) 原料的易磨性是決定生料磨單位電耗及產量的一個主要因素,易磨性指標有兩點應用：一方面根據易磨性試驗的結果標定、核算磨機產量，正確地選擇磨機規(guī)格；另一方面根據各配合原料之間的易磨性差別和各原料化學反應特性，可綜合考慮確定生料粉磨工藝方案。
?。?）根據理論計算出的配料量，測算原料的易磨性（表6）。
?。?）試驗：易磨性試驗按中國JC/T 734-96方法進行。按所測得邦德功指數將物料易磨性分為A、B、C、D四個級別，各級功指數范圍分別為：A<10 kWh／t；10 kWh／t<B<12 kWh／t；12 kWh／t<C<14 kWh／t；D>14 kWh／t。
由原料易磨性數據(表6)可以看出：
(1)生料的易磨性指數分別為l3．22 kWh／t和12．87 kWh／t，屬于C級，較難磨；
(2)易磨性試驗方法是模擬閉路粉磨工藝制定的方法，它不能單獨控制各種物料的細度，當配合原料之間易磨性差別較大時有失可靠性；
(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，工藝設計時應引起注意的問題是生料的均化措施。
3．2 生料的易燒性
生料的易燒性試驗結果見表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，方案一作為補充配料方案。配料方案根據國內經驗設計，由于本條生產線用重油做燃料，煅燒工藝與國內生產經驗存在差異，例如：(1)重油在鍋爐內被加熱和加壓并通過自動控制回路把溫度調整到 260℃ 和壓力調整到3．5～4．0 MPa，后分別被送到窯頭和窯尾，經過計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)散而產生“盆狀效應”，火焰形狀更加合理，避免窯頭高溫，明顯地降低了窯內的最高溫度，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煅燒和保護窯皮的雙重作用。
4．2 旁路放風系統(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技術，即在窯尾上升煙道上開設放風口，由帶變頻調速裝置的旁路放風風機抽取窯內熱風，通過降溫、除塵后排入大氣，旁路放風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。實踐證明，旁路放風系統(tǒng)能有效預防有害成分造成的窯尾結皮問題，且調節(jié)操作方便，穩(wěn)定了燒成系統(tǒng)正常的運行。
4．3 質量控制對策
原材料成分的均勻性對系統(tǒng)產量、質量都有很大的影響。(1)特別是石灰石露天開采，當地風沙大，導致石灰石中SiO2含量波動較大，后經過改造在輸送石灰石皮帶中轉站下料口處增加箅子過濾細沙，問題得到解決。(2)由于當地對炸藥控制很嚴格，審批復雜，試生產初期石灰石的開采使用鉤機人工作業(yè)，生產量小，經常生料庫被拉空停窯，并且達不到合理搭配開采的要求。我們就從石灰石圓形堆場加強質量控制，分區(qū)取樣分析，要求取料機搭配取料。(3)同時我們要求熒光分析崗位對入庫生料加強質量控制，燒成中控配合，在投料前48 h開始生料循環(huán)，控制入預熱器的生料成分標準偏差：CaO≤±0．25％，SiO2≤±0．2％，F(xiàn)e2O3≤±0.1％。
4．4 生料細度的調整
考慮到大窯正常投料后預熱器飛揚量的增加(愈細排放廢氣帶走生料量愈多)，細度控制在12％～l4％(80μm篩孔篩余量)，最初值設定在8％～l2％(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)超標時，采取了包括限產在內的應急處理措施，并做好出廠熟料的分批次物理、化學檢驗，積累數據，為后來的72 h成功達標驗收測試奠定了基礎。
4．6 實際的生料易燒性
從生料易燒性試驗看所用原料的煅燒活性不太好，然而實際生產中使用發(fā)熱量為44475 kJ／kg的重油使生料的易燒性大大改善，KH和3 d、28 d抗壓強度也得到很大提高，見表8。
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