熟料KH生料KH和入窯煤灰量經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式的建立與運(yùn)用
2010-07-12 00:00
根據(jù)水泥品種與具體的生產(chǎn)條件，選擇合理的熟料礦物組成，并由此計(jì)算確定所用原料的配合比，水泥工藝上稱為配料。其任務(wù)是：①使煅燒出來(lái)的熟料具有良好的性能和較高的強(qiáng)度；②確定各種原料的正確配比；③指導(dǎo)生產(chǎn)，要求達(dá)到易于燒成和粉磨，生產(chǎn)上易于控制和操作。
在原、燃材料既定的情況下，配料的主要任務(wù)就是設(shè)計(jì)熟料組成和生料配比。一般來(lái)說(shuō)，大多數(shù)水泥企業(yè)，都是根據(jù)自身原燃材料的品質(zhì)、生料制備與熟料煅燒的工藝，在保證水泥優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)低耗、設(shè)備安全運(yùn)轉(zhuǎn)的前提下，確定某一品種的水泥熟料率值，計(jì)算其氧化物含量和礦物組成，再運(yùn)用代數(shù)法或嘗試誤差法計(jì)算生料配比。
但是在實(shí)際生產(chǎn)中，特別是對(duì)濕法水泥生產(chǎn)，很難按以上配料方案實(shí)施。原因是無(wú)法保證原料按配比入磨，且熟料的成分與理論計(jì)算值相距甚遠(yuǎn)。故實(shí)際生產(chǎn)中只能參考配料設(shè)計(jì)來(lái)分析現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，探索配料的經(jīng)驗(yàn)公式，指導(dǎo)生產(chǎn)。
1 KH熟、KH生與入窯煤灰量經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式的建立
所謂水泥配料工藝，即是在全面系統(tǒng)地了解和掌握原燃材料的成分、品質(zhì)波動(dòng)的情況下，根據(jù)水泥品種與具體工藝生產(chǎn)條件，確定所用的水泥原料與校正原料的配合比來(lái)磨制適應(yīng)水泥窯熱工煅燒制度的水泥生料的過(guò)程。
配料工藝中存在著各種各樣人為的、客觀的因素，對(duì)熟料的形成產(chǎn)生或大或小、或直接或間接的影響。配料工藝的過(guò)程，就是各種因素相互作用與相互影響的過(guò)程。其中不但有單一原料自身的、各種原料之間的相互聯(lián)系與作用，還有著磨機(jī)與生料、生料與回轉(zhuǎn)窯、回轉(zhuǎn)窯和燃料以及設(shè)備與操作者等多層次多網(wǎng)絡(luò)多變量的作用與影響。因此建立經(jīng)驗(yàn)公式的時(shí)候，既要把生料的成分變化與熱工制度的影響作為牽連制約熟料質(zhì)量的主要因素，也要將其他人為的、偶然的、瞬變的各種微觀因素考慮進(jìn)去。
根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，在總體上來(lái)說(shuō)，熟料的KH值除與生料成分、入窯煤粉質(zhì)量有關(guān)外，還受到生產(chǎn)過(guò)程中各種因素(操作、設(shè)備、檢驗(yàn)上的瞬變誤差)的影響。這些因素將影響煤灰摻入的不均勻?qū)е旅夯覔饺肓康淖兓?。另一方面，熟料的KH值總是與生料的KH值成正比，與入窯煤粉的灰份以及工藝過(guò)程中各種綜合因素的波動(dòng)程度成反比。據(jù)此建立下列經(jīng)驗(yàn)公式：
KH熟＝(KH生-kAf)/x
式中：KH熟—熟料的石灰飽和系數(shù)；
KH生—生料的石灰飽和系數(shù)；
Af—入窯煤粉灰份(分析基)百分含量，%；
k—相對(duì)定值(系A(chǔ)f每變動(dòng)1%時(shí)對(duì)KH熟的影響值)；
x—整個(gè)工藝過(guò)程中諸多綜合因素影響的綜合變量。
2 對(duì)KH熟＝(KH生-kAf)/x的考察
熟料的生產(chǎn)要經(jīng)過(guò)兩大階段：生料的配制和熟料的煅燒。在生產(chǎn)中，原燃材料的優(yōu)劣，配料方案是否可行，熱工參數(shù)是否合理，最終都體現(xiàn)在熟料質(zhì)量上。也就是說(shuō)，熟料的生產(chǎn)與生料的成分、物料的煅燒有著直接的必然的聯(lián)系，而物料煅燒又與入窯煤粉的質(zhì)量有直接的聯(lián)系。所以我們把生料成分(主要是KH生)以及煅燒情況(在某種情況下，特別是在看火操作正常的情況下，可用Af代表煅燒制度的變化)稱為配料工藝過(guò)程中的必然因素，而把其它人為的、設(shè)備上操作上難以覺(jué)察的、瞬變的無(wú)規(guī)律性的波動(dòng)情況，稱為偶然因素。
為便于說(shuō)明問(wèn)題，先假設(shè)在整個(gè)工藝過(guò)程中，除了生料成分KH生與熱工制度Af是變化因素外，其它生產(chǎn)過(guò)程中的瞬變因素x是穩(wěn)定的或波動(dòng)不明顯的，這樣我們即可認(rèn)為熟料質(zhì)量與生料和煤質(zhì)的關(guān)系是一個(gè)線形函數(shù)關(guān)系：KH熟＝KH生-kAf
式中k是對(duì)應(yīng)于入窯煤粉灰份變化的一個(gè)常量。生產(chǎn)條件不同,k值也不同，但一般變動(dòng)范圍不太大。Af每增減1%時(shí)，KH熟就相應(yīng)降低或提高0.010～0.015，此數(shù)值就是式中k值的意義。我們用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法對(duì)本公司幾百組生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，得到的k值為0.012～0.013(配料時(shí)取k=0.0125)。
然而，熟料的煅燒過(guò)程是一個(gè)復(fù)雜的綜合的連續(xù)工藝過(guò)程，即使把生料中的各種成分配制得當(dāng)，也不一定就能煅燒出合格、優(yōu)質(zhì)的熟料。從化學(xué)反應(yīng)的角度看，生料入窯后，經(jīng)過(guò)水分干燥、物料預(yù)熱、碳酸鹽分解、礦物形成等一系列物理、化學(xué)及物理化學(xué)的多相反應(yīng)過(guò)程。從熱力學(xué)角度來(lái)看，在整個(gè)煅燒過(guò)程中，存在著氣體流動(dòng)、物料和載熱介質(zhì)之間熱交換(傳導(dǎo)、對(duì)流、輻射)與傳質(zhì)熱運(yùn)動(dòng)形式。由于這些復(fù)雜的反應(yīng)與運(yùn)動(dòng)，致使物料煅燒過(guò)程充滿著各種各樣的相互聯(lián)系與制約，要求整個(gè)工藝過(guò)程處在一個(gè)無(wú)波動(dòng)的穩(wěn)定狀態(tài)，是不大可能的，這樣就不可忽略這些瞬變的偶然因素對(duì)熟料質(zhì)量的影響。因此在建立經(jīng)驗(yàn)公式時(shí)，把這些瞬變的偶然因素(x)與熟料質(zhì)量(KH熟)以反比關(guān)系處理。也就是說(shuō)，生產(chǎn)情況越穩(wěn)定，熟料質(zhì)量波動(dòng)就越小；反之，生產(chǎn)情況雜亂或處在失控狀態(tài)，就不會(huì)有好熟料出窯。
綜上所述，不論從整個(gè)工藝過(guò)程來(lái)考察，還是從工藝的必然因素與偶然因素上進(jìn)行推敲，經(jīng)驗(yàn)公式的內(nèi)涵及其數(shù)學(xué)形式，都可以較為客觀地反映配料工藝的真實(shí)情況。
因?yàn)閤是一個(gè)各種因素綜合形成的變量，用一般的算術(shù)平均值來(lái)推導(dǎo)是不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)?。工程?shù)學(xué)原理指出，對(duì)某數(shù)量受到為數(shù)眾多的相互獨(dú)立的隨機(jī)因素的影響，而每一個(gè)別因素的影響都很微小的這種情形，稱為正態(tài)分布。水泥生產(chǎn)中的因變誤差波動(dòng)，正是屬于這種正態(tài)分布形式，只有用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法來(lái)推算變量x，才是較為正確的，也才能檢驗(yàn)其數(shù)值的準(zhǔn)確性。
推算變量x的步驟如下：
?、龠x擇數(shù)據(jù)：把實(shí)際生產(chǎn)中相同的KH生相應(yīng)得到的熟料KH熟作為一組數(shù)據(jù)，選出至少50組這樣的對(duì)應(yīng)數(shù)值；
?、谇蟪龈鹘M的x值：將每組數(shù)據(jù)分別代入
x＝(KH生-0.0125Af)/KH熟
求出各組的x1、x2、x3……xn，再?gòu)倪@些值中算出各組的x平均值。
?、鄞_定x值：根據(jù)可疑數(shù)據(jù)的舍棄原則，檢驗(yàn)各組x平均值的可靠性。棄去不可信值后，用保留下來(lái)的各組x平均值算出平均數(shù)據(jù)(作為x的確定值)及其標(biāo)準(zhǔn)偏差σ。
④檢驗(yàn)所得的x值是否可靠：將x值及其標(biāo)準(zhǔn)偏差σ代入正態(tài)分布函數(shù)公式：
這種誤差正態(tài)分布一般可按標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布處理，即：
查表可得x的分布密度，從而確定x值的可靠程度。
據(jù)此計(jì)算本公司的x值：x=1.020～1.040。
3 運(yùn)用
k值和x值求出后，運(yùn)用該經(jīng)驗(yàn)公式就可以非常方便地根據(jù)各種不同的生產(chǎn)情況，下達(dá)不同的配料方案，對(duì)預(yù)見(jiàn)物料煅燒情況，實(shí)現(xiàn)料、煤、操作三對(duì)口具有很好的指導(dǎo)作用。
投產(chǎn)以來(lái)，我公司原煤質(zhì)量波動(dòng)比較大，Af的波動(dòng)范圍為25%～36%，這對(duì)配料工作及窯上的熱工制度都是不利的。為使熟料質(zhì)量穩(wěn)定，必須經(jīng)常變換配料方案，以適應(yīng)料、煤、操作的對(duì)口。自從運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)指導(dǎo)配料工作后，工作效率和準(zhǔn)確率大為提高。根據(jù)每班分析出來(lái)的Af值變化情況和確定的KH熟值，很快就可計(jì)算出入窯生料的KH生值，從而迅速下達(dá)配料指標(biāo)。例如：某班的Af＝29.46%，要使熟料的率值KH熟＝0.920，則需要調(diào)整入窯料漿率值為KH生＝xKH熟＋kAf＝(1.030×0.920)＋（0.0125×29.46）＝1.316，從而迅速下達(dá)大池的TCaCO3指標(biāo)。利用這一經(jīng)驗(yàn)公式，使我公司熟料質(zhì)量明顯提高和穩(wěn)定(見(jiàn)表1)，在回轉(zhuǎn)窯運(yùn)轉(zhuǎn)不正常時(shí)仍然收到良好的效果。
4 結(jié)束語(yǔ)
運(yùn)用該經(jīng)驗(yàn)公式應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：
?、凫`活掌握經(jīng)驗(yàn)公式。k值和x值不是一成不變的，隨著時(shí)間、生產(chǎn)條件、煅燒情況的變化而變化，必須經(jīng)常修訂。我們的經(jīng)驗(yàn)是每個(gè)月至少推算一次，重新確定新的k值和x值，才能靈活運(yùn)用配料經(jīng)驗(yàn)公式。另外，生料的TCaCO3值與KH生值存在著反比關(guān)系：TCaCO3＝KH生/q，本公司的q值大約在0.016～0.017之間波動(dòng)，須及時(shí)調(diào)整q值，才能準(zhǔn)確下達(dá)TCaCO3指標(biāo)。據(jù)我們的觀察，每當(dāng)石灰石中MgO含量和泥質(zhì)粉砂巖中的SiO2含量波動(dòng)較大時(shí)，q值就要變化。
?、谑煜ぴ疾牧系馁|(zhì)量分布，準(zhǔn)確下達(dá)配料指標(biāo)。
?、蹖?duì)分析操作人員的技術(shù)水平、分析結(jié)果心中有數(shù)，不要被不正確的數(shù)據(jù)所迷惑。
?、茏⒁庥^察窯中喂灰數(shù)量和窯灰成分變化對(duì)配料經(jīng)驗(yàn)公式的影響，及時(shí)調(diào)整k值和x值。
⑤根據(jù)熟料煅燒和窯的運(yùn)轉(zhuǎn)情況，及時(shí)調(diào)整KH熟值。
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