淺談改善熟料質(zhì)量經(jīng)驗(yàn)

葛洲壩嘉魚(yú)水泥有限公司 · 2020-12-08 13:28 留言

摘要:隨著水泥行業(yè)的日益發(fā)展,水泥質(zhì)量越發(fā)得到重視,而熟料優(yōu)質(zhì)穩(wěn)定是水泥質(zhì)量?jī)?yōu)質(zhì)穩(wěn)定的核心。通過(guò)科學(xué)地管理辦法,從生料配料管理著手,以提高煅燒溫度為核心的煅燒溫度控制,通過(guò)冷卻風(fēng)機(jī)的更新?lián)Q代加強(qiáng)熟料急冷效果,期間輔以科學(xué)的監(jiān)測(cè)(氣體分析儀)及檢測(cè)手段(巖相分析),及時(shí)對(duì)窯內(nèi)熱工制度進(jìn)行糾偏,形成了閉環(huán)管理流程,最終使熟料強(qiáng)度持續(xù)高質(zhì)穩(wěn)定。熟料強(qiáng)度的提高為后續(xù)水泥質(zhì)量控制打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ),穩(wěn)定性提高能夠最大程度發(fā)揮熟料質(zhì)量?jī)?yōu)勢(shì),節(jié)約水泥成本,最終為三峽牌水泥在市場(chǎng)上核心競(jìng)爭(zhēng)力提供有利保障。

關(guān)鍵詞:生料配料;熟料煅燒;熟料冷卻;巖相分析;熟料質(zhì)量。

我公司4800t/d水泥生產(chǎn)線回轉(zhuǎn)窯規(guī)格Φ4.8m×74m,窯尾采用2RF5/5000雙系列旋風(fēng)預(yù)熱器帶Φ7.5m×31m在線分解爐。我公司熟料質(zhì)量發(fā)生明顯改變的時(shí)間節(jié)點(diǎn)為2018年7月,7月開(kāi)窯后,熟料強(qiáng)度均在60MPa以上,與往期同比強(qiáng)度大幅度上升,且熟料標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量、易磨性均處于較好水平,穩(wěn)定性也大幅度上升。熟料質(zhì)量數(shù)據(jù)見(jiàn)下表一:

表一:熟料質(zhì)量

2018年1-6月強(qiáng)度均值58.2MPa,最低月均值僅56.3MPa,變異系數(shù)3.2%,2018年8月至今,強(qiáng)度均值62.1MPa,變異系數(shù)較好,僅為2.3%,同時(shí)2018年7月后小磨時(shí)間有明顯下降趨勢(shì),標(biāo)準(zhǔn)稠度一直處于較好水平。影響熟料質(zhì)量以及穩(wěn)定性的因素很多,本文將從配料、煅燒、冷卻以及其他輔助手段等方面出發(fā),總結(jié)改善熟料質(zhì)量經(jīng)驗(yàn)。

1 配料管理

1.1 生料配料合格率

我公司2018年至2019年5月生料配料三率值合格率見(jiàn)表二:

表二:生料配料合格率

從上表可知:2018年3-7月生料合格率普遍偏低。主要原因?yàn)?018年以來(lái),我公司礦山石灰石開(kāi)采日益艱難,導(dǎo)致石灰石成分波動(dòng)大,對(duì)生料配料穩(wěn)定性造成一定影響。應(yīng)對(duì)此種情況,一方面采用專(zhuān)人駐點(diǎn)配料,配料人員提前對(duì)石灰石各礦點(diǎn)以及邊坡料成分進(jìn)行普查,保證石灰石成分的穩(wěn)定性;另外,在石灰石換堆前后,加大取樣頻次,確保配料的穩(wěn)定性。另外,我公司不同批次原煤灰分含量以及灰分成分波動(dòng)特別大(見(jiàn)表三),在原煤進(jìn)廠環(huán)節(jié)加強(qiáng)了監(jiān)控力度,提前堆煤,同時(shí)對(duì)煤的灰分成分進(jìn)行分析,提前調(diào)整生料配料,用以減少熟料成分的波動(dòng),通過(guò)以上管理措施,使熟料成分合格率明顯提升。

表三:不同批次原煤灰分含量及成分

1.2 配料方案改變

我公司2018年至2019年5月,熟料三率值見(jiàn)表四:

表四:熟料三率值

2018年7月以前,我公司采用高KH,高SM配料。雖然理論上C3S含量較高,但同時(shí)需求煅燒溫度以及煅燒時(shí)間均要高,而實(shí)際生成過(guò)程中,煅燒溫度難以達(dá)到,同時(shí)我公司回轉(zhuǎn)窯采用薄料快燒方式,因此C3S往往無(wú)法達(dá)到理論水平,因此7月后開(kāi)始適當(dāng)降低KH和SM配料,提高生料易燒性,使煤料關(guān)系更為匹配,增大C3S實(shí)際生成量,提高熟料強(qiáng)度。

1.3 堿含量控制

我公司2018年至2019年5月,熟料堿含量見(jiàn)表五:

表五:熟料堿含量

我公司熟料堿含量一直控制較好,基本處于0.6%以下。相關(guān)文獻(xiàn)表明,當(dāng)堿含量當(dāng)堿含量<1%時(shí),對(duì)強(qiáng)度的影響還不甚明顯,但當(dāng)堿含量>1%左右時(shí),抗壓強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度急劇下降,特別是抗拉強(qiáng)度,當(dāng)堿含量>1.8%時(shí),強(qiáng)度突然下降。同時(shí)堿含量對(duì)熟料需水量影響相似。

我公司R2O主要由頁(yè)巖帶入,我公司各月進(jìn)廠砂巖頁(yè)巖R2O含量見(jiàn)表六。我公司邊坡土中含部分SiO2及Al2O3,可替代部分頁(yè)巖代替配料,通過(guò)加大邊坡的摻入量,減少了頁(yè)巖用量,可有效控制熟料中的R2O含量,因此我公司R2O一直處于較好水平。各平臺(tái)邊坡土成分見(jiàn)表七。

表六:進(jìn)廠頁(yè)巖堿含量

從表六可知,頁(yè)巖堿含量偏高,均值在2.2%。

表七:邊坡土成分

我公司礦山各平臺(tái)邊坡料中均含一定量Al2O3,可代替部分頁(yè)巖,R2O含量較頁(yè)巖低,多摻入對(duì)堿含量下降有利。

2 煅燒方案調(diào)整

2018年7月停窯前,三次風(fēng)管開(kāi)度45%(理論,高度900mm),高溫風(fēng)機(jī)頻率41.5HZ。停窯后,進(jìn)入三次風(fēng)管檢查發(fā)現(xiàn),三次風(fēng)管積灰嚴(yán)重,實(shí)際三次風(fēng)管開(kāi)度更低,從窯內(nèi)窯皮情況看,窯皮長(zhǎng)度長(zhǎng),且窯皮較松,反映出窯內(nèi)實(shí)際溫度偏低,導(dǎo)致煤粉燃燒速度偏慢,火焰偏長(zhǎng);因技改高溫風(fēng)機(jī),加上開(kāi)窯初期生料直接入窯,一直未找到合適參數(shù),通過(guò)觀察分析,并通知廠家做風(fēng)量測(cè)試,發(fā)現(xiàn)預(yù)熱器總風(fēng)欠缺,高溫風(fēng)機(jī)拉風(fēng)量偏小,導(dǎo)致窯爐均缺風(fēng),窯內(nèi)呈還原氣氛。開(kāi)窯后,為防止高溫風(fēng)機(jī)加大后,窯內(nèi)通風(fēng)過(guò)剩造成火焰偏長(zhǎng)的情況,調(diào)高了三次風(fēng)閘板開(kāi)度至60%(理論,高度1250mm),后續(xù)調(diào)整開(kāi)度至68%(理論,高度1350mm),截止目前三次閘板閥開(kāi)度已至70%(理論,高度1400mm),三次閘板閥開(kāi)度的上升,整體預(yù)熱器系統(tǒng)阻力下降,換熱效率提高,預(yù)燒效果得以保證,同時(shí)加大高溫風(fēng)機(jī)頻率至42.5-43.5HZ,用以保證窯內(nèi)風(fēng)量。整個(gè)煅燒方案調(diào)整核心為提高煅燒溫度,保證C3S的大量生成,為熟料強(qiáng)度提升提供保障。

調(diào)整前后巖相圖

A礦貫穿性裂紋 A礦貫穿性裂紋消失

從巖相中可看到,A礦貫穿性裂紋消失,說(shuō)明窯內(nèi)還原氣氛得以改善,呈氧化氣氛。

調(diào)整前后胴掃對(duì)比

調(diào)整前

調(diào)整后

從對(duì)比效果來(lái)看,調(diào)整后窯內(nèi)火焰短粗,呈現(xiàn)氧化氣氛,A礦貫穿性裂紋現(xiàn)象消失。胴掃顯示窯皮較之前短、薄,代表燒成帶火焰回縮,窯內(nèi)溫度分布更趨于窯前,煅燒溫度得到保證。

煅燒溫度得以提升,窯皮短而薄,加之SM的下降,熟料結(jié)粒變好,飛沙料變少,窯內(nèi)通風(fēng)大為改善,為三次風(fēng)大開(kāi)度提供了有利保障,窯內(nèi)的還原氣氛也相應(yīng)得到改善。另外,對(duì)于窯頭一次風(fēng)機(jī)調(diào)整方向?yàn)樵诒WC外軸風(fēng)壓的前提下,通過(guò)調(diào)整截面積以及閥門(mén)開(kāi)度,將一次風(fēng)機(jī)頻率加起來(lái),用以提高一次風(fēng)量,保證頭煤的快速燃燒,縮短火焰長(zhǎng)度。

當(dāng)然由于大的三次風(fēng)開(kāi)度以及窯內(nèi)溫度分布更趨于窯前,對(duì)于窯皮的維護(hù)是一個(gè)極大挑戰(zhàn)。窯前筒體溫度高,可能導(dǎo)致紅窯,對(duì)此我們通過(guò)配料的穩(wěn)定以及操作穩(wěn)定,來(lái)穩(wěn)定煅燒熱工制度,同時(shí)利用窯尾高溫氣體分析儀,嚴(yán)格控制窯尾NOx的含量,避免溫度過(guò)高,造成窯皮燒蝕,導(dǎo)致耐火磚損傷。

3 急冷改善

我公司從2016年起,逐年對(duì)篦冷機(jī)前端效率低的冷卻風(fēng)機(jī)進(jìn)行更新?lián)Q代,使用性能更為優(yōu)秀的風(fēng)機(jī),用以強(qiáng)化提產(chǎn)后高溫段的急冷效果,截止現(xiàn)在高溫段11臺(tái)冷卻風(fēng)機(jī)已更換7臺(tái),我公司篦冷機(jī)風(fēng)機(jī)布置詳見(jiàn)表八:

其中彩底風(fēng)機(jī)為1-9風(fēng)室風(fēng)室風(fēng)機(jī),其余為充氣梁風(fēng)機(jī),其中5704、5705為固定篦床風(fēng)機(jī),5707、5737為一風(fēng)室充氣梁風(fēng)機(jī),5736為二風(fēng)室充氣梁風(fēng)機(jī),5708為三風(fēng)室充氣梁風(fēng)機(jī),5709為二、三室充氣梁風(fēng)機(jī),5710、5711為四風(fēng)室充氣梁風(fēng)機(jī)。從2016年至今,總共更換7臺(tái)風(fēng)機(jī),分別為5704、5705、5736、5737、5710、5712、5713。

表八:篦冷機(jī)風(fēng)機(jī)布置

冷卻風(fēng)機(jī)的更換一方面能夠保證熟料急冷,另一方面也能夠提供足夠的風(fēng)量,來(lái)保證窯內(nèi)呈氧化氣氛。另外檢修期間重視風(fēng)室間隔板、篦板與篦板的間隙檢查工作(一般檢查3-5遍),防止運(yùn)行過(guò)程中的竄風(fēng)與風(fēng)短路現(xiàn)象。為保證篦板的通風(fēng)面積,在開(kāi)啟風(fēng)機(jī)后,派專(zhuān)人對(duì)篦板通風(fēng)進(jìn)行逐塊檢查,確保每一塊篦板不堵塞,通風(fēng)良好。具體改善效果見(jiàn)下圖:

2018年以前

圖一(58.3MPa)        圖二(57.8MPa)

圖三(59.3MPa)       圖四(58.6MPa)

圖一為熟料強(qiáng)度58.3MPa巖相,圖片中B礦大部分呈手指狀,反映慢冷;圖二為熟料強(qiáng)度57.8MPa巖相,A礦棱角邊緣有較多f-CaO,C3A形狀呈大片狀,反映冷卻速度慢,圖三為熟料強(qiáng)度59.3MPa巖相,A礦棱角邊緣有較多f-CaO,C3A形狀呈大片狀,反映冷卻速度慢;圖四為熟料強(qiáng)度58.6MPa巖相,A礦包裹鐵相,反映窯內(nèi)呈還原氣氛,部分A礦棱角邊緣有較多f-CaO,為A礦慢冷分解產(chǎn)生。

2018年后

圖一(60.1MPa)          圖二 (62.4MPa)

圖三(62.3MPa)        圖四(62.6MPa)

圖一為熟料強(qiáng)度60.1MPa巖相,圖二為熟料強(qiáng)度62.4MPa巖相,圖三為熟料強(qiáng)度62.3MPa巖相,圖四為熟料強(qiáng)度62.6MPa巖相。從巖相中可知,窯內(nèi)呈氧化氣氛,C3A形態(tài)均呈點(diǎn)線狀,冷卻效果好。

較多資料及實(shí)驗(yàn)證明四種礦物的易磨性為C3S>C3A>C4AF>C2S。急冷效果的加強(qiáng),有效地防止C3S分解為難磨的C2S,增加了C3S含量,不僅易磨性得到改善,同時(shí)強(qiáng)度也得到提高。

4 輔助手段的應(yīng)用

4.1 窯磚配置

從2017年開(kāi)始,逐年縮短鎂磚的配置長(zhǎng)度,縮短易掛結(jié)皮區(qū)域,配合我公司高三次閘板閥開(kāi)度設(shè)置,可以將窯皮縮短至22m(見(jiàn)下圖),采用短焰煅燒的方式,生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)熟料。目前我公司鎂磚使用區(qū)域?yàn)?.4-22m區(qū)域。

4.2 氣體分析儀在線使用

我公司長(zhǎng)期堅(jiān)持使用窯尾氣體分析儀,氣體分析儀投入在線使用,輔助中控窯操作員對(duì)窯況的判斷,實(shí)時(shí)保證窯內(nèi)煅燒氣氛,對(duì)熟料強(qiáng)度的發(fā)揮以及需水量均有積極影響,特別是工況異常時(shí),能夠快速判斷問(wèn)題所在,及時(shí)采取措施,維護(hù)系統(tǒng)穩(wěn)定。

4.3 巖相分析指導(dǎo)熟料煅燒

公司十分重視巖相分析。一是重視巖相制作質(zhì)量;二是重視巖相反映的問(wèn)題。

巖相制作質(zhì)量至關(guān)重要,若巖相制作較差,一些問(wèn)題從巖相中無(wú)法反映,對(duì)操作產(chǎn)生誤導(dǎo),為此我公司針對(duì)巖相制作與分析,加大了對(duì)專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員的培訓(xùn)力度,保證了巖相的制作質(zhì)量。下圖為制作不良巖相與制作良好巖相圖片:

未侵蝕好             侵蝕良好

由上圖可知,未侵蝕好的巖相圖片難以判斷各礦物發(fā)育情況,難以判斷存在何種問(wèn)題,侵蝕良好的巖相能夠清晰明了地判斷礦物發(fā)育情況、煅燒溫度、冷卻狀況、窯內(nèi)氣氛等。

巖相能夠反映很多問(wèn)題。應(yīng)對(duì)問(wèn)題,及時(shí)采取相應(yīng)措施。如粗晶硅多,相應(yīng)調(diào)整生料細(xì)度;煅燒溫度高或低,窯內(nèi)存在還原氣氛,相應(yīng)調(diào)整用煤用風(fēng);冷卻差,相應(yīng)調(diào)整篦床控制方式等等。

5 經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

根據(jù)目前熟料較好的情況,結(jié)合以上數(shù)據(jù),我公司總結(jié)了以下經(jīng)驗(yàn)與措施來(lái)保證未來(lái)熟料的高質(zhì)穩(wěn)定:

5.1 加強(qiáng)生料質(zhì)量控制,提高生料配料合格率。成份穩(wěn)定性對(duì)熟料強(qiáng)度穩(wěn)定性提高有明顯作用。

5.2 改善生料易燒性。制定合適的成分控制指標(biāo),經(jīng)過(guò)多年來(lái)嘉魚(yú)公司實(shí)際生產(chǎn)狀態(tài),KH:0.920±0.01,SM:2.60±0.05,IM:1.55±0.05,成份控制在此范圍內(nèi),與煤質(zhì)配合關(guān)系最合適,冬季期間IM可提高至1.65±0.05來(lái)保證熟料早強(qiáng)。

5.3 煅燒控制

5.3.1 關(guān)于三次閘板閥開(kāi)度,三次閘板閥開(kāi)度盡可能大,用以保證尾煤的完全燃燒,加強(qiáng)預(yù)燒,同時(shí)使窯內(nèi)煅燒溫度更為集中,奠定高溫煅燒基礎(chǔ);

5.3.2 關(guān)于窯內(nèi)煅燒氣氛控制,將窯尾在線氣體分析儀使用好,輔助中控窯操作員對(duì)窯況的判斷,同時(shí)結(jié)合熟料快速監(jiān)測(cè)還原氣氛方法,實(shí)時(shí)保證窯內(nèi)煅燒氣氛為氧化氣氛,對(duì)熟料強(qiáng)度的發(fā)揮以及需水量均有積極影響。

5.4 冷卻制度的調(diào)整與控制

關(guān)于熟料冷卻控制,一是集中操作員管理上,一段采用合適料層控制,不能過(guò)厚與過(guò)薄,保證熟料急冷,同時(shí)一段急冷風(fēng)機(jī)盡可能使用起來(lái),用以保證熟料急冷;二是檢修期間重視充氣梁清理、各風(fēng)室隔板間密封、活動(dòng)梁密封、篦板間隙以及篦板通風(fēng)面積的工作,防止風(fēng)室間竄風(fēng)以及運(yùn)行期間風(fēng)短路的現(xiàn)象。

5.5 有害成分控制

密切關(guān)注堿含量,鎂含量,硫含量以及硫堿比的變化,礦山生產(chǎn)上通過(guò)邊坡料合理搭配,確保有害成份處于控制范圍內(nèi)。

5.6 重視巖相分析的指導(dǎo)作用

繼續(xù)加強(qiáng)熟料巖相的重視程度。將巖相中反映的問(wèn)題與實(shí)際煅燒工況相結(jié)合,找出合理的解決措施,及時(shí)對(duì)熟料生產(chǎn)工序進(jìn)行糾偏。

6 結(jié)束語(yǔ)

我公司從生料配料管理著手,以提高煅燒溫度為核心的煅燒溫度控制,通過(guò)冷卻風(fēng)機(jī)的更新?lián)Q代加強(qiáng)熟料急冷效果,期間輔以科學(xué)的監(jiān)測(cè)(氣體分析儀)及檢測(cè)(巖相分析)手段,及時(shí)對(duì)窯內(nèi)熱工制度進(jìn)行糾偏,形成了閉環(huán)管理流程,最終使熟料強(qiáng)度持續(xù)高質(zhì)穩(wěn)定。未來(lái),還將對(duì)熟料變化持續(xù)進(jìn)行跟蹤,分析總結(jié)經(jīng)驗(yàn),為熟料質(zhì)量持續(xù)提升不斷努力。

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