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  • 文章内容

浅谈改善熟料质量经验

作者:匿名

熟料强度的提高为后续水泥质量控制打下坚实基础,稳定性提高能够最大程度发挥熟料质量优势,节约水泥成本,最终为三峡牌水泥在市场上核心竞争力提供有利保障。

  摘要:随着水泥行业的日益发展,水泥质量越发得到重视,而熟料优质稳定是水泥质量优质稳定的核心。通过科学地管理办法,从生料配料管理着手,以提高煅烧温度为核心的煅烧温度控制,通过冷却风机的更新换代加强熟料急冷效果,期间辅以科学的监测(气体分析仪)及检测手段(岩相分析),及时对窑内热工制度进行纠偏,形成了闭环管理流程,最终使熟料强度持续高质稳定。熟料强度的提高为后续水泥质量控制打下坚实基础,稳定性提高能够最大程度发挥熟料质量优势,节约水泥成本,最终为三峡牌水泥在市场上核心竞争力提供有利保障。

  关键词:生料配料;熟料煅烧;熟料冷却;岩相分析;熟料质量。

  我公司4800t/d水泥生产线回转窑规格Φ4.8m×74m,窑尾采用2RF5/5000双系列旋风预热器带Φ7.5m×31m在线分解炉。我公司熟料质量发生明显改变的时间节点为2018年7月,7月开窑后,熟料强度均在60MPa以上,与往期同比强度大幅度上升,且熟料标准稠度用水量、易磨性均处于较好水平,稳定性也大幅度上升。熟料质量数据见下表一:

表一:熟料质量

  2018年1-6月强度均值58.2MPa,最低月均值仅56.3MPa,变异系数3.2%,2018年8月至今,强度均值62.1MPa,变异系数较好,仅为2.3%,同时2018年7月后小磨时间有明显下降趋势,标准稠度一直处于较好水平。影响熟料质量以及稳定性的因素很多,本文将从配料、煅烧、冷却以及其他辅助手段等方面出发,总结改善熟料质量经验。

  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见表二:

表二:生料配料合格率

  从上表可知:2018年3-7月生料合格率普遍偏低。主要原因为2018年以来,我公司矿山石灰石开采日益艰难,导致石灰石成分波动大,对生料配料稳定性造成一定影响。应对此种情况,一方面采用专人驻点配料,配料人员提前对石灰石各矿点以及边坡料成分进行普查,保证石灰石成分的稳定性;另外,在石灰石换堆前后,加大取样频次,确保配料的稳定性。另外,我公司不同批次原煤灰分含量以及灰分成分波动特别大(见表三),在原煤进厂环节加强了监控力度,提前堆煤,同时对煤的灰分成分进行分析,提前调整生料配料,用以减少熟料成分的波动,通过以上管理措施,使熟料成分合格率明显提升。

表三:不同批次原煤灰分含量及成分

  1.2 配料方案改变

  我公司2018年至2019年5月,熟料三率值见表四:

表四:熟料三率值

  2018年7月以前,我公司采用高KH,高SM配料。虽然理论上C3S含量较高,但同时需求煅烧温度以及煅烧时间均要高,而实际生成过程中,煅烧温度难以达到,同时我公司回转窑采用薄料快烧方式,因此C3S往往无法达到理论水平,因此7月后开始适当降低KH和SM配料,提高生料易烧性,使煤料关系更为匹配,增大C3S实际生成量,提高熟料强度。

  1.3 碱含量控制

  我公司2018年至2019年5月,熟料碱含量见表五:

表五:熟料碱含量

  我公司熟料碱含量一直控制较好,基本处于0.6%以下。相关文献表明,当碱含量当碱含量<1%时,对强度的影响还不甚明显,但当碱含量>1%左右时,抗压强度和抗拉强度急剧下降,特别是抗拉强度,当碱含量>1.8%时,强度突然下降。同时碱含量对熟料需水量影响相似。

  我公司R2O主要由页岩带入,我公司各月进厂砂岩页岩R2O含量见表六。我公司边坡土中含部分SiO2及Al2O3,可替代部分页岩代替配料,通过加大边坡的掺入量,减少了页岩用量,可有效控制熟料中的R2O含量,因此我公司R2O一直处于较好水平。各平台边坡土成分见表七。

表六:进厂页岩碱含量

  从表六可知,页岩碱含量偏高,均值在2.2%。

表七:边坡土成分

  我公司矿山各平台边坡料中均含一定量Al2O3,可代替部分页岩,R2O含量较页岩低,多掺入对碱含量下降有利。

  2 煅烧方案调整

  2018年7月停窑前,三次风管开度45%(理论,高度900mm),高温风机频率41.5HZ。停窑后,进入三次风管检查发现,三次风管积灰严重,实际三次风管开度更低,从窑内窑皮情况看,窑皮长度长,且窑皮较松,反映出窑内实际温度偏低,导致煤粉燃烧速度偏慢,火焰偏长;因技改高温风机,加上开窑初期生料直接入窑,一直未找到合适参数,通过观察分析,并通知厂家做风量测试,发现预热器总风欠缺,高温风机拉风量偏小,导致窑炉均缺风,窑内呈还原气氛。开窑后,为防止高温风机加大后,窑内通风过剩造成火焰偏长的情况,调高了三次风闸板开度至60%(理论,高度1250mm),后续调整开度至68%(理论,高度1350mm),截止目前三次闸板阀开度已至70%(理论,高度1400mm),三次闸板阀开度的上升,整体预热器系统阻力下降,换热效率提高,预烧效果得以保证,同时加大高温风机频率至42.5-43.5HZ,用以保证窑内风量。整个煅烧方案调整核心为提高煅烧温度,保证C3S的大量生成,为熟料强度提升提供保障。

调整前后岩相图

 

A矿贯穿性裂纹 A矿贯穿性裂纹消失

  从岩相中可看到,A矿贯穿性裂纹消失,说明窑内还原气氛得以改善,呈氧化气氛。

  调整前后胴扫对比

调整前

调整后

  从对比效果来看,调整后窑内火焰短粗,呈现氧化气氛,A矿贯穿性裂纹现象消失。胴扫显示窑皮较之前短、薄,代表烧成带火焰回缩,窑内温度分布更趋于窑前,煅烧温度得到保证。

  煅烧温度得以提升,窑皮短而薄,加之SM的下降,熟料结粒变好,飞沙料变少,窑内通风大为改善,为三次风大开度提供了有利保障,窑内的还原气氛也相应得到改善。另外,对于窑头一次风机调整方向为在保证外轴风压的前提下,通过调整截面积以及阀门开度,将一次风机频率加起来,用以提高一次风量,保证头煤的快速燃烧,缩短火焰长度。

  当然由于大的三次风开度以及窑内温度分布更趋于窑前,对于窑皮的维护是一个极大挑战。窑前筒体温度高,可能导致红窑,对此我们通过配料的稳定以及操作稳定,来稳定煅烧热工制度,同时利用窑尾高温气体分析仪,严格控制窑尾NOx的含量,避免温度过高,造成窑皮烧蚀,导致耐火砖损伤。

  3 急冷改善

  我公司从2016年起,逐年对篦冷机前端效率低的冷却风机进行更新换代,使用性能更为优秀的风机,用以强化提产后高温段的急冷效果,截止现在高温段11台冷却风机已更换7台,我公司篦冷机风机布置详见表八:

  其中彩底风机为1-9风室风室风机,其余为充气梁风机,其中5704、5705为固定篦床风机,5707、5737为一风室充气梁风机,5736为二风室充气梁风机,5708为三风室充气梁风机,5709为二、三室充气梁风机,5710、5711为四风室充气梁风机。从2016年至今,总共更换7台风机,分别为5704、5705、5736、5737、5710、5712、5713。

表八:篦冷机风机布置

  冷却风机的更换一方面能够保证熟料急冷,另一方面也能够提供足够的风量,来保证窑内呈氧化气氛。另外检修期间重视风室间隔板、篦板与篦板的间隙检查工作(一般检查3-5遍),防止运行过程中的窜风与风短路现象。为保证篦板的通风面积,在开启风机后,派专人对篦板通风进行逐块检查,确保每一块篦板不堵塞,通风良好。具体改善效果见下图:

2018年以前

 

图一(58.3MPa)        图二(57.8MPa)

 

图三(59.3MPa)       图四(58.6MPa)

  图一为熟料强度58.3MPa岩相,图片中B矿大部分呈手指状,反映慢冷;图二为熟料强度57.8MPa岩相,A矿棱角边缘有较多f-CaO,C3A形状呈大片状,反映冷却速度慢,图三为熟料强度59.3MPa岩相,A矿棱角边缘有较多f-CaO,C3A形状呈大片状,反映冷却速度慢;图四为熟料强度58.6MPa岩相,A矿包裹铁相,反映窑内呈还原气氛,部分A矿棱角边缘有较多f-CaO,为A矿慢冷分解产生。

2018年后

 

图一(60.1MPa)          图二 (62.4MPa)

 

图三(62.3MPa)        图四(62.6MPa)

  图一为熟料强度60.1MPa岩相,图二为熟料强度62.4MPa岩相,图三为熟料强度62.3MPa岩相,图四为熟料强度62.6MPa岩相。从岩相中可知,窑内呈氧化气氛,C3A形态均呈点线状,冷却效果好。

  较多资料及实验证明四种矿物的易磨性为C3S>C3A>C4AF>C2S。急冷效果的加强,有效地防止C3S分解为难磨的C2S,增加了C3S含量,不仅易磨性得到改善,同时强度也得到提高。

  4 辅助手段的应用

  4.1 窑砖配置

  从2017年开始,逐年缩短镁砖的配置长度,缩短易挂结皮区域,配合我公司高三次闸板阀开度设置,可以将窑皮缩短至22m(见下图),采用短焰煅烧的方式,生产优质熟料。目前我公司镁砖使用区域为1.4-22m区域。

  4.2 气体分析仪在线使用

  我公司长期坚持使用窑尾气体分析仪,气体分析仪投入在线使用,辅助中控窑操作员对窑况的判断,实时保证窑内煅烧气氛,对熟料强度的发挥以及需水量均有积极影响,特别是工况异常时,能够快速判断问题所在,及时采取措施,维护系统稳定。

  4.3 岩相分析指导熟料煅烧

  公司十分重视岩相分析。一是重视岩相制作质量;二是重视岩相反映的问题。

  岩相制作质量至关重要,若岩相制作较差,一些问题从岩相中无法反映,对操作产生误导,为此我公司针对岩相制作与分析,加大了对专业技术人员的培训力度,保证了岩相的制作质量。下图为制作不良岩相与制作良好岩相图片:

 

未侵蚀好             侵蚀良好

  由上图可知,未侵蚀好的岩相图片难以判断各矿物发育情况,难以判断存在何种问题,侵蚀良好的岩相能够清晰明了地判断矿物发育情况、煅烧温度、冷却状况、窑内气氛等。

  岩相能够反映很多问题。应对问题,及时采取相应措施。如粗晶硅多,相应调整生料细度;煅烧温度高或低,窑内存在还原气氛,相应调整用煤用风;冷却差,相应调整篦床控制方式等等。

  5 经验总结

  根据目前熟料较好的情况,结合以上数据,我公司总结了以下经验与措施来保证未来熟料的高质稳定:

  5.1 加强生料质量控制,提高生料配料合格率。成份稳定性对熟料强度稳定性提高有明显作用。

  5.2 改善生料易烧性。制定合适的成分控制指标,经过多年来嘉鱼公司实际生产状态,KH:0.920±0.01,SM:2.60±0.05,IM:1.55±0.05,成份控制在此范围内,与煤质配合关系最合适,冬季期间IM可提高至1.65±0.05来保证熟料早强。

  5.3 煅烧控制

  5.3.1 关于三次闸板阀开度,三次闸板阀开度尽可能大,用以保证尾煤的完全燃烧,加强预烧,同时使窑内煅烧温度更为集中,奠定高温煅烧基础;

  5.3.2 关于窑内煅烧气氛控制,将窑尾在线气体分析仪使用好,辅助中控窑操作员对窑况的判断,同时结合熟料快速监测还原气氛方法,实时保证窑内煅烧气氛为氧化气氛,对熟料强度的发挥以及需水量均有积极影响。

  5.4 冷却制度的调整与控制

  关于熟料冷却控制,一是集中操作员管理上,一段采用合适料层控制,不能过厚与过薄,保证熟料急冷,同时一段急冷风机尽可能使用起来,用以保证熟料急冷;二是检修期间重视充气梁清理、各风室隔板间密封、活动梁密封、篦板间隙以及篦板通风面积的工作,防止风室间窜风以及运行期间风短路的现象。

  5.5 有害成分控制

  密切关注碱含量,镁含量,硫含量以及硫碱比的变化,矿山生产上通过边坡料合理搭配,确保有害成份处于控制范围内。

  5.6 重视岩相分析的指导作用

  继续加强熟料岩相的重视程度。将岩相中反映的问题与实际煅烧工况相结合,找出合理的解决措施,及时对熟料生产工序进行纠偏。

  6 结束语

  我公司从生料配料管理着手,以提高煅烧温度为核心的煅烧温度控制,通过冷却风机的更新换代加强熟料急冷效果,期间辅以科学的监测(气体分析仪)及检测(岩相分析)手段,及时对窑内热工制度进行纠偏,形成了闭环管理流程,最终使熟料强度持续高质稳定。未来,还将对熟料变化持续进行跟踪,分析总结经验,为熟料质量持续提升不断努力。

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