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水分仪在生料水分测定上的方案

日期:2020-09-21 11:35
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摘要:

水分仪在生料水分测定上的方案

在生料的质量控制中,常常出现Tc值符合控制指标,而KH值偏离指标较多的情况,其原因与原料成分已发生改变而未及时调整配比,或者原料成分虽未发生变化,但配料时未严格按照配比执行等因素有关。但物料水分变化引起的KH值波动,却往往被忽视。
1、物料水分的变化对配料的影响
水泥各种原料都含有一定的水分,并随季节和气候的变化而波动。水分的变化,即影响生料配比的准确性,同时对粉磨构成影响。
1.1对检验数据的影响
出料生料控制的检验,大多数水泥厂均是带水分测定Tc、Fe2O3。并进行生产控制的,而化学全分析时一般都对样品先烘干再进行检验,这就导致同一试样因水分不同而使Tc值的控制值T与分析值T′间存在差值。分析值T总要高于控制值T′,两者的关系如下:
T′
T= ×100 ………………(1)
100-M
式中:
T —— 分析Tc值(%)
T′—— 控制Tc值(%)
M —— 生料总水分(%)
从式(1)中可以看出,当某种或几种原燃料水分发生较大变化时,生料的总水分发生变化时,所测定的湿基分析值与干基控制值相差为⊿Tc,此值随生料水分M的增加而增加,并随Tc值的升高而增大,例如:
当T′=70.00,M=1时:
T=70.00/(100-1)×100=70.71,⊿Tc=0.71
若生料水分由1%增加至2%,控制值T′不变时,即:
T′=70.00,M=2时:
70.00
T= ×100=71.34,⊿Tc=1.34
100-2
可见,即使以相同的Tc值控制生料,但由于原料水分的变化,⊿Tc也随之增大。根据《立窑水泥企业质量管理规程》规定:出磨料Tc允许波动范围为±0.5%。按此计算,当生料总水分偏差达到1%以上时,⊿Tc标准偏差均超过0.5%,这就带来生料Tc的波动范围增大。例如,某厂某一阶段出磨生料Tc控制范围是70.50±0.50%,即Tc在70.00~71.00%之间为合格,此时的合格率达到75%,平均Tc也在控制范围内。但在相同条件下,由于生料水分实际增加了1%,其实际测定值Tc平均值超出了控制范围,合格率也只有25%,两个控制阶段的测定值见表1。
表1 某厂两个生产阶段的Tc实际测定值
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 平均值
原始水分的Tc值 70.63 70.88 70.50 69.88 70.25 70.75 70.23 70.50 70.58
水分增加后的Tc值 71.34 71.60 71.21 70.59 70.96 71.46 71.97 71.21 71.29

其中,4#样为69.88%,超过了允许波动范围,如果这时按控制值70.50±0.50去调整,势必增加石灰石,减少粘土来提高Tc值。同样,5#样的测定值70.25%,看似接近中心值,而实际Tc值则为70.96%,已经接近上控线,其结果导致Tc总体偏高。这对于原料均化较好,Tc合格率较高的厂来讲,影响不是很大,但对于不少原料成分波动较大,Tc合格率相对较低的厂来说,就不可忽视。
生产中若Tc控制在70.50%左右,要使⊿Tc在0.5%以下,按T=T′/100-m×100=⊿Tc/×100计算,则M至少要控制在0.71%以下。大多数水泥厂其生料水分偏差一般都在0.5~1.5%之间,多雨季节往往达到2.0%以上。因此,严格控制水分是准确配料的关键,这应引起足够的重视。
1.2 对配料的影响
生料配料计算时,一般都是根据各种物料的水分,换算成对应湿物料的实际需要量,这时通过对Tc值、Fe2O3、含煤量等指标的控制来控制生料KH值,如果这时各种物料的成分没有变化,仅仅是某种或几种物料的水分发生变化时,就会引起实际配比与配料要求的差异。当某种物料水分增大时,所增加的水分就会当作该物料而配入,造成该物料的实际配比低于配料要求。因此,尽管正常喂料,而出磨生料的化学成分也不能达到规定的要求。以配料举例说明,某厂原燃料分析数据见表2。
表2 各种原燃材料化学成分
原料 SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO Loss
石灰石 2.42 1.14 0.52 52.93 0.39 42.02
粘土 68.40 13.70 3.68 1.12 1.47 6.20
铁粉 11.36 5.19 65.18 7.77 1.03 2.40
煤灰 47.80 29.28 8.73 5.93 1.91 ——
煤 10.22 6.27 1.87 1.27 0.41 78.60

注:(1)煤工业分析:Aad=21.40%,Qnet=25979KJ/Kg。
(2) 煤的烧失量=(1-Aad)×100%,SiO2等其他成分为“煤灰中的各成分×Aad”
假设他们所含水分不再波动,其配料组成见表3,计算的生料三率值为:KH=0.95,n=1.94,p=1.14。
表3 不含水分的生料配比
原料 配比(%) SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO Loss
石灰石 75.0 1.82 0.86 0.39 39.70 0.29 31.52
粘土 14.0 9.58 1.92 0.52 0.16 0.21 0.87
铁粉 3.0 0.34 0.16 1.96 0.23 0.03 0.07
煤 8.0 0.82 0.50 0.15 0.10 0.03 6.29
生料 100.0 12.56 3.44 3.02 40.19 0.56 38.75

如果这时粘土水分增加1%,那么就有0.14%的水分被当作粘土配入,使粘土的实际配比只有13.84%,这时的配料计算结果见表4,据此计算的生料三率值为KH=0.96,n=1.94,p=1.14。
表4 相同条件下粘土含水1%时的生料配比
原料 配比(%) SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO Loss
石灰石 75.0 1.82 0.86 0.39 39.70 0.29 31.52
粘土 13.86 9.48 1.90 0.51 0.16 0.20 0.86
铁粉 3.0 0.34 0.16 1.96 0.23 0.03 0.07
煤 8.0 0.82 0.50 0.15 0.10 0.03 6.29
生料 99.86 12.46 3.42 3.01 40.19 0.55 38.74

可见,n、p基本没有变化,但KH却升高了0.01。相反,如果粘土成分降低1%,所减少的水分被粘土所取代,使粘土的实际配比高于配料要求,KH要降低0.01。在实际生产过程中,水分的变化往往都不止1%,而且还会出现几种物料的水分同时变化的情况。这就使KH的波动范围更大。煤的水分主要影响生料中的热含量。按表2中的配料计算,其生料热含量要求为2090KJ/Kg,煤配8.0%,当煤水分增加1%时,煤的实际配比为7.92%,这时生料热含量为:7.92%×25979=2057KJ/Kg,这就使配热不足,反之则配热过多。煤质较好时,煤的水分变化对生料配热影响较大,而对成分影响较小;煤质较差时,对生料的化学成分影响较大,两者都影响配料的准确性。
1.3 对粉磨的影响
原材料所含水分偏高时,物料的流动性较差,磨机下料管、提升机、料库进、出料口等处易发发生粘堵,下料不畅,造成物料断料及输送困难的产生,直接影响到配料及喂料的准确性。尤其是水泥均化库对水分的影响十分敏感,一些厂的均化库不能正常使用,主要原因之一就是由于生料含水量偏高所至,由表5可见,水分对生料磨机产量及电耗的影响更大。

表5 不同水分条件下的生料磨产量对比

0.8~1.0 2.00 2.50 3.00 3.50
安徽狄港水泥厂Φ2.2×6.5/M 15 12.8 11 不能生产
江西南城县水泥厂Φ2.2×6.5M闭路 20 18.7 15.5 14.2 不能生产

2、应对措施:
2.1 采用高效节能烘干技术:
进厂原材料(除石灰石外)均应进行烘干处理,烘干后的水分应低于2~3%以下。为确保其烘干效果,可对传统烘干系统进行必要的技术改造,选择快速沸腾烘干技术和新型组合式扬料装置等有效烘干设备,通过合理控制物料在烘干机内的停留时间,以较底的煤耗强化热交换和物料水分的蒸发强度等技术手段,来确保出机物料水分低于2~3%。目前,快速沸腾烘干技术的应用相对与传统烘干工艺,已达到增产80~120%,节煤50%以上的生产效果。
2.2 加强物料水分控制管理
水分的变化使配料的准确性受到影响,铁粉水分的变化主要影响生料中Fe2O3的稳定;石灰石、粘土的水分变化对生料成分和率值都有影响。而煤水分的变化则还要影响到生料的热含量。因此在生产控制中要注意加强对水分的控制,可采取以下措施。
(1)水分的变化主要影响配料和粉磨两个环节,要求各环节都要加强控制,尤其是多雨季节和南方地区,每班至少测定一次生料的水分,及时调整Tc值,控制指标应根据生料水分的大小按实际情况下达。
(2)统一基准,对测定Tc的生料样先烘干水分,以干基Tc值作为生产控制值,消除水分对检验数据的影响。
2.3 烘干粉磨工艺
生料粉磨采用烘干兼粉磨工艺,在粉磨的同时进行生料的烘干。烘干热源视生料含水状态可由磨前热风炉供给或利用窑废气进行烘干,随着物料水分的**,一般可增产15~20%,出磨生料颗粒均匀,对立窑煅烧十分有利。这种方法对于烘干能力不足的立窑水泥厂较为适用,但不利于大规模生产,能耗高。

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