水分儀在生料水分測(cè)定上的方案

在生料的質(zhì)量控制中，常常出現(xiàn)Tc值符合控制指標(biāo)，而KH值偏離指標(biāo)較多的情況，其原因與原料成分已發(fā)生改變而未及時(shí)調(diào)整配比，或者原料成分雖未發(fā)生變化，但配料時(shí)未嚴(yán)格按照配比執(zhí)行等因素有關(guān)。但物料水分變化引起的KH值波動(dòng)，卻往往被忽視。
1、物料水分的變化對(duì)配料的影響
水泥各種原料都含有一定的水分，并隨季節(jié)和氣候的變化而波動(dòng)。水分的變化，即影響生料配比的準(zhǔn)確性，同時(shí)對(duì)粉磨構(gòu)成影響。
1.1對(duì)檢驗(yàn)數(shù)據(jù)的影響
出料生料控制的檢驗(yàn)，大多數(shù)水泥廠均是帶水分測(cè)定Tc、Fe2O3。并進(jìn)行生產(chǎn)控制的，而化學(xué)全分析時(shí)一般都對(duì)樣品先烘干再進(jìn)行檢驗(yàn)，這就導(dǎo)致同一試樣因水分不同而使Tc值的控制值T與分析值T′間存在差值。分析值T總要高于控制值T′，兩者的關(guān)系如下：
T′
T= ×100 ………………（1）
100-M
式中：
T —— 分析Tc值（%）
T′—— 控制Tc值（%）
M —— 生料總水分（%）
從式（1）中可以看出，當(dāng)某種或幾種原燃料水分發(fā)生較大變化時(shí)，生料的總水分發(fā)生變化時(shí)，所測(cè)定的濕基分析值與干基控制值相差為⊿Tc，此值隨生料水分M的增加而增加，并隨Tc值的升高而增大，例如：
當(dāng)T′=70.00，M=1時(shí)：
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′不變時(shí)，即：
T′=70.00，M=2時(shí)：
70.00
T= ×100=71.34，⊿Tc=1.34
100-2
可見(jiàn)，即使以相同的Tc值控制生料，但由于原料水分的變化，⊿Tc也隨之增大。根據(jù)《立窯水泥企業(yè)質(zhì)量管理規(guī)程》規(guī)定：出磨料Tc允許波動(dòng)范圍為±0.5%。按此計(jì)算，當(dāng)生料總水分偏差達(dá)到1%以上時(shí)，⊿Tc標(biāo)準(zhǔn)偏差均超過(guò)0.5%，這就帶來(lái)生料Tc的波動(dòng)范圍增大。例如，某廠某一階段出磨生料Tc控制范圍是70.50±0.50%，即Tc在70.00～71.00%之間為合格，此時(shí)的合格率達(dá)到75%，平均Tc也在控制范圍內(nèi)。但在相同條件下，由于生料水分實(shí)際增加了1%，其實(shí)際測(cè)定值Tc平均值超出了控制范圍，合格率也只有25%，兩個(gè)控制階段的測(cè)定值見(jiàn)表1。
表1 某廠兩個(gè)生產(chǎn)階段的Tc實(shí)際測(cè)定值
序號(hào) 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#樣為69.88%，超過(guò)了允許波動(dòng)范圍，如果這時(shí)按控制值70.50±0.50去調(diào)整，勢(shì)必增加石灰石，減少粘土來(lái)提高Tc值。同樣，5#樣的測(cè)定值70.25%，看似接近中心值，而實(shí)際Tc值則為70.96%，已經(jīng)接近上控線，其結(jié)果導(dǎo)致Tc總體偏高。這對(duì)于原料均化較好，Tc合格率較高的廠來(lái)講，影響不是很大，但對(duì)于不少原料成分波動(dòng)較大，Tc合格率相對(duì)較低的廠來(lái)說(shuō)，就不可忽視。
生產(chǎn)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計(jì)算，則M至少要控制在0.71%以下。大多數(shù)水泥廠其生料水分偏差一般都在0.5～1.5%之間，多雨季節(jié)往往達(dá)到2.0%以上。因此，嚴(yán)格控制水分是準(zhǔn)確配料的關(guān)鍵，這應(yīng)引起足夠的重視。
1.2 對(duì)配料的影響
生料配料計(jì)算時(shí)，一般都是根據(jù)各種物料的水分，換算成對(duì)應(yīng)濕物料的實(shí)際需要量，這時(shí)通過(guò)對(duì)Tc值、Fe2O3、含煤量等指標(biāo)的控制來(lái)控制生料KH值，如果這時(shí)各種物料的成分沒(méi)有變化，僅僅是某種或幾種物料的水分發(fā)生變化時(shí)，就會(huì)引起實(shí)際配比與配料要求的差異。當(dāng)某種物料水分增大時(shí)，所增加的水分就會(huì)當(dāng)作該物料而配入，造成該物料的實(shí)際配比低于配料要求。因此，盡管正常喂料，而出磨生料的化學(xué)成分也不能達(dá)到規(guī)定的要求。以配料舉例說(shuō)明，某廠原燃料分析數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。
表2 各種原燃材料化學(xué)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
鐵粉 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）煤工業(yè)分析：Aad=21.40%,Qnet=25979KJ/Kg。
(2) 煤的燒失量=（1-Aad）×100%,SiO2等其他成分為“煤灰中的各成分×Aad”
假設(shè)他們所含水分不再波動(dòng)，其配料組成見(jiàn)表3，計(jì)算的生料三率值為：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
鐵粉 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

如果這時(shí)粘土水分增加1%，那么就有0.14%的水分被當(dāng)作粘土配入，使粘土的實(shí)際配比只有13.84%，這時(shí)的配料計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表4，據(jù)此計(jì)算的生料三率值為KH=0.96,n=1.94,p=1.14。
表4 相同條件下粘土含水1%時(shí)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
鐵粉 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

可見(jiàn)，n、p基本沒(méi)有變化，但KH卻升高了0.01。相反，如果粘土成分降低1%，所減少的水分被粘土所取代，使粘土的實(shí)際配比高于配料要求，KH要降低0.01。在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，水分的變化往往都不止1%，而且還會(huì)出現(xiàn)幾種物料的水分同時(shí)變化的情況。這就使KH的波動(dòng)范圍更大。煤的水分主要影響生料中的熱含量。按表2中的配料計(jì)算，其生料熱含量要求為2090KJ/Kg，煤配8.0%，當(dāng)煤水分增加1%時(shí)，煤的實(shí)際配比為7.92%，這時(shí)生料熱含量為：7.92%×25979=2057KJ/Kg，這就使配熱不足，反之則配熱過(guò)多。煤質(zhì)較好時(shí)，煤的水分變化對(duì)生料配熱影響較大，而對(duì)成分影響較??；煤質(zhì)較差時(shí)，對(duì)生料的化學(xué)成分影響較大，兩者都影響配料的準(zhǔn)確性。
1.3 對(duì)粉磨的影響
原材料所含水分偏高時(shí)，物料的流動(dòng)性較差，磨機(jī)下料管、提升機(jī)、料庫(kù)進(jìn)、出料口等處易發(fā)發(fā)生粘堵，下料不暢，造成物料斷料及輸送困難的產(chǎn)生，直接影響到配料及喂料的準(zhǔn)確性。尤其是水泥均化庫(kù)對(duì)水分的影響十分敏感，一些廠的均化庫(kù)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可見(jiàn)，水分對(duì)生料磨機(jī)產(chǎn)量及電耗的影響更大。

表5 不同水分條件下的生料磨產(chǎn)量對(duì)比

0.8～1.0 2.00 2.50 3.00 3.50
安徽狄港水泥廠Φ2.2×6.5/M 15 12.8 11 不能生產(chǎn)
江西南城縣水泥廠Φ2.2×6.5M閉路 20 18.7 15.5 14.2 不能生產(chǎn)

2、應(yīng)對(duì)措施：
2.1 采用高效節(jié)能烘干技術(shù)：
進(jìn)廠原材料（除石灰石外）均應(yīng)進(jìn)行烘干處理，烘干后的水分應(yīng)低于2～3%以下。為確保其烘干效果，可對(duì)傳統(tǒng)烘干系統(tǒng)進(jìn)行必要的技術(shù)改造，選擇快速沸騰烘干技術(shù)和新型組合式揚(yáng)料裝置等有效烘干設(shè)備，通過(guò)合理控制物料在烘干機(jī)內(nèi)的停留時(shí)間，以較底的煤耗強(qiáng)化熱交換和物料水分的蒸發(fā)強(qiáng)度等技術(shù)手段，來(lái)確保出機(jī)物料水分低于2～3%。目前，快速沸騰烘干技術(shù)的應(yīng)用相對(duì)與傳統(tǒng)烘干工藝，已達(dá)到增產(chǎn)80～120%，節(jié)煤50%以上的生產(chǎn)效果。
2.2 加強(qiáng)物料水分控制管理
水分的變化使配料的準(zhǔn)確性受到影響，鐵粉水分的變化主要影響生料中Fe2O3的穩(wěn)定；石灰石、粘土的水分變化對(duì)生料成分和率值都有影響。而煤水分的變化則還要影響到生料的熱含量。因此在生產(chǎn)控制中要注意加強(qiáng)對(duì)水分的控制，可采取以下措施。
（1）水分的變化主要影響配料和粉磨兩個(gè)環(huán)節(jié)，要求各環(huán)節(jié)都要加強(qiáng)控制，尤其是多雨季節(jié)和南方地區(qū)，每班至少測(cè)定一次生料的水分，及時(shí)調(diào)整Tc值，控制指標(biāo)應(yīng)根據(jù)生料水分的大小按實(shí)際情況下達(dá)。
（2）統(tǒng)一基準(zhǔn)，對(duì)測(cè)定Tc的生料樣先烘干水分，以干基Tc值作為生產(chǎn)控制值，消除水分對(duì)檢驗(yàn)數(shù)據(jù)的影響。
2.3 烘干粉磨工藝
生料粉磨采用烘干兼粉磨工藝，在粉磨的同時(shí)進(jìn)行生料的烘干。烘干熱源視生料含水狀態(tài)可由磨前熱風(fēng)爐供給或利用窯廢氣進(jìn)行烘干，隨著物料水分的**，一般可增產(chǎn)15～20%，出磨生料顆粒均勻，對(duì)立窯煅燒十分有利。這種方法對(duì)于烘干能力不足的立窯水泥廠較為適用，但不利于大規(guī)模生產(chǎn)，能耗高。