水泥廠5號窯系統(tǒng)是由合肥水泥研究設計院開發(fā)設計的1000t/d熟料,帶有PH2型(類RSP型)分解爐和5級旋風預熱器,并采用2-1-1-1-1布置的窯外分解窯;生料磨是沈陽重型機械廠引進德國技術制造的MPS2450立磨,臺時能力75t/h;2個Φ12m×24m均化庫,儲量5000t;生料配料計量和窯尾喂料計量均為承德自動化計量儀器廠引進德國技術生產(chǎn)的電子皮帶秤,計量精度±0.5%;篦冷機為沈陽水泥機械廠生產(chǎn)的2.3m×17.7m的水平推動篦式冷卻機;控制系統(tǒng)為引進美國貝利公司的N-90集散控制系統(tǒng)。  

    該生產(chǎn)線于1992年10月份首次點火,試生產(chǎn)期間熟料質量差,臺時能力低的問題一直是制約達標達產(chǎn)的難點之一,經(jīng)過幾年的實踐和探索,終于使窯的熟料質量和臺時能力得以提高與穩(wěn)定,1995年7月份首次實現(xiàn)3d達標即連續(xù)72h生產(chǎn)合格熟3028t;1998年5月份實現(xiàn)跨年度年達產(chǎn),即1997年5月～1998年5月連續(xù)12個月生產(chǎn)合格熟料297019t;目前一直穩(wěn)定運轉在較高的產(chǎn)質量水平上(見表1)。以下為我們穩(wěn)定提高熟料產(chǎn)質量的具體做法。 

1  改進三通道噴煤嘴結構及安放位置,建立維護制度  

1.1 三通道噴煤嘴結構的改進  
    
我廠窯頭喂煤用三通道噴煤嘴,原設計內風角度為45°,使用中出現(xiàn)刷窯皮、燒蝕耐火磚的現(xiàn)象,開始燒成帶用200mm厚的磷酸鹽磚,使用一周時間火點處就只剩下2mm厚,造成紅窯,后來使用不燒結鎂鉻磚和半直接結合鎂鉻磚也只能使用2～3個月。而短粗的火焰使高溫區(qū)過于集中也不利于熟料的燒成,此后,將內風角度改為15°,這樣雖然火焰細長,但角度太小不能將風煤很好地攪拌混合,燃燒效率低,降低了對熟料的燒成能力甚至造成不完全燃燒使窯尾斜坡和縮口結皮加重,進而造成窯爐兩路風的不匹配,引發(fā)塌料和堵塞,嚴重影響熟料質量和臺時能力的提高,最后將內風角度改為30°,解決了問題。  

1.2 三通道噴煤嘴在窯內位置的調整  
    
三通道噴煤嘴結構改進后,還存在燒成帶火點處窯皮薄,燒成帶偏短的現(xiàn)象,燒成帶耐火磚使用周期不足4個月,為此我們開始研究噴煤嘴在窯內的位置。以窯中心為參照點(如圖1),原來的噴煤嘴在窯內位置是入窯400～500mm,a=30～50mm,b=7585mm,經(jīng)多次調整現(xiàn)在噴煤嘴在窯內的位置是入窯150～250mm,a=10～30mm,b=25～35mm,從而使得窯皮薄厚(200300mm),長短合適(16～18m)。耐火材料的使用周期大大提高,一般按一年春秋兩次中修而形成的兩個周期計算,燒成帶前端火點處耐火磚可使用1個周期,而燒成帶后端,耐火磚可使用2個周期,為穩(wěn)定提高熟料質量和臺時能力創(chuàng)造了條件。   
   

圖1   窯噴煤嘴位置圖  

1.3  完善三通道噴煤嘴的維護制度  
    
三通道噴煤嘴由于其較傳統(tǒng)的單通道噴煤嘴風速高,生產(chǎn)中磨損較快,磨損后,調整火焰能力減弱,火焰變短,嚴重時,煤粉不能有效燃燒,造成燒成帶后結厚窯皮,且整個窯皮短,嚴重時在厚窯皮后部形成大蛋,1997年曾在此處形成過一次3個Φ1.0～1.2m大蛋,損壞耐火磚造成停窯,現(xiàn)在制定了每兩個半月左右利用停車維護時間換一次噴煤嘴制度。  

2  穩(wěn)定提高入窯生料質量  

2.1  減少混料  
    
我廠生料是用石灰石、粘土和鐵粉三組分配料,而粘土、鐵粉沒有均化庫,均儲存在老式聯(lián)合儲庫內,由同一料倉同一條皮帶輸送至立磨配料站的各自料倉內,在儲存和輸送中經(jīng)常造成粘土和鐵粉的混料,一旦混料,質量就會失控,為此我們改變了粘土、鐵粉堆放位置,采取每放完一種料后徹底清庫的措施,基本解決了嚴重混料問題。  

2.2 控制生料中有害成分  
    
生料中的有害成分(K2O,Na2O,SO3),對窯外分解窯影響很大,它在預熱器—窯系統(tǒng)內成幾倍至幾十倍的富集,易形成硫鉀鈣石、灰硅鈣石和硫硅鈣石等低熔點易結皮的礦物,造成預熱器的堵塞和塌料。我廠曾出現(xiàn)生料中SO3成分過高,造成頻繁堵塞和塌料現(xiàn)象,后改用低硫含量鐵粉解決了問題。  

2.3  采用QCS生料質量自動控制系統(tǒng)提高配料精度  
   
 正常生產(chǎn)中,立磨操作員用自動控制方式,每小時只需輸入生料分析結果,計算機將自動調整三種原料配比,消除了人為調整誤差,提高了出磨生料質量合格率;異常情況,如出現(xiàn)混料時改為手動控制以減少由于混料而造成的質量波動。  

2.4 努力提高均化庫均化值  
   
 我廠均化庫均化效果一直不理想,庫存低時幾乎無均化效果,出磨生料質量的波動,造成出窯熟料質量的波動并影響窯臺時能力的提高,為此我們將均化庫每庫控制在半庫以上的料位,一般15m左右,最低不低于10m,盡量提高均化值,目前均化值也只能達到2.5左右。  

3 控制煤粉質量穩(wěn)定喂煤系統(tǒng)  

3.1 安裝煤粉計量設備  
    
我廠原設計的喂煤螺旋秤因達不到要求,影響生產(chǎn)而拆除,一度只靠喂煤雙管轉數(shù)計量,其數(shù)值只能做參考,操作員無法知道準確喂煤量,而出現(xiàn)跑煤或不下煤時也無從知道,只能從反饋工藝參數(shù)上判斷,致使操作滯后,影響熟料質量和窯的臺時能力,為此對喂煤系統(tǒng)進行改造,安裝了沖擊流量計,已收到良好效果。  

3.2 控制喂煤精度,防止跑煤  
   
 該窯投料量在72t/h時,分解爐喂煤量3.5t/h左右,而分解爐在雙管螺旋輸送機轉數(shù)不變的情況下,卻多次出現(xiàn)過近20t/h的喂煤量,經(jīng)分析是喂煤雙管螺旋輸送機由于長期磨損,間隙過大所致,跑煤后系統(tǒng)溫度超限,形成倒掛現(xiàn)象,嚴重時造成結皮堵塞或塌料,為此我們采取了定期檢查,更換雙管螺旋芯子的措施,控制其間隙在2.0mm以內。  

3.3 控制入廠原煤質量  
   
 我廠原煤質量差主要是煤灰分高且波動大(見表2),煤灰分的大幅度波動使入窯生料和煤粉不對口,熟料率值忽高忽低,KH值高時熟料燒不住,fCaO高,KH低時,熟料強度低且易發(fā)生結皮,導致堵塞或塌料,煤灰分高時熱值低,不易燃燒完全,滿足不了煅燒要求。為此,目前控制煤的灰分在28%±2%。 

3.4  做好原煤入廠后的均化工作  
    
原煤卸入聯(lián)合儲庫后,以橫鋪豎切的方法進行均化。即將不同質量的原煤,在聯(lián)合儲庫中分層堆放在一起,用煤時吊車縱向抓取,使煤粉質量在堆放和抓取中達到均化目的。  

3.5 控制出磨煤粉質量  
    
我廠出磨煤粉水分控制1.0%以下,水分大時既不利于煤粉的燃燒,拉長黑火頭,影響熟料煅燒,又不利于下煤的穩(wěn)定,煤粉水分大,易造成棚庫,煤下不來,被迫人工砸?guī)?這樣又容易造成塌庫,誘發(fā)跑煤。  
    
由表2可見,出磨煤粉細度是很粗的,其主要原因是新建的5號窯系統(tǒng)沒有新建煤磨及原煤均化設施,而是利用原來老的煤粉生產(chǎn)設備。由于設備原因能力不足時,被迫放粗,高時可達18%,低時也在 12%以上。細度很粗的煤粉易造成不完全燃燒,系統(tǒng)出現(xiàn)溫度倒掛現(xiàn)象,進而形成窯尾和預熱器系統(tǒng)結皮、堵塞或塌料。目前針對煤粉細度問題已經(jīng)采取措施,改造了煤磨并正處在調試階段,力爭將煤粉細度降至10%以下。  

4  優(yōu)化工藝參數(shù),制定操作標準  

4.1  窯的喂料量同轉速相匹配  
    窯的喂料量同轉速按以下關系式調整:  
    N=0.042G  
式中:N———窯轉速,r/min;  
     G———窯喂料量,t/h。  
    窯喂料量增加時必須增加窯轉速,而窯轉速達不到規(guī)定數(shù)值時,不能增加喂料量,這樣就避免了窯內物料量時大時小,填充率不穩(wěn)定而造成熱工制度不穩(wěn)定,為穩(wěn)定熟料質量和提高臺時能力創(chuàng)造條件。  

4.2  穩(wěn)定入窯物料分解率  
    
入窯物料表觀分解率的高低是評價窯外分解窯預熱分解能力和系統(tǒng)工況的重要參數(shù),也是穩(wěn)定熟料質量和窯臺時能力的關鍵。正常生產(chǎn)中均穩(wěn)定在90%以上,混合室出口溫度的設定值是在控制范圍內根據(jù)入窯物料表觀分解率的高低而改變,并自動控制分解爐喂煤量以穩(wěn)定溫度和入窯物料表觀分解率。  

4.3  建立窯的拉風投料標準  
    
當尾溫達900～950℃,窯速轉至2r/min時,拉風至1號筒出口負壓1000Pa左右,點分解爐,爐溫達700℃時,設定喂料量56t/h,窯尾喂料提升機電流達29A時(提升機空載時電流為24A,額定投料量時電流為36A),拉風至1號筒出口負壓3500～4 000Pa,不需掛窯皮情況下在2h內加至額定喂料量。這樣既可使點分解爐系統(tǒng)拉風和投料時間相匹配,不致于造成拉風過早,使系統(tǒng)處于超溫狀態(tài);又可使窯盡快達額定產(chǎn)量,因為預分解窯在額定產(chǎn)量下,各參數(shù)才能達到最佳值,工況也是最穩(wěn)定的。  

4.4  確定合適掛窯皮制度  
   
 掛好窯皮是優(yōu)質高產(chǎn)低消耗的保證,尤其新?lián)Q磚時必須注重掛好窯皮。按升溫制度升溫至規(guī)定投料溫度時,首次投料量為56t/h。穩(wěn)定運轉至第3個班后分兩次加至63t/h,再穩(wěn)定運轉3個班后加至正常投料量,正常生產(chǎn)中注意監(jiān)視筒體溫度,注意窯皮的變化,并及時調整和補掛。  

4.5  熟料燒成系統(tǒng)主要控制參數(shù)  
    混合室出口溫度:880±20℃;  
    入爐三次風溫度:700～800℃;  
    窯尾溫度:1000±50℃(最高≯1100℃);  
    燒成帶溫度:1300～1400℃;  
    窯頭負壓:-(20±5)Pa;  
    投料前預熱器出口負壓:-3500～-4 000Pa;  
    入窯物料分解率:90%±5%。  

4.6  注重發(fā)揮趨勢圖的作用  
   
 中控室CRT畫面上的各重要參數(shù)趨勢圖能記錄過去、顯示當前和預示將來。為此將原設計的各參數(shù)趨勢進行了重新組合和優(yōu)化,操作員根據(jù)主要參數(shù)趨勢圖變化,作預調整,避免了工況的較大波動,穩(wěn)定了熟料的產(chǎn)質量。  

5  提高篦冷機冷卻能力,避免“堆雪人”和出紅料  

5.1  增加淬冷風量  
    
在原來6室5臺冷卻風機的基礎上,將原來的1室分隔成0室和1室。增加1臺0室淬冷風機。  

5.2 避免冷風短路  
   
 一是進行厚料層操作,原來篦床上高溫段平均料層只有350mm左右。在結粒不均時,冷卻風從阻力小的大顆粒部位短路,細顆粒部位冷卻不好,現(xiàn)熟料平均料層逐漸加至600mm;二是加強0室下4個鎖風翻板閥的維護,避免失靈造成冷卻風短路。  

5.3   篦冷機控制合適的高低溫度段速度比  
    
高溫段篦速∶低溫段篦速=1∶1.2。  

5.4  操作中注意風煤料的變化  
    
尤其在煤料成分變化時加強操作及時聯(lián)系調整。當煤灰分大,熟料中Fe2O3含量高或噴煤嘴磨損嚴重時均有“堆雪人”和出紅料的危險。  

6  提高窯運轉率,穩(wěn)定提高產(chǎn)質量  

6.1  保證分廠入庫配件質量  
    
每次配件加工完或購回后,由技術人員驗收后方可入庫,杜絕原來在設備或電器配件上曾多次發(fā)生的因質量不合格而延誤生產(chǎn)的情況。  

6.2  重視春秋兩次中修  
    
中修期間各個檢修項目均落實到個人,明確責權利,重要項目完工后由分廠各副廠長親自組織驗收,確保檢修質量。  

6.3  加強巡檢工作  
    
日常生產(chǎn)中對機械設備、電器設備和生產(chǎn)工藝問題的巡檢是一項十分重要的工作。巡檢中可以及時發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)隱患,及時處理,避免造成事故。  

6.4  做到計劃停車維護  
   
 原來除春秋兩次中修為計劃停車外,其它停車多為故障被迫停車。匆忙搶修既影響質量又不能充分利用停車時間。為此分廠已逐步做到了日常的計劃停車維護。  

7   穩(wěn)定提高窯產(chǎn)質量的其它措施  

7.1  穩(wěn)定增濕塔出口溫度  
   
 正常生產(chǎn)中,窯磨同時開,增濕塔出口溫度控制在270℃。原來手動控制時,溫度時高時低,溫度的變化造成氣體體積的變化,使系統(tǒng)拉風量發(fā)生變化,而影響工況。為此,我們改造了增濕塔噴水系統(tǒng),實現(xiàn)了溫度自動控制。  

7.2  穩(wěn)定窯尾喂料秤的喂料量  
   
 原來多次因生料在輸送過程中進雜物卡住稱重倉的下料閥門,造成下料不暢,甚至不下料的情況,為此我們在提升機入稱重倉的下料口安裝了過濾網(wǎng),定期檢查除去雜物。  

7.3  加強堵漏密閉工作  
    日常生產(chǎn)中定期檢查系統(tǒng)密閉情況,對漏風點及時處理。  

7.4  定期進行工藝標定  
   
 定期分析系統(tǒng)工況,從標定數(shù)據(jù)中,我們曾發(fā)現(xiàn)混合室出口溫度實際值同中控顯示值的差值隨環(huán)境溫度的降低而增大,經(jīng)分析是儀表熱電偶補償導線方面原因所致。如沒有定期的參數(shù)標測就很難發(fā)現(xiàn)問題,將給操作員的操作帶來誤導。  
   
 總之,影響新型干法窯熟料質量和臺時能力的原因是多方面的,不同的廠、不同的窯都有各自不同的情況,要提高熟料質量和臺時能力必須做艱苦細致的工作,具體問題具體分析,不斷解決主要矛盾,才能使窯的產(chǎn)質量不斷邁上新的臺階。