精細優(yōu)化操作參數 提高熟料產質量
臨沂中聯水泥有限公司5000t/d雙系列預熱器帶NST-1型分解爐熟料生產線,公司通過加強精細化管理,優(yōu)化調整回轉窯工藝操作參數,提高了回轉窯運轉率和產質量, 2010年上半年共生產熟料93萬多噸,熟料 3d抗壓強度達到31.8MPa,熟料 28d抗壓強度達到57.6MPa,熟料質量的提高不但降低水泥中熟料用量,增加混合材的摻加量,而且提高水泥磨產量,降低水泥生產成本,提高企業(yè)經濟效益。現將工藝精細優(yōu)化調整情況進行總結,供同行參考。
1.存在的問題
由于各企業(yè)從事新型干法水泥生產時間的長短不同,導致操作水平不一樣,同時由于存在生產管理的精細化程度的差異,導致企業(yè)經濟效益不同,企業(yè)如何在競爭十分激烈的市場中站住腳,是每個管理者必須思考的問題,事實證明只有不斷推行精細化管理,逐步實現生產管理由過去的“粗放型”向“精細化”的轉變,才能提高產質量,降低生產成本,提高企業(yè)經濟效益。對影響公司生產的因素進行分析整理,主要存在一下問題:
1.1 進廠石灰石質量波動
進廠石灰石中的CaO、MgO波動,引起出磨生料的質量的波動,進而導致回轉窯熱工制度不穩(wěn)定,熟料煅燒操作困難,窯操作參數頻繁調整,引起熟料產質量波動。
1.2 進廠原煤質量波動
由于受市場因素的影響,原煤供應緊張,原煤價格上漲,進廠原煤質量頻繁波動,廠內原煤庫存量也受到限制,致使堆場原煤不能很好地得到均化搭配,入窯煤粉灰分波動大,不但會引起熟料化學成分和率值波動,而且影響熟料煅燒溫度,從而影響熟料產質量。
1.3 熟料三率值需進一步優(yōu)化
熟料率值控制范圍KH:0.91±0.02,SM:2.8±0.1,IM:1.6±0.1,率值控制不合理導致料子吃火,回轉窯操作困難,熟料結粒細小,窯頭飛沙嚴重,熟料立升重低,fCaO含量高,熟料強度低。
1.4 窯系統(tǒng)操作參數有待優(yōu)化
1.4.1 窯、爐用風比例失調
預分解窯不僅存在總風量的調節(jié)問題,而且存在風的分配題 即窯內通風和三次風的匹配。每次更換三次風閥體后使用不久被燒斷,造成三次風過大,窯內缺氧,窯內熱力強度大幅下降,窯電流偏低僅410—640A,稍有不慎就竄黃料,fCaO圈合格率低。45m處結圈,熟料產質量下降。
1.4.2 入窯生料三率值波動較大
回轉窯煅燒強調“五穩(wěn)保一穩(wěn)”,入窯成份的穩(wěn)定在五穩(wěn)中占相當大的比重。以前我們沒有重視對生料均化庫底六個卸料區(qū)的管理,致使入窯物料均化效果較差,入窯三率值波動較大,窯況不穩(wěn),影響熟料產質量的提高。
1.4.3 分解爐沖煤現象頻繁
分解爐煤粉輸送壓力偏低且在22~28 kPa之間波動,導致分解爐喂煤波動大,穩(wěn)定性差,致使分解爐出口溫度波動大不易控制,有時分解爐出口溫度最高1080℃,這樣導致入分解爐物料分解率過高,再加上窯操作參數波動時,窯頭煤粉存在后燃現象,這樣易導致液相提前出現,導致煙室和分解爐縮口結皮;當分解爐出口溫度控制偏低時,入窯物料分解率降低,熟料煅燒困難,影響熟料燒成質量,同時它也是影響熟料熱耗上升的重要因素。
1.4.4 窯頭一次風壓偏低
一次風壓由原來的27.8kPa降至25.3kPa。外風壓力由24.6kPa降至22.9kPa,內風壓力由24.9kPa降至23.1kPa,窯前火焰發(fā)飄,黑火頭很長,一次風壓偏低難以加強風、煤混合,導致煤粉燃燒不完全,火焰相對被拉長,燒成帶溫度低,窯尾溫度高,窯尾煙室結皮相當嚴重,平均每2個小時就得清理一次窯尾煙室結皮,不但增加巡檢工的勞動強度,而且也存在安全隱患;同時窯內通風偏小,導致窯內結大蛋產生黃心料,熟料還原現象嚴重,熟料fCaO含量偏高,立升重大幅下降,影響熟料質量的提高。
1.4.5 二、三次風溫偏低
由于機械、電氣、工藝和操作等原因,篦冷機一室的壓力控制不穩(wěn),二、三次風溫低且波動大,二次風溫950~1040℃,三次風溫在750~820℃,這樣易導致煤粉燃燒不完全,火焰被拉長,導致燒成帶溫度低,窯尾溫度高,液相容易提前出現,導致煙室和分解爐的縮口結皮,物料在窯內容易提前黏結成球,熟料煅燒不完全,導致熟料fCaO含量偏高,立升重大幅下降。
1.4.6 分解爐出口溫度偏高
通過檢測入窯生料的分解率,入窯生料表觀分解率高達92%~95%,分解爐出口溫度在890~910℃,窯尾溫度在1100~1180℃波動,這樣液相易提前出現,導致窯尾煙室和分解爐縮口結皮頻繁。
1.4.7 窯系統(tǒng)漏風嚴重,熱效率降低
人孔門、翻版閥蓋、檢修孔、以及澆注料的澆注孔、煙囪帽等地方存在漏風 ,燒損的翻板閥也造成的內漏風, 由于C5 的內筒掛板脫落,降低了旋風筒分離效率,使氣固兩相在旋風筒內的運動軌跡產生紊亂,進一步影預熱器的換熱效率。
1.4.8 窯速偏低
投料量355t/h,窯速在3.65rpm,窯速過慢,窯內物料填充率高,影響窯內通風,不利于煤粉充分燃燒,產生黃心料,熟料fCaO也高。同時大量未燃盡的煤粉落入料層造成不完全燃燒,還容易出現大蛋或結圈。
2.精細管理,優(yōu)化調整工藝參數
2.1 加強進廠原材料的質量監(jiān)控
加強對進廠石灰石進廠質量管理,要求CaO≥48.5%、MgO≤2.5%,但隨著礦山的開采不同采區(qū)MgO含量發(fā)生變化,進廠石灰石中 MgO含量的上升,導致回轉窯系統(tǒng)結皮、結蛋、結圈增多,影響回轉窯系統(tǒng)安全運行。
化驗室及時對石灰石礦山各采區(qū)進行取樣分析,根據石灰石化學分析及時調整各采區(qū)石灰石進廠搭配比例,確保進廠石灰石中MgO含量≤2.5%,防止因MgO含量過高產生結皮、結蛋、結圈,影響窯系統(tǒng)安全運行。
2.2 加強對進廠原煤的監(jiān)控和均化
煤質的波動不但導致配熱的變化,引起窯系統(tǒng)熱工制度的的不穩(wěn)定,而且引起熟料成分的變化,通過數據對比發(fā)現,煤灰每變化1%,熟料KH變化約0.008,可見煤質變化對熟料質量的影響。煤的灰分高,熱值低,容易造成不完全燃燒,預分解系統(tǒng)結皮堵塞;煤灰摻量過多,使窯內的煅燒溫度降低,易造成燒成帶長厚窯皮,影響窯的安全運轉。
對進廠原煤嚴格把關,在保證進廠原煤發(fā)熱量滿足控制要求的前提下,重點控制進廠原煤灰分的波動。原煤灰分控制指標由過去A≤23%改為20±2%;同時對進廠原煤嚴格按不同客戶進行分別堆放,根據原煤的質量按比例進行均化搭配進入均化堆場,煤粉質量波動范圍大大縮小,不但穩(wěn)定熟料成分,而且熟料煅燒熱工制度的到保證,降低熟料燒成熱耗。
2.3 優(yōu)化調整熟料率值
配料的內涵就是合理匹配KH、SM、IM三率值,根據公司原燃材料和燒成系統(tǒng)的特點,配制出的生料易燒性要好,有利于回轉窯優(yōu)質高產。因此無論是由進廠石灰石中MgO含量偏大引起,還是由出磨生料中Al2O3和Fe2O3含量高引起熟料成分的變化,均導致生料易燒性變化,都要及時優(yōu)化調整出磨生料配料方案,三率值由原來的:KH:0.91±0.02,SM:2.8±0.1,IM:1.6±0.1,優(yōu)化調整為:0.91±0.02,SM:2.7±0.1,IM:1.5±0.1,適當提高熟料液相量,減少窯頭飛沙,降低fCaO含量高,提高熟料強度。
2.4 優(yōu)化窯系統(tǒng)操作參數
2.4.1 穩(wěn)定窯、爐用風比例
如何延長三次風閘閥的使用周期一直是困擾著我們的一件難題。一般情況下閥體使用不到3個月就塌落下來,造成三次風過大,窯內缺氧,窯內熱力強度大幅下降,稍有不慎就竄黃料,fCaO合格率降低。經過分析研究我們自己設計改用 ZGCr25Ni20 為材質的耐熱鋼板作擋板,采用莫來石質澆注料進行澆注,從而延長三次風閘閥的使用周期,還可根據需要隨意調整三次風閥,保證窯、三次風的用風比例,提高窯內熱力強度,改善熟料煅燒質量。
2.4.2 穩(wěn)定入窯生料三率值
制定措施加大對生料均化庫卸料區(qū)的管理,規(guī)定窯操作員必須實現六個區(qū)自動卸料,兩個相對區(qū)同時下料且保持順暢,氣動閥開關靈活,為提高庫底充氣壓力,對庫底卸料充氣羅茨風機更換,由原來22kW更換現在30kW,從源頭上保證了下料順暢,并且對國產沖板流量計更換為申克稱,確保入窯物料計量準確,減少入窯物料量波動,穩(wěn)定熟料煅燒熱工制度,降低熟料燒成熱耗。
2.4.3 穩(wěn)定分解爐出口溫度
煤粉輸送系統(tǒng)共有三臺羅茨風機,尾煤輸送羅茨風機型號為ZMH4-250,風機參數為:風壓58.8kPa,風量92.4m3/min,電機型號為Y315M-4,功率132kW,轉速1450r/min, 頭煤輸送羅茨風機型號為ZMH4-250P, 風機參數為:風壓58.8kPa,風量81m3/min,電機型號為Y315M-4, 功率110kW,轉速1450r/min, 備用羅茨風機型號與尾煤輸送羅茨風機型號及電機型號相同,單獨使用尾煤輸送羅茨風機時,入轉子稱煤粉輸送壓力在23~28 kPa之間波動,這樣導致尾煤轉子稱沖煤現象頻繁發(fā)生,分解爐出口溫度波動大,不易控制最高溫度達1080℃,這樣導致入分解爐物料分解率過高,存在安全隱患,針對尾煤轉子稱沖煤的問題,分析認為是由于尾煤輸送羅茨風機風壓低且壓力波動大所致,決定開啟煤粉輸送備用羅茨風機來提高煤粉輸送壓力,通過調整放風閥提高煤粉輸送壓力,控制入尾煤轉子稱煤粉輸送壓力在35-37 kPa之間波動,這樣穩(wěn)定分解爐出口溫度出現大的波動,分解爐出口溫度得到控制。
2.4.4 提高窯頭一次風壓
我們嚴格控制一次風壓力、內外風壓力,目的是保持窯內升溫速率和較高的燒成溫度,且對窯襯不具有傷害性,通過仔細觀察、研究、分析認為是由于一次風機電機使用時間過長,導致電機老化,電流過高,為保護電機,中控操作員不得不開大放風閥,致使一次風壓降低,在窯系統(tǒng)停機檢修時更換了窯頭一次風機電機, 窯頭一次風壓恢復正常,為回轉窯的優(yōu)質高產提供物質保障。
2.4.5 提高二、三次風溫
自投產以來二次、三次風溫一直偏低,給窯的煅燒及下一道工序的安全生產造成了很大的影響,通過技術論證,公司決定對篦冷機冷卻系統(tǒng)進行改造,取得了良好的效果。
為保證一段物料能夠得到充分冷卻,且又為窯內提供充足的風量,我們將一、二室平衡風機由原來的75kW更為90kW,一、二室三臺活動充氣梁風機電機由原來75kW、90kW改為90kW、110kW,五臺風機改造后,為采取厚料層操作創(chuàng)造了有利條件,控制一段篦床料層厚度在600-800㎜,二段篦床料層厚度在500-700㎜,一段一室風壓控制在6000-6500Pa,二段五室風壓控制在3200-3600Pa,這樣操作可以使二風溫控制在1050-1150℃,三次風溫控制在830-950℃左右,有利于煤粉的完全燃燒,提高熟料燒成溫度;強化熟料的冷卻效果,使出篦冷機熟料溫度達到130℃以下,改善熟料的易磨性,提高水泥磨的產量,降低生產成本。
2.4.6 降低分解爐出口溫度
如果分解爐出口溫度控制過高,液相會提前出現,會在預熱器及窯尾煙室形成結皮,但分解爐出口溫度也不能控制過低,否則易導致物料分解緩慢,生料在分解爐運行速度降低,停留時間延長,增加爐內負擔,使爐內壓差增大,造成分解爐塌料,從而造成窯內熱工制度不穩(wěn)定。為此適當降低分解爐出口溫度,溫度由890-910℃調整到870-890℃,使入窯物料表觀分解率由92%~95%降低到90%~92%,防止液相提前出現形成蛋核,影響窯系統(tǒng)安全運行。
2.4.7 減少窯系統(tǒng)漏風,提高熱效率
首先加大了對預熱器系統(tǒng)各級外漏風地處理,如人孔門、翻版閥蓋、檢修孔、以及澆注料的澆注孔、煙囪帽等都用礦棉和玻璃水堵之;其次對因燒損而造成的內漏風的翻板閥堅決更換;第三大修時對因使用周期過長且燒損嚴重變形C3、 C4、C5 的內筒進行更換,使氣固兩相在旋風筒內的運動軌跡不產生紊亂,提高了旋風筒分離效率和預熱器的換熱效率。
2.4.8 適當提高窯速
窯速過慢,窯內物料填充率高,影響窯內通風,不利于煤粉充分燃燒,物料與熱氣體熱交換差,預燒不好,生料黑影就會逼近窯頭,窯內熱工制度稍有變化,極易跑生料,這時即使增加喂煤量,由于窯內料層厚,燒成帶溫度回升也很緩慢,容易出現短火焰急燒;當控制參數不當有蛋核形成時,物料在窯內停留時間越長,越有利于蛋核的長大。投料量365t/h時窯速由3.80-3.85r/min提高到3.90r/min以上,這樣有利于減少窯內物料填充率,增加窯內通風,使煤粉充分燃燒,防止窯尾局部出現高溫,液相提前出現形成蛋核;同時有利于新生CaO和SiO2反應活性提高,提高燒成速率,生成晶格細小的、發(fā)育良好的阿利特晶體,提高熟料強度。
3.效果
通過強化窯系統(tǒng)精細化管理,優(yōu)化工藝操作參數調整等措施,回轉窯產量由5300—5450 t/d提高到5600—5700 t/d,2010年上半年共生產熟料93萬多噸,超額完成集團公司下達生產任務指標,熟料綜合燒成電耗由62.2kWh/t下降到 60.8kWh/t,熟料標準煤耗有108.5kg/t下降到107.2kg/t,熟料fCaO合格率由75%提高到92%,熟料3d抗壓強度由29.6MPa提高到31.8MPa,熟料28d抗壓強度由54.9MPa提高到57.6MPa,取得了較好的經濟和社會效益。
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