探讨（水泥生产）几个生料易烧性问题
水泥 王成河 2021-07-13
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前言
生料易烧性是预测窑系统操作、分析窑况和评价设备性能关键指标，对于生料的易烧性，搞生产的人员都不会陌生，然而我们需要探讨的不是认识上的一般性生料易烧性，而是少有认知的几个因素。
一、名词解释——生料易烧性
所谓生料易烧性就是指生料在煅烧过程中形成熟料的难易程度。它是水泥生料在一定温度下，经过规定时间煅烧后，用测量熟料中游离氧化钙的多少来表示生料的易烧性。f-CaO越低说明易烧性越好，相反f-CaO越高说明生料的易烧性越差。
实验方法：按一定的煅烧制度，对同一重量不同种水泥生料煅烧后，测定f-CaO的含量，用测得的f-CaO含量高低表示煅烧的难易程度。
水泥专家谢克平曾提出的计算公式为：
K=【（3KH-2）n(P+1)】/(2p+10)
式中，K-不同方法计算的易烧性指数；KH，n,p-分别为生料的饱和比、硅酸率、铝氧率。
二、影响生料易烧性的因素有哪些
理论上影响生料易烧性的因素很多，查看相关资料主要的影响因素如下：
（1）生料的化学成分，KH、SM、p值，都能对生料的易烧性产生影响，特别是KH和SM，是造成生料易烧性变化的重要原因。
（2）生料的均匀性和生料粉磨细度，生料均匀性好，粉磨细度细，易烧性好。
（3）生料中次要氧化物和微量元素结晶质，生料中含有少量次要氧化物如MgO、K2O.Na2O等，能够改善生料的易烧性，有利于熟料矿物形成。
（4）原料的性质和颗粒组成，原料中石英和方解石含量多，难烧，结晶粗粒多，易烧性差。
（5）液相量与液相黏度，生料煅烧时，液相出现温度低，数量多，液相黏度小，表面张力小，离子迁移速度大，易烧性好，有利于熟料的烧成。
（6）燃煤的性质，燃煤热值高、煤灰分少，细度细，燃烧速度快，燃烧温度高，有利于熟料的烧成。
以上这些因素本人不否定，但是有些观点不敢苟同，并且有自己的观点。
三、分析各种因素对易烧性影响及其调整思路
实际上对影响生料易烧性的因素很多、很多，事实上也是真实的，问题的关键是真正需要关注的而没关注，不需要关注的反而关注得很认真（当然了这里强调只是个人观点），分析如下：
1.三率值的影响
首先从水泥专家谢克平提出的公式分析。
我们参照KH=0.900，N=2.5O，p=1.6计算，当两个率值不变，只变其中一个值得到的生料易烧性系数如下。
通过计算出的数据可以判断如下：KH越高生料的易烧性越差，N越高生料的易烧性越差，并且0.01的KH波动和0.1的N率波动对生料的易烧性影响基本相同，P值升高对生料易烧性不利。
毫无疑问，率值影响生料的易烧性是明显的，但是人们往往忽视了N值的波动，只关注KH。以前我遇到过不少厂子，我发现有的厂子硅酸率很高，竟然达到3.0以上，也有很低的，低的甚至达到2.0；同时也发现，高硅酸率的KH肯定偏低，同时往往伴随着“飞砂”的存在，硅酸率低KH往往都偏高一点点，并且窑内表现清晰。对着低KH我就在想，这么低的KH为什么就不能高一点呢？对着低N我也在想为什么就不能配N高点呢？（现在已经知道那家配料都有那家配料的特殊性，不管哪家的三率值都有其合理性。最根本的一个体现，3.0以上的硅酸率，KH不会超过0.89，而fCaO的合格率照样不是100%；2.2的N率KH高至0.94，其fCaO的合格率照样不低，这就是合理性。）
然而在2016年我遇到了一个老板，它希望的KH越高越好，以至于fCaO的合格率很低，为了达到老板的要求，我就想到了降低N以此来提高KH，经过多次验证，得出了上面的结论：0.01的KH波动和0.1的N率波动对生料的易烧性影响基本相同，P值升高对生料易烧性不利。
任何一个配料人员都知道KH越高越好，任何一个配料的工作人员也希望把KH配高，事实上，没有全面把握进行配料是不可能达到目的的。
根据经验0.01的KH波动和0.1的N率波动对生料的易烧性影响基本相同，那么在同等条件下是高KH好，还是高N好呢？你想过没有？
实际上配料方案的确定，高饱和，低硅率能够更好的发挥优质高产的作用。
请观察以下数据。
所以说高KH低N的配料，比高硅酸率，低饱和比更合适。
对于铝氧率来讲，三氧化二铁越多液相量越大，对生料的易烧性越有利，三氧化二铁越少则反之。三氧化二铝越多液相量粘度越大，对生料的易烧性则不利，三氧化二铝越少则反之。
2.生料均匀性与细度
生料的均匀性越好，生料易烧性越好，我没有怀疑过，也没有更多的新颖思路，这里不再进行分析，只分析生料细度对易烧性的影响，特别是针对辊压机终粉磨的生料细度。
理论上来讲确实是，细度越细生料的易烧性越好，没有怀疑过。不过有几次不同的实践操作改变了我的这一看法。我们5000t/d生产线公司设备配置是2台生料终粉磨辊压机供一台回转窑，正常生产的情况下每天两台辊压机能够停机1小时。只要各方面配合理合检修，生料辊压机不会影响回转窑生产，但是有时会因为配件或设备的紧急故障保证不了窑的正常煅烧。其中有一次是A辊压机换辊需停机7天，用B辊压机运行生产维持回转窑运行，为了满足回转窑运行，把生料细度放宽至0.08mm的方孔筛筛余24%以上，事实上他并没有影响回转窑煅烧。为了证明生料KH没有改变，我们特意做了统计，事实证明KH没有变化。之后我们又做过几次试验，也没有发现对易烧性有影响。后来我就一直在想是什么原因导致的呢？
事实上辊压机终粉磨生产的生料是以片状或棒状形式存在的，而非球磨机的球状存在于生料中，我在想是不是同样的筛余量辊压机终粉磨就比球磨机的生料细呢？是否是挤压和粉磨产生的效果不一样呢？
经过多次的尝试的结果是一样的，生料细度在放粗至0.08mm的方孔筛筛余28%以下时并没有影响生料的易烧性。相反感觉还变好的趋势。生料终粉磨大家都明白，石灰石粒度对辊压机的产量有影响，当然不是越小辊压机产量越高，而是石灰石粒度越大（我们最大的超过180mm,不影响辊压机产量，但是往往堵下料溜子）产量越高。只是石灰石粒度大对辊压机辊面的磨损大。所以我们对生料细度的控制，是控制生料的0.2的方孔筛筛余不超过3%就可以了，0.08mm的方孔筛筛余20-22%就可以了。
这样的目的是保证正常煅烧的基础上，对生料车间辊压机的磨损和电耗都有好处。
3.生料中的有害成份
生料中的有害成份对生料的易烧性有利，这是仅仅对生料易烧性而言。对熟料强度的影响是三天强度提高，28天强度下降。水化热高，需水量大。
还有的人认为有害成份（MgO、K2 O.Na2 O等）对回转窑的正常煅烧不利（容易结圈）。本人认为理论上液相量大，是容易结圈，但是通过正确操作，调整好燃烧器结圈一样能够避免。请关注“公众微信号“水泥烧成工艺工程师”，阅读《水泥生产回转窑个参数的作用及其调整》，《回转窑正常煅烧的表现和结果》，《回转窑其它控制参数的意义》这三篇文章。”
同样液相量大小对生料的易烧性有利，但是理论上认为对回转窑的正常煅烧不利（容易结圈）本人不敢苟同。液相量大是计算的液相量大，是在同一个规定的温度下计算出的液相量大，很多人往往忽视了一个重要的问题，煅烧过程液相量多少是随温度的变化而变化，温度的又是随生料的易烧性而变化的。易烧性好用煤量低，烧成温度低，液相量相应的不变；易烧性差用煤量多，烧成温度高，相对应的液相量也没增加。所以说液相量大小对生料的易烧性有影响，对回转窑正常煅烧（容易结圈）影响不大。
4.煤粉对生料易烧性和煅烧的影响
煤粉细度越细，燃烧速度越快，窑内温升越高，有利于熟料的烧成，但是对熟料的易烧性好处远远没有想象的那样高。
事实上，挥发份、水份、煤粉的灰份、灰份成份对煅烧的影响远远大于对生料易烧性的影响。相反灰份越高本人经过实践认为对生料的易烧性有利，而不是不利。
理论上挥发份高、水分低，煤粉容易燃烧；挥发分低、水份高煤粉不容易燃烧，对煅烧不利。事实上挥发份、水份的高低，影响的是煤粉的燃点是燃烧速度。然而降低或提高一点点燃点，对于回转窑内的温度来讲，几乎可以忽略不计。或是改变一下操作方式立马就可以对冲燃点的提高与降低的那点影响（燃烧器调整，退出10cm或者调整内外风），所以说，可以说忽略不计。我认为灰分和灰分成份是影响生料易烧性的关键，和大多数人的观点相反，我认为灰分越高，对生料易烧性越有利而不是有害。当然了前提是煤粉的用量要满足煅烧需要的热量，也就是说发热量低的煤，需用的量就大，在不减产的情况下就需要提高入窑入炉煤粉的数量，当提高到一定的程度，燃烧器、煤磨是否还能满足生产需要。过去的经验，没有因为煤的发热量低影响游离钙，往往是因为煤的发热量低影响到煤磨的产量，往往是因为煤粉不够用而减产，而非因为游离钙高而减产。
原因何在，其实道理很简单，煤粉的成份主要是硅、铝，是降低KH的。前边已经讲过降低KH能够提高生料的易烧性，所以说发热量低的煤对煅烧有利，而不是有害。
煤粉的发热量、挥发份、灰份成份、水分对煅烧的影响，确切地说是对火焰形状和耐火砖的影响，而非对生料易烧性的影响。
在前期的几篇文章中（喜欢的请关注“水泥烧成工艺工程师”的微信公众号）专门对回转窑耐火砖的使用周期进行论述。在这里不妨在强调一下煤粉对耐火砖的影响。
前期讲过，如何稳定各带的相对位置，如何确定耐火砖配砖的位置是延长耐火砖使用寿命的关键因素。实际上决定各带位置的关键因素其中就有煤粉这一条。
煤粉的细度决定了燃烧速度，燃烧速度决定了火焰形状；煤粉的水分同样决定燃烧速度（有理论认为煤粉水份遇高温会产生爆炸，对煤粉形成炸裂对燃烧反而有利）和火焰形状。同样挥发份的高低也直接影响火焰形状。不同的煤粉细度、不同的水分、不同的挥发份、不同的发热量会产生不同的火焰形状，不同的火焰形状对煅烧中的各带位置会产生不同影响。当耐火砖配砖一定，实际各带的位置在不断地改变，其耐火砖的性能就不会很好地发挥，就会缩短耐火砖的使用寿命。
四、总结
需要探讨的知识很多，本期重点探讨以下问题：
1.KH和N对生料易烧性的影响谁更大
几乎等同，但是通过降低KH达到提高生料易烧性，在相同的易烧性下，我更倾向于降低N来达到目的，因为降低0.1的硅酸率等同于降低0.01的饱和比，但是降低0.1的硅酸率熟料的C3S远比降低0.01的饱和比高。
2.生料的细度对生料易烧性的影响，远没有想象的大
特别是辊压机终粉磨，当细度达到一定的程度后，对生料易烧性的改变已经影响不大，在考虑综合因素后，可以考虑适当放宽生料细度，没必要追求过细的生料。
3.生料中的有害成份，对生料的易烧性有利，但是不影响回转窑的正常煅烧
生料的有害成份，对易烧性有利，对熟料的28天强度不利，对熟料的需水量不利。有的人认为有害成份多，液相量大，容易结圈，这是不对的，只要是操作得当，有害成份多少并不影响窑皮的形成。
4.煤粉发热量对生料的易烧性有影响，但是它和大部分人想象的矛盾
和大部分人想象的不一样，发热量高，生料易烧性差。发热量低生料易烧性好。
这是由于发热量低煤灰高，能够有效降低KH，所以能改善生料的易烧性。但是煤质的改变往往对窑内耐火砖的使用寿命不利。
总之以上是本人之观点，如有相反的思路可以相互探讨，敬请留言。
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