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以重油为燃料的NCC 6000 t/熟料生产线的生料配料与实施

水泥 2009-06-11

　　在水泥生产过程中，生料配料是至关重要的一环，所以才有“煅烧是关键，生料是基础”一说，特别是新建的工厂，选择合适的配料方案至关重要。有时即便是配料方案相同，也会因为原材料出产地不同导致烧成温度不同，熟料的矿物组成也会不同，强度也就会有差异，有的甚至相差很多。因此，对生料配料工作要给予充分的重视，通过加强管理，力求为煅烧创造良好的生产条件。
 
　　沙特Najran Cement Company 6000 t/d新型干法熟料生产线于2007年9月建成，笔者有幸全程参与了调试期间的配料工作，现将该生产线配料工作进行总结，以期与同行进行探讨。            
 
　　1 燃料及其化学成分分析
　　试验原料由生产方与调试方人员共同取样，其中石灰石 20kg 、粘土I 10kg 、粘土Ⅱ10kg 、砂岩10kg 、铁矿石10kg ，原材料化学分析平均值见表1。

           

　　(1) 石灰石：石灰质原料在普通水泥生料中的比例占70%左右，其物理化学性质决定了熟料煅烧过程中的碳酸盐分解过程，进而影响固相反应和熟料矿物的形成过程，因此对其特性的检测分析极为重要；由生产方和调试方共同取样，样品为100mm ～200 mm的块状物料，表面粗糙，外观颜色以白色为主夹杂暗红色斑点，有的小块物料呈粉红色。经测定物料含自然水分为l.50%石灰石品位较好，CaO含量大于控制指标49.00%；MgO含量3.52%，基本合格；SiO2的含量2.93%，偏高，有可能对配料及熟料性能带来影响。
 
　　(2)粘土：粘土主要成分为游离二氧化硅、碳酸钙、钾长石和多水高岭石等，粘土为表层粘土和深层粘土，外观颜色淡黄、粉状，物料含水分为6%。Al2O3、SiO2含量均分别大于控制指标l4%和55%；SO3含量较低；钾含量较高导致碱含量升高，为满足试生产要求，必须注意选择碱金属含量低、氯离子含量低的粘土矿层。
 
　　(3)砂岩：SiO2的含量为62.25%，含量偏低。
 
　　(4)铁矿石：粒度较小，颜色暗红，铁主要以Fe2O3的形式存在，含量为62.01%，符合质量控制指标60%的要求。
 
　　(5)生产中使用重油做燃料，重油是原油经过提炼后的副产品，呈黏稠状，颜色呈淡黑色，使用前需进行加热至温度140℃
 后分别送到窑头和窑尾使用。由于仪器设备有限，暂时未对重油进行化学全分析，以下数据由外方提供：全硫含量3.7%，重油发热量44475kJ/kg，灰分1%， 50℃ 的密度 0.955 kg/L，水分0.5%。
 
　　2 配料计算
　　(1)生产能力：6000t/d熟料。
　　设计熟料率值：KH0.90±0.01；SM2．80±0.10；IMl.50±0．10
　　(2)原料配比见表2。

　　(3)率值见表3。

　　(4)生、熟料化学成分见表4。

                                     
 
　　3 原料的易磨性与生料的易烧性
　　3.1原料的易磨性
　　(1)易磨性是决定生料磨单位电耗及产量的一个主要因素,易磨性指标有两点应用：一方面根据易磨性试验的结果标定、核算磨机产量，正确地选择磨机规格；另一方面根据各配合原料之间的易磨性差别和各原料化学反应特性，可综合考虑确定生料粉磨工艺方案。
 
　　(2)根据理论计算出的配料量，测算原料的易磨性（表6）。

　　(3)试验：易磨性试验按中国JC/T734-96方法进行。按所测得邦德功指数将物料易磨性分为A、B、C、D四个级别，各级功指数范围分别为：A<10kWh/t；10 kWh/t<B<12 kWh/t；12 kWh/t<C<14 kWh/t；D>14 kWh/t。
 
　　由原料易磨性数据(表6)可以看出：(1)生料的易磨性指数分别为l3.22 kWh/t和12.87kWh/t，属于C级，较难磨；(2)易磨性试验方法是模拟闭路粉磨工艺制定的方法，它不能单独控制各种物料的细度，当配合原料之间易磨性差别较大时有失可靠性；(3)上述两种生料中比较难磨的组分是砂岩中的游离二氧化硅，工艺设计时应引起注意的问题是生料的均化措施。
 
     3.2 生料的易烧性
　　生料的易烧性试验结果见表7。

　　4 工艺优势与操作对策
　　4.1重油燃烧器的工艺优势
　　以上两组方案中，目前以方案二为主配料方案，方案一作为补充配料方案。配料方案根据国内经验设计，由于本条生产线用重油做燃料，煅烧工艺与国内生产经验存在差异，例如：(1)重油在锅炉内被加热和加压并通过自动控制回路把温度调整到
260℃ 和压力调整到3.5～4.0 MPa，后分别被送到窑头和窑尾，经过计量装置后送至燃烧器；(2)重油燃烧器采用拢焰罩，使夹带于气流中的重油不能任意发散而产生“盆状效应”，火焰形状更加合理，避免窑头高温，明显地降低了窑内的最高温度，有效地避免了局部高温，使温度分布更加均匀，从而很好地起到了加强煅烧和保护窑皮的双重作用。
 
　　4.2  旁路放风系统的作用 
　　针对原料中碱、氯等有害成分较高，采用了窑尾旁路放风技术，即在窑尾上升烟道上开设放风口，由带变频调速装置的旁路放风风机抽取窑内热风，通过降温、除尘后排入大气，旁路放风收下的粉尘用单仓泵打到专门的窑灰仓，通过生料配料入库均化。实践证明，旁路放风系统能有效预防有害成分造成的窑尾结皮问题，且调节操作方便，稳定了烧成系统正常的运行。
 
　　4.3　质量控制对策
　　原材料成分的均匀性对系统产量、质量都有很大的影响。(1)特别是石灰石露天开采，当地风沙大，导致石灰石中SiO2含量波动较大，后经过改造在输送石灰石皮带中转站下料口处增加箅子过滤细沙，问题得到解决。(2)由于当地对炸药控制很严格，审批复杂，试生产初期石灰石的开采使用钩机人工作业，生产量小，经常生料库被拉空停窑，并且达不到合理搭配开采的要求。我们就从石灰石圆形堆场加强质量控制，分区取样分析，要求取料机搭配取料。(3)同时我们要求荧光分析岗位对入库生料加强质量控制，烧成中控配合，在投料前48 h开始生料循环，控制入预热器的生料成分标准偏差：CaO≤±0．25%，SiO2≤±0．2%，Fe2O3≤±0.1%。
 
　　4.4  生料细度的调整
 　　考虑到大窑正常投料后预热器飞扬量的增加(愈细排放废气带走生料量愈多)，细度控制在12%～14%(80μm筛孔筛余量)，最初值设定在8%～12%(80μm筛孔筛余量)。
 
　　4.5 fCaO的控制
　　在大窑投料初期热工制度发生较大变化造成fCaO连续超标时，采取了包括限产在内的应急处理措施，并做好出厂熟料的分批次物理、化学检验，积累数据，为后来的72h成功达标验收测试奠定了基础。
 
　　4.6  实际的生料易烧性
　　从生料易烧性试验看所用原料的煅烧活性不太好，然而实际生产中使用发热量为44475kJ/kg的重油使生料的易烧性大大改善，KH和3 d、28 d抗压强度也得到很大提高，见表8。

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