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2018年05月16日 11:08:03
2500t/d 线实现3500t/d生产运行的几大举措

 

 

(宁波科环新型建材股份有限公司,浙江余姚315400 )

0 前 言
    我公司2500t/d熟料生产线自投产后运行状态一直较好,产量在3200t/d左右,2012年共生产熟料107万t。在市场竞争愈来愈激烈的环境下,必须尽可能再提高产量,以实现生产成本的进一步降低,从而获得更高效益而利于企业的生存。因此2013年公司提出了年产熟料110万t、日产达到3500t以上的更高目标。经过采取一系列的精细化管理举措,使这一目标得以顺利实现。2013年该2500t/d生产线全年共生产熟料108.8万t(因7月和12月受省水泥协会节能减排要求停产,否则是完全能够完成年初制定的110万t的目标的——作者注),最高月平均产量达到了3574t/d(8月)和3593t/d(10月)的超高水平。

1 稳定原料、燃料质量
   (1)把好原燃料的采购质量关。我公司没有原料矿山,生产所需的原料均为外购,因此进厂原料质量的波动对生产的影响比较大,特别是近年来国家对石灰石资源开采的控制,对我公司石灰石的稳定供应和质量控制带来了前所未有的压力。为此,公司组织化验室和采购人员直接进入原料供应基地实地考察,了解矿山的赋存情况和矿石的质量变化情况,对所选择的重要供应点派驻人员定点跟踪控制,同时对供应商提出明确的质量要求,从而对进厂原料的质量波动情况做到心中有数,形成了质量控制的超前意识。在燃料供应方面,公司领导亲临燃料供应现场,考察原煤供应现状,与各原煤供应商进行招标谈判,根据实际情况,确定原煤供应品种,并对原煤的水分、灰分、挥发分等指标提出明确要求,按此实施后解决了长期存在的原煤质量波动大的问题。生产用石灰石等原燃料的采购质量要求见表1。


   (2)重视原燃料的预均化。我公司设有石灰石、砂岩、原煤三个预均化堆场,为了充分发挥预均化堆场对原料、燃料的均化作用,要求堆取料机岗位工必须严格按规范操作,严格实施定点堆料。实践表明,精细规范的管理,能够弥补我公司原燃料供应质量不稳定的负影响,从而达到入窑生料质量和入窑炉燃煤质量的均匀稳定,为窑系统热工制度的稳定创造有利条件。
   (3)在煤粉仓中安装破拱装置。该线的两个煤粉仓长期来下煤不顺畅,经常出现断煤或跑煤现象,严重破坏窑热工制度的稳定性。对此曾采取了许多办法,但一直没有能够得到很好解决。后从相关技术资料中得到启发,我们自制了一个鱼刺状构件的破拱装置并安装在煤粉仓的锥部。这一破拱装置结构虽然简单但破拱效果十分显著,安装后煤粉仓下煤顺畅,为稳定窑系统热工制度和提高窑产量创造了条件。

2 制定适宜的配料方案并充分利用工业废渣
   (1)摸索适宜的配料方案。为适应客户要求,我公司生产的水泥3d强度较高,因此一直采用高饱和比配料方案,但饱和比也不可过高。操作中发现,当熟料KH 值大于0.97时,生料易烧性变差,窑头飞砂较大,容易损伤窑皮,火焰温度降低,熟料f-CaO升高,此时不得不实施减产运行并进行调整处理。因此,考虑兼顾熟料3d强度和生料易烧性,我们控制熟料的KH 值为0.93~0.95。此外,为了控制水泥水化热需控制熟料中C3A的含量,我们选择熟料的铝氧率(IM)为1.4~1.5,硅酸率(SM)2.5~2.7。
   (2)扩大利废,进一步降本增效,并为地区环境保护作贡献。我公司生料配料中使用了四种工业废弃物——铜矿渣、钢渣、工业污泥、粉煤灰。其中污泥是附近200多家小型电镀厂排出的废物,含有多种重金属,未经处理排放或填埋都会对环境造成严重的污染。而将这些污泥进行资源化的利用,这一举措在本地区具有明显的社会效益,意义非凡。
     污泥中虽然含有多种重金属,但其主要成分还是黏土质和水分,我公司把它作为生产原料利用,从石灰石皮带输送机中计量均匀加入,其加入量约为原料总量的1.5%(干基)。由于污泥的加入量只有原料总量的1.5%,因此无论哪种重金属,在熟料中的含量都属微量范畴,且有些重金属已被固溶在熟料矿物中,危害得到了很大的消解。而且据前人的研究表明,有些重金属在熟料中的含量不超过1%时还具有矿化剂的作用,对熟料的烧成是有利的,而对熟料的性能则无不利的影响。我公司的生产实践也证明,掺入污泥后改善了生料的易烧性。另外所用钢渣中Fe2O3和CaO含量都比较高,它可代替铜矿渣作铁质原料,同时也代替了部分石灰石,降低了生产成本;而且钢渣中的CaO有相当部分以硅酸盐矿物CS 或C2S 的形态出现,在熟料的煅烧过程中,起到了“晶种”作用,促进了熟料矿物的形成,对熟料的煅烧十分有利,并且降低了能耗。

3 优化工艺参数,精细操作
   (1)生料细度放粗,提高立磨产量。因钢渣的易磨性差,配入钢渣后立磨的产量下降幅度较大,由配钢渣前的240t/h下降到配钢渣后的225t/h,不能满足旋窑提高产量后的生料量需求。分析认为,钢渣比其它原料难磨,因此生料中的粗颗粒大部分为钢渣铁沫子;在煅烧过程中,这些钢渣铁沫子很容易进入液相,对生料的易烧性不应有太大的负影响。因此,只要控制生料0.2mm筛余2%或略大于2%,在此前提下可放宽0.08mm的筛余至20%,从而能使立磨产量大大提高。生产结果表明,这一方案完全可行。放宽0.08mm的筛余指标后,立磨产量能稳定在240t/h以上,从而满足了旋窑生产的需求,而且每天还能在用电高峰期避峰停磨2h。
   (2)高温挂窑皮。高温挂窑皮在业内已经成为共识,其所挂窑皮的致密度高,整体性好,停窑也不会脱落,但问题是怎么操作。经摸索我们的操作措施如下:
     ① 挂窑皮的配料方案应该同正常料,如果用低饱和比或低硅酸率的料,则无法实施“高温”挂窑皮。
     ②“高温”的准确把握,就是当物料在即将到达烧成带时要把窑头火焰烧亮至耀眼,此时烧成带筒体温度可能达到400℃左右,此时不可吹风冷却筒体,因待物料进入烧成带形成第一层窑皮后,随着窑皮的成长筒体温度就会慢慢降下来。
     ③ 挂窑皮时要选择合理的窑速和喂料量。对我们这条2500t/d 生产线而言,挂窑皮期间喂料量控制180t/h左右,窑速3.0r/min(实测)。相对于180t/h的喂料量来说,3.0r/min 的窑速比正常窑速略低,这样窑内物料的填充率稍高,料压也稍高,窑系统煅烧温度高,对提高窑皮的致密度有利。如果采用低喂料量、低窑速挂窑皮,则易出现长厚窑皮且会出现凹凸不平,甚至长窑圈,对以后的煅烧和产量的发挥有较大的影响。
    ④ 挂窑皮持续时间约为2个班,期间煤管应固定不动,这样窑皮挂得平整而自然。
    ⑤ 窑皮的长度和厚度控制应适当。其中:窑皮的长度应与火焰的长度及各系统的拉风相适应。
    挂窑皮时只要把火焰调整好,窑皮自然地能长成多长就让它长多长,不必刻意作控制,我公司的窑皮长度为18~20m;窑皮的厚度则与火焰的宽度有关,而火焰的宽度又与所用的燃烧器有关。我公司目前使用的是河南奥通公司生产的新型燃烧器,在挂窑皮时我们把火焰调至适宜的形状,就可控制窑皮厚度处于150~200mm的合适厚度。若窑皮厚度大于200mm,对保护窑衬固然好,但窑内烧成带的空间就会缩小,对提产不利。其实,衬砖的寿命不完全取决于窑皮的厚度,更重要的是窑皮的牢固度和平时对窑皮的保护,再厚的窑皮,如果经常脱落,衬砖寿命也不会长。
   (3)正常运行时较高窑速控制。窑速的高低决定了物料在窑内的停留时间和填充率,而物料的停留时间很难用公式计算,但窑转速愈快物料在窑内的停留时间肯定愈短。另一方面物料在烧成带要有足够的停留时间才能完成熟料矿物晶体的生成、成长、完善的过程,而这一过程所需的时间又与烧成带的温度有关。以前人所做的试验为例:温度为1400℃时,该过程需时30min;当温度为1425℃时,这一过程只需15min就能完成。我公司窑内烧成带温度比较高,从火焰的亮度判断,估计火焰温度在1600℃以上,因此相应的物料温度可以达到1450℃以上,按上述试验数据推算,物料在烧成带的停留时间有10min以上就够了。据此,我们把窑速确定为4~4.2 r/min(实测数)。此外,由于火焰温度较高,窑速快又使物料在烧成带被带起的高度也较高,物料在窑内铺得比较开,即使在窑产量达到3500t/d 的情况下,料层也不显得过厚,熟料f-CaO及升重合格率都比较高。显然,对我们这条线而言,控制窑速在4~4.2r/min的较高水平是合适的。
   (4)窑尾烟室温度控制。随着窑产量大幅度提高,窑内风速必然也相应提高,这时窑尾烟室温度不可按原产量时的1000℃+50℃来控制,而需适度提高。经生产实践的不断摸索,把窑尾温度控制在1100℃以下。这种窑尾温度偏高与窑头煤粉不完全燃烧所造成的窑尾温度高的情况不同,窑尾烟室不会因此而结皮。
   (5)入窑物料表观分解率。通常认为入窑物料分解率为90%~95%比较好,但我们一直控制在95%左右的较高水平,系统运行良好且可减轻窑内的煅烧压力。我们也曾试图降低分解率,但运行效果不好。故别人的经验可以借鉴,但不可完全照搬。
   (6)分解炉出口温度和入窑物料温度控制。这二个温度控制都非常重要,其中分解炉出口温度控制应与入窑物料分解率相适应。我公司一直控制分解率为95%左右,因此分解炉出口温度的适宜范围是880℃±10℃,低于860℃或高于900℃都不行;而入窑物料温度则控制在870~880℃范围,如果长时间超过890℃,C5锥部和下料管、烟室就有结皮的可能。操作控制中,决不允许出现入窑物料与分解炉出口的温度倒挂现象。
   (7)C1出口温度及负压控制。高产量必须高风量,高风量就必须有高抽力。因此当窑产量大于3500t/d时,C1出口负压大于7500Pa。因产量一直运行在较高水平,所以C1出口温度正常控制值为320~330℃,相对也较高。
    (8)熟料冷却。我公司的篦冷机虽经多次改造,但因2012 年的窑产量就是设计产量的128%,2013年产量再进一步提高至3500t/d,因此就冷却能力而言,按理改造后篦冷机也不可能达到3500t/d。然而实际的运行结果是:在窑产量达到3500t/d时,篦冷机依然能够承受,出篦冷机熟料很少红块,出料温度仍然可以控制在105℃以内,且篦冷机能正常稳定运转。分析认为,篦冷机的实际冷却效果与熟料的结粒状况有很大的关系,熟料结粒好,通风阻力小,且风能在料层中均匀分布,篦冷机的冷却能力就能超常发挥。而我们在制定配料方案时就已考虑了适宜的液相量,在操作上考虑了火焰温度与窑速的匹配,使得出窑熟料结粒良好,从而保证了篦冷机在窑超高产时仍能使熟料得到有效的冷却。
    (9)窑头火焰的调节。窑头煤粉燃烧状态是窑系统能否正常运行至关重要的一环,因只有窑头煤粉燃烧状态良好才能消除窑内后结圈和窑尾的结皮,才能保证窑的高产和优质。操作中首先是窑头火焰温度一定要高,任何时候都要保持火焰有足够的亮度,判断方法是肉眼不能盯着看火;其次,煤粉必须在燃烧带内完全燃烧,不能形成两段火焰,判断方法是主窑皮界线明显;其三,煤管方位、角度要适宜,以保持火焰不冲料,不扫窑皮;其四,火焰宽度以控制窑皮厚度150~200mm为宜。
    (10)三次风的控制。因我们的三次风闸门已损坏,现就在闸门下方砌一道挡墙代替,相当于闸门开度约50%。这样在窑高产量时感觉还可以,但当窑况不太好或其他因素需要低产运行时,不能通过改变三次风管闸门的开度来调节窑内通风量。
    (11)在正常生产过程中,生料喂料量和窑头煤粉喂入量一般不会频繁变动;没有特殊情况时,窑头火焰、窑速、高温风机转速等也不必变动,因此,窑系统操作的重点就是围绕分解炉参数优化的加煤减煤操作。为力保窑热工制度稳定,实现高产优质,分解炉加煤减煤操作时,一要有预见性,观察温度的变化走势,有超前意识地进行操作;二是加减幅度一定不能大,要尽可能使参数的波动范围控制在5~10℃的范围内。此外,要定期对窑系统内各关键部位进行清理积灰,以减小系统阻力,稳定热工制度,确保窑系统长效稳定的产能发挥。

4 成效和体会
   (1)精细化管理成效。通过管理的精细化,操作参数的优选化,以及设备的精细维护和必要的技改,加上操作工的精心作业,2013年窑系统运行又创新高,见表2。

表2  2013 年窑产量统计


   (2)一点体会。目前,国内大部分2500t/d生产线能实现~3000t/d的生产运行,而我们最近已达到3500t/d的稳定运行,使其生产潜能得以充分开挖。
     但要达到这样的超高产量运行,是需要一些前提条件的。首先,其生料、燃料的质量成分必须稳定,且其流量也必须稳定,否则就无法保证窑内热工制度的稳定; 其次,篦冷机的冷却能力是提高窑产量的瓶颈所在,但只要做到熟料结粒良好,篦冷机的冷却能力能够得到超常发挥;第三,必须要有精细化的管理和精细化的操作,否则难以实现高产和超高产的生产运行。

作者:韩建华,叶鑫淼,何峰,殷学明  出处:水泥工程  
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