國家科委 、 國家建材局為地方水泥企業推薦的14 項綜合節能技術中 , 應用最廣泛的是生料微機配料, 使用後都有一定效果, 但也有相當數量企業的生料質量特別是成分的穩定仍沒有完全過關。我們認為要發揮生料微機配料的作用並達到預期效果 , 必須抓住五個要素 ,現逐一分述之。

1 原燃料成分的基本穩定

原燃料的成分怎樣才算基本穩定?簡單說來石灰石中的 CaO , 其標準偏差≯2. 3%、粘土中的 SiO 2的標準偏差≯5. 6%、 煤的灰分的標準偏差 ≯5. 4%時則可說是基本穩定。生料微機自動配料的控製係統中的計量裝置都是以重量為基準的配料設備 , 顯然, 即便計量裝置的誤差很小, 但由於被計量的物料成分波動很大 , 要實現成分的準確配料是不可能的。

2 取樣代表性

取樣必須具有代表性 , 即在某一時間間隔內, 從生料料流中取得的供分析的生料試樣, 必須能夠代表該段時間內生料整體的化學成分和物理性能 。取樣在立窯水泥廠中常用的方法是鋼絲彈樣法 。該法雖然簡單易行, 但屬於點取樣方式 。 由於螺旋輸送機的磨損程度、開孔位置及大小 、鋼絲插入深度、空氣流動等因素均對取樣代表性有很大影響 , 使用中必須考慮如何消除這些因素的影響。有些工廠取的是瞬時樣,則更不能說明生料庫內的總體成分。

為了使取樣具有較好的代表性 , 國內引進的水泥廠中的生料質量控製係統普遍使用自動或半自動取樣器。 如冀東水泥廠所采用的全自動取樣器 ,不但有一套很好的縮分、攪拌 、取樣裝置, 而且是自動彈射取樣。中國建築材料科學研究院等單位在借鑒國外裝備的基礎上 , 結合中小水泥廠的特點 , 研製成功了帶自動攪拌裝置的橫向取樣和垂直取樣的小型半自動取樣器, 克服了傳統的鋼絲彈樣法的弊端 , 有良好的取樣代表性 。

此外 , 對原燃料取樣時 , 同樣有取樣代表性的問題。如取樣方法欠當 、取樣人員責任心不強, 任意取一塊( 或一部分) 料分析, 以此代表整個料場( 倉) 料的化學成分 ,是不可能準確的 。 再以此成分作為配料的依據,怎麽能保證出磨生料成分的合格 ?

3 計量設備的定量精度

在水泥微機配料的成分控製係統中 , 主要由兩大部分組成 : 微機和計量設備 。 微機部分必須性能穩定、功能完備 、 可靠性高、控製特性良好 、 計算程序貼近並滿足生產工藝的要求。對配料係統的主體設備— — —秤的計量精度則也應有嚴格的要求。除了能保證有足夠的計量精度外, 還應有良好的受控性 。 這是因為成分配料控製的基點是建立在對原燃料成分的遞推上的, 然後才能得出新的配比。圓盤喂料機、簡易皮帶秤和普通翻鬥秤等的下料量都是由人工按微機指示調節, 因而不適合在閉環係統而隻能在開環係統中使用 。

國內地方水泥企業大多采用恒速皮帶秤 、 調速皮帶秤、鬥式秤等計量裝置 , 按重量法進行配料 。在原材料成分分析準確的前提下 , 計量秤應具有較高的準確度, 並有保證得到物料配比正確的能力 。

3. 1 影響計量秤準確度的因素

( 1) 物料: 被計量的物料如粒度過大 , 則對恒速秤產生太大的衝擊力, 對調速秤也將增加皮帶的運行阻力, 甚至產生卡堵現象 。水分過大時 , 還會使物料粘附在皮帶上 ,從而引起大的零點漂移 。

( 2) 傳感器 : 盡量安裝在振動較小、環境溫度和濕度變化不大的場合 , 並避免定向熱源 、風源、強磁場、強電場的影響, 信號輸出線一般不要長於 30m ,否則應采取相應措施 。

( 3) 機加工部分: 稱量框架 、 稱量托輥、主從滾筒等應確保加工精度和安裝精度 。寬度一定、 厚薄均勻、兩邊環長相等 、柔性好的皮帶等均有利於計量準確度的提高 。

( 4) 配套設備: 對於恒速秤 , 應選用額定K8凯发登录入口兩倍於秤的電振機, 以使其給料特性在較寬的範圍內平直 。 采用從動輪受料方式 ,保持落料點位置固定不變、 落差控製在 30mm 以內 , 且應降低電網電壓波動, 並避免料倉物料重量直接作用到電振機料槽上,否則對電振機的給料特性會有極大影響 。

對於調速秤使用的給料鬥 , 應注意減小物料粒度。實踐證明 , 大塊物料還經常分布在給料鬥的四角, 並發生卡堵 , 增加皮帶運行阻力, 引起皮帶張力變化 ,從而帶來大的計量誤差 。

3. 2 檢測與標定

應製訂操作規範 , 派專人經常檢測。內容包括:動態零點 、線性度和重複性 , 並定期實料標定。采用實料標定是檢驗計量控製係統性能的最有效 、 最直觀的手段 。

3. 3 維護與操作

崗位操作人員應對皮帶秤進行維護管理 , 如對荷重傳動器、秤架、支點等關鍵部位保持清潔, 對各傳動部件應保持良好的潤滑狀態。從事該崗位的人員, 應通過一定的技術培訓, 了解秤的原理 , 熟悉秤的結構, 清楚影響碳酸鈣滴定值波動的因素, 掌握正確的操作方法 , 並能根據生料成分與具體的原料和設備特點 ,及時調整物料的配比。

4 成分分析結果的準確可靠

成分分析的結果是水泥微機配料的調整依據 , 因此其結果準確與否是使用好生料微機配料技術的關鍵。 目前在水泥生產的質量控製中,大多數水泥廠生料的質量控製依然主要靠碳酸鈣滴定值 ( 或氧化鈣值)及氧化鐵量的波動來判定出磨生料和入窯生料的合格率 。 當原料的組分少( 如三組分) 、 成分穩定的情況下,采取這一辦法是可行的。 但隨著原料組分的增多 , 並包括了煤, 僅依靠控製碳酸鈣滴定值( 或氧化鈣值)及氧化鐵量來判定出磨生料和入窯生料的合格率, 則難於達到穩定生料質量和為立窯煆燒創造良好條件的目的 。有不少水泥廠往往出現生料的碳酸鈣滴定值( 或氧化鈣值) 及氧化鐵量的合格率不低,率值偏離卻很大 。 理想的辦法是對生料的三率值在出磨後與入窯前即能作出準確的測定和調整 , 並以率值的合格率來衡量生料的質量 , 其首要條件是尋求一種能夠在很短時間內可以準確分析出包括SiO 2 、Al 2 O 3 、Fe 2 O 3 、CaO 諸成分在內的成分分析儀器。迄今比較成熟、可靠的儀器有 :

( 1) 流動注射生料四成分分析儀

該儀器是以流動注射技術為主要手段的生料四元素( 鈣、矽、 鋁 、 鐵) 分析儀,可在 30min 內提供生料四組分即 CaO 、 SiO 2 、 Al 2 O 3 、Fe 2 O 3 及三率值( 儀器測定隻需 2～ 3min) 。這是一台用屏幕顯示和鍵盤輸入的人機對話方式的微機控製自動分析儀 , 能根據不同類型的生料( 如白生料、半黑生料 、全黑生料) 進行自動配料計算 , 用微機控製整個分析過程及數據處理, 提供未知生料的化學成分、熟料的率值及礦物組成。儀器具有可連續工作 、人員勞動強度低、試劑用量省 、造價低 、維修方便等特點。該儀器以化學法為基礎 , 分析準確度較高 , 測定誤差符合生料管理樣要求, 即 CaO ≤±0. 30%、SiO 2 ≤±0. 25%、Al 2 O 3 ≤±0. 20%、 Fe 2 O 3 ≤±0. 15%。

( 2) X 射線多元素分析儀

該儀器是用同位素激發的 X 射線螢光能譜分析儀 , 可同時直接測定生料粉中的 CaO 、 SiO 2 、Al 2 O 3 、Fe 2 O 3 的百分含量。配備有 386或 486微機、彩顯 、80列打印機, 具有性能穩定可靠 、分析結果準確、 操作使用簡便等特點 。主要技術性能如下 :

a . 測量時間 : 10～ 15min

b . 測量精度( 標準偏差) : S( Al)≤0. 20, S( Si)≤ 0. 25,S( Ca) ≤0. 10,S( Fe) ≤0. 03,S( S) ≤0. 03,S( K) ≤0. 03,S( Ti) ≤0. 03。

( 3) 微機數顯水泥鐵矽鈣鋁鎂自動分析儀

該儀器能快速、準確地測定生料 、熟料和水泥中鐵、矽、鈣、鋁、鎂五元素的百分含量。它采用先進的MCS -51 係列單片機作程序控製 , 並對分析數據進行智能化回歸處理, 由數碼管直接顯示吸光度 、透過率和百分含量 , 結構簡單, 自動化程度高, 操作方便。 也是目前水泥分析的理想儀器。 其主要技術性能如下 :

a . 測量範圍 :

b . 分析誤差 : 符合國家標準和部頒標準對水泥分析誤差的要求 。

c . 分析時間 : 機外熔樣處理成分析母液後, 進入儀器隻需 2min 左右即得結果 。

d . 分析方法 : 采用光電比色法, 由數碼顯示器直接讀取百分含量。

e . 量程範圍 : 0～ 1. 999A ; 0～ 99. 99%。

f . 采樣精度 : 優於 0. 05%.

g . 隨機曲線 : 記憶儲存 ≤ 64隻標樣 , 采用回歸分析 ,建立曲線方程 。

h . 控製方法 : 整機采用微機控製, 可自控也能手控 , 能單測一個元素或任意兩個元素及三個元素聯測。

另據介紹, 鈣鐵煤自動分析儀和新開發的多元素成分分析儀, 有不少水泥廠使用後反映準確及時,使用效果好 。

5 回調入磨原料配比的快速及時———線圖速查法

目前絕大多數采用生料微機配料的水泥企業 ,即使有成分分析儀器的, 也是離線的 , 因此在生料成分偏離目標值時盡可能地根據成分分析結果快速 、及時地回調入磨原料配比 , 以縮短成分波動的時間,確保生料成分的穩定則顯得尤為重要。河南省矽酸鹽學會秘書長劉篤新高級工程師創立的 《水泥生料配料的率值公式法》, 可使前饋配料一次計算成功。無錫高速分析儀器廠的總工程師沈雪明又進一步推出 “回調入磨原料配比的線圖速查法”, 在頻繁調整入磨原料配比控製中能做到快 、準 、簡 、廉 、穩 , 真正實現了率值回調入磨原料配比的快速及時。

( 1) 該法采用的回調原則是固定鐵粉、煤、礦化劑( 螢石 、石膏) 、晶種等的加入量, 隻需通過石灰石及粘土的等回調量 ( 即石灰石的增加量等於粘土的減少量或石灰石的減少量等於粘土的增加量) , 實現回調 KH 值達到目標值 。其優點為:

a . 維持入磨物料的總量 ( 即總配比恒定為100% ) 不變 ,則不致影響磨機的產量和工況。

b . 加煤量恒定 , 即熟料的燒成熱耗恒定, 則能保持立窯的熱工製度穩定 。

c . 毋需變更配( 加) 料設備。

( 2) 線圖速查法雖建立在前饋配料基本合理、石灰石中的 CaO 和粘土中的 SiO ₂ 波動不大的基礎上 ,但實踐證明即使在石灰石中的 CaO 和粘土中的SiO ₂波動為 2%的場合, KH 值仍可控製在目標值±0. 01 範圍內; 如果兩者波動各不大於 3%, 則可控製在 ±0. 02 範圍內。 對大多數水泥廠而言, 很可能是不僅石灰石和粘土的成分在波動 , 而且煤量的變化也是經常的, 使用本法同時調整石灰石 、粘土 、煤量後 ,也仍可將 KH 值控製在目標值±0. 02範圍內 。

( 3) 線圖速查法主要以 KH 值為控製目標 , 回調時生料的 SM 、AM 值會有不太顯著的變化, 如果其值偏離目標值的設計範圍 , 則說明前饋配料比欠合理 ,應修正後再按本速查法執行 。

( 4) 由於該法是固定鐵粉、煤、礦化劑等的加入量 , 隻需通過石灰石及粘土的等回調量 , 來實現回調KH 值達到目標值, 因此要求影響水泥微機配料的前四個要素必須可靠。

( 5)線圖速查法快速、 準確, 對 KH 值波動在0. 75～ 1. 20之間的生料能成功地回調到目標值 , 而且最大偏差可控製在 ±0. 02 以內 , 查取時間也隻需幾秒鍾 。
 

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