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國家科委 、 國家建材局為地方水泥企業(yè)推薦的14 項(xiàng)綜合節(jié)能技術(shù)中 , 應(yīng)用最廣泛的是生料微機(jī)配料, 使用后都有一定效果, 但也有相當(dāng)數(shù)量企業(yè)的生料質(zhì)量特別是成分的穩(wěn)定仍沒有完全過關(guān)。我們認(rèn)為要發(fā)揮生料微機(jī)配料的作用并達(dá)到預(yù)期效果 , 必須抓住五個要素 ,現(xiàn)逐一分述之。

1 原燃料成分的基本穩(wěn)定

原燃料的成分怎樣才算基本穩(wěn)定?簡單說來石灰石中的 CaO , 其標(biāo)準(zhǔn)偏差≯2. 3%、粘土中的 SiO 2的標(biāo)準(zhǔn)偏差≯5. 6%、 煤的灰分的標(biāo)準(zhǔn)偏差 ≯5. 4%時(shí)則可說是基本穩(wěn)定。生料微機(jī)自動配料的控制系統(tǒng)中的計(jì)量裝置都是以重量為基準(zhǔn)的配料設(shè)備 , 顯然, 即便計(jì)量裝置的誤差很小, 但由于被計(jì)量的物料成分波動很大 , 要實(shí)現(xiàn)成分的準(zhǔn)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(shí)間間隔內(nèi), 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(shí)間內(nèi)生料整體的化學(xué)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, 但屬于點(diǎn)取樣方式 。 由于螺旋輸送機(jī)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(shí)樣,則更不能說明生料庫內(nèi)的總體成分。

為了使取樣具有較好的代表性 , 國內(nèi)引進(jìn)的水泥廠中的生料質(zhì)量控制系統(tǒng)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。中國建筑材料科學(xué)研究院等單位在借鑒國外裝備的基礎(chǔ)上 , 結(jié)合中小水泥廠的特點(diǎn) , 研制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(tǒng)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(shí) , 同樣有取樣代表性的問題。如取樣方法欠當(dāng) 、取樣人員責(zé)任心不強(qiáng), 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(xué)成分 ,是不可能準(zhǔn)確的 。 再以此成分作為配料的依據(jù),怎么能保證出磨生料成分的合格 ?

3 計(jì)量設(shè)備的定量精度

在水泥微機(jī)配料的成分控制系統(tǒng)中 , 主要由兩大部分組成 : 微機(jī)和計(jì)量設(shè)備 。 微機(jī)部分必須性能穩(wěn)定、功能完備 、 可靠性高、控制特性良好 、 計(jì)算程序貼近并滿足生產(chǎn)工藝的要求。對配料系統(tǒng)的主體設(shè)備— — —秤的計(jì)量精度則也應(yīng)有嚴(yán)格的要求。除了能保證有足夠的計(jì)量精度外, 還應(yīng)有良好的受控性 。 這是因?yàn)槌煞峙淞峡刂频幕c(diǎn)是建立在對原燃料成分的遞推上的, 然后才能得出新的配比。圓盤喂料機(jī)、簡易皮帶秤和普通翻斗秤等的下料量都是由人工按微機(jī)指示調(diào)節(jié), 因而不適合在閉環(huán)系統(tǒng)而只能在開環(huán)系統(tǒng)中使用 。

國內(nèi)地方水泥企業(yè)大多采用恒速皮帶秤 、 調(diào)速皮帶秤、斗式秤等計(jì)量裝置 , 按重量法進(jìn)行配料 。在原材料成分分析準(zhǔn)確的前提下 , 計(jì)量秤應(yīng)具有較高的準(zhǔn)確度, 并有保證得到物料配比正確的能力 。

3. 1 影響計(jì)量秤準(zhǔn)確度的因素

( 1) 物料: 被計(jì)量的物料如粒度過大 , 則對恒速秤產(chǎn)生太大的沖擊力, 對調(diào)速秤也將增加皮帶的運(yùn)行阻力, 甚至產(chǎn)生卡堵現(xiàn)象 。水分過大時(shí) , 還會使物料粘附在皮帶上 ,從而引起大的零點(diǎn)漂移 。

( 2) 傳感器 : 盡量安裝在振動較小、環(huán)境溫度和濕度變化不大的場合 , 并避免定向熱源 、風(fēng)源、強(qiáng)磁場、強(qiáng)電場的影響, 信號輸出線一般不要長于 30m ,否則應(yīng)采取相應(yīng)措施 。

( 3) 機(jī)加工部分: 稱量框架 、 稱量托輥、主從滾筒等應(yīng)確保加工精度和安裝精度 。寬度一定、 厚薄均勻、兩邊環(huán)長相等 、柔性好的皮帶等均有利于計(jì)量準(zhǔn)確度的提高 。

( 4) 配套設(shè)備: 對于恒速秤 , 應(yīng)選用額定流量兩倍于秤的電振機(jī), 以使其給料特性在較寬的范圍內(nèi)平直 。 采用從動輪受料方式 ,保持落料點(diǎn)位置固定不變、 落差控制在 30mm 以內(nèi) , 且應(yīng)降低電網(wǎng)電壓波動, 并避免料倉物料重量直接作用到電振機(jī)料槽上,否則對電振機(jī)的給料特性會有極大影響 。

對于調(diào)速秤使用的給料斗 , 應(yīng)注意減小物料粒度。實(shí)踐證明 , 大塊物料還經(jīng)常分布在給料斗的四角, 并發(fā)生卡堵 , 增加皮帶運(yùn)行阻力, 引起皮帶張力變化 ,從而帶來大的計(jì)量誤差 。

3. 2 檢測與標(biāo)定

應(yīng)制訂操作規(guī)范 , 派專人經(jīng)常檢測。內(nèi)容包括:動態(tài)零點(diǎn) 、線性度和重復(fù)性 , 并定期實(shí)料標(biāo)定。采用實(shí)料標(biāo)定是檢驗(yàn)計(jì)量控制系統(tǒng)性能的最有效 、 最直觀的手段 。

3. 3 維護(hù)與操作

崗位操作人員應(yīng)對皮帶秤進(jìn)行維護(hù)管理 , 如對荷重傳動器、秤架、支點(diǎn)等關(guān)鍵部位保持清潔, 對各傳動部件應(yīng)保持良好的潤滑狀態(tài)。從事該崗位的人員, 應(yīng)通過一定的技術(shù)培訓(xùn), 了解秤的原理 , 熟悉秤的結(jié)構(gòu), 清楚影響碳酸鈣滴定值波動的因素, 掌握正確的操作方法 , 并能根據(jù)生料成分與具體的原料和設(shè)備特點(diǎn) ,及時(shí)調(diào)整物料的配比。

4 成分分析結(jié)果的準(zhǔn)確可靠

成分分析的結(jié)果是水泥微機(jī)配料的調(diào)整依據(jù) , 因此其結(jié)果準(zhǔn)確與否是使用好生料微機(jī)配料技術(shù)的關(guān)鍵。 目前在水泥生產(chǎn)的質(zhì)量控制中,大多數(shù)水泥廠生料的質(zhì)量控制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(dāng)原料的組分少( 如三組分) 、 成分穩(wěn)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 , 并包括了煤, 僅依靠控制碳酸鈣滴定值( 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, 則難于達(dá)到穩(wěn)定生料質(zhì)量和為立窯煅燒創(chuàng)造良好條件的目的 。有不少水泥廠往往出現(xiàn)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后與入窯前即能作出準(zhǔn)確的測定和調(diào)整 , 并以率值的合格率來衡量生料的質(zhì)量 , 其首要條件是尋求一種能夠在很短時(shí)間內(nèi)可以準(zhǔn)確分析出包括SiO 2 、Al 2 O 3 、Fe 2 O 3 、CaO 諸成分在內(nèi)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(shù)為主要手段的生料四元素( 鈣、硅、 鋁 、 鐵) 分析儀,可在 30min 內(nèi)提供生料四組分即 CaO 、 SiO 2 、 Al 2 O 3 、Fe 2 O 3 及三率值( 儀器測定只需 2～ 3min) 。這是一臺用屏幕顯示和鍵盤輸入的人機(jī)對話方式的微機(jī)控制自動分析儀 , 能根據(jù)不同類型的生料( 如白生料、半黑生料 、全黑生料) 進(jìn)行自動配料計(jì)算 , 用微機(jī)控制整個分析過程及數(shù)據(jù)處理, 提供未知生料的化學(xué)成分、熟料的率值及礦物組成。儀器具有可連續(xù)工作 、人員勞動強(qiáng)度低、試劑用量省 、造價(jià)低 、維修方便等特點(diǎn)。該儀器以化學(xué)法為基礎(chǔ) , 分析準(zhǔn)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(fā)的 X 射線螢光能譜分析儀 , 可同時(shí)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(jī)、彩顯 、80列打印機(jī), 具有性能穩(wěn)定可靠 、分析結(jié)果準(zhǔn)確、 操作使用簡便等特點(diǎn) 。主要技術(shù)性能如下 :

a . 測量時(shí)間 : 10～ 15min

b . 測量精度( 標(biāo)準(zhǔn)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(jī)數(shù)顯水泥鐵硅鈣鋁鎂自動分析儀

該儀器能快速、準(zhǔn)確地測定生料 、熟料和水泥中鐵、硅、鈣、鋁、鎂五元素的百分含量。它采用先進(jìn)的MCS -51 系列單片機(jī)作程序控制 , 并對分析數(shù)據(jù)進(jìn)行智能化回歸處理, 由數(shù)碼管直接顯示吸光度 、透過率和百分含量 , 結(jié)構(gòu)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(shù)性能如下 :

a . 測量范圍 :

b . 分析誤差 : 符合國家標(biāo)準(zhǔn)和部頒標(biāo)準(zhǔn)對水泥分析誤差的要求 。

c . 分析時(shí)間 : 機(jī)外熔樣處理成分析母液后, 進(jìn)入儀器只需 2min 左右即得結(jié)果 。

d . 分析方法 : 采用光電比色法, 由數(shù)碼顯示器直接讀取百分含量。

e . 量程范圍 : 0～ 1. 999A ; 0～ 99. 99%。

f . 采樣精度 : 優(yōu)于 0. 05%.

g . 隨機(jī)曲線 : 記憶儲存 ≤ 64只標(biāo)樣 , 采用回歸分析 ,建立曲線方程 。

h . 控制方法 : 整機(jī)采用微機(jī)控制, 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(lián)測。

另據(jù)介紹, 鈣鐵煤自動分析儀和新開發(fā)的多元素成分分析儀, 有不少水泥廠使用后反映準(zhǔn)確及時(shí),使用效果好 。

5 回調(diào)入磨原料配比的快速及時(shí)———線圖速查法

目前絕大多數(shù)采用生料微機(jī)配料的水泥企業(yè) ,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(biāo)值時(shí)盡可能地根據(jù)成分分析結(jié)果快速 、及時(shí)地回調(diào)入磨原料配比 , 以縮短成分波動的時(shí)間,確保生料成分的穩(wěn)定則顯得尤為重要。河南省硅酸鹽學(xué)會秘書長劉篤新高級工程師創(chuàng)立的 《水泥生料配料的率值公式法》, 可使前饋配料一次計(jì)算成功。無錫高速分析儀器廠的總工程師沈雪明又進(jìn)一步推出 “回調(diào)入磨原料配比的線圖速查法”, 在頻繁調(diào)整入磨原料配比控制中能做到快 、準(zhǔn) 、簡 、廉 、穩(wěn) , 真正實(shí)現(xiàn)了率值回調(diào)入磨原料配比的快速及時(shí)。

( 1) 該法采用的回調(diào)原則是固定鐵粉、煤、礦化劑( 螢石 、石膏) 、晶種等的加入量, 只需通過石灰石及粘土的等回調(diào)量 ( 即石灰石的增加量等于粘土的減少量或石灰石的減少量等于粘土的增加量) , 實(shí)現(xiàn)回調(diào) KH 值達(dá)到目標(biāo)值 。其優(yōu)點(diǎn)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(jī)的產(chǎn)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制度穩(wěn)定 。

c . 毋需變更配( 加) 料設(shè)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(chǔ)上 ,但實(shí)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 值仍可控制在目標(biāo)值±0. 01 范圍內(nèi); 如果兩者波動各不大于 3%, 則可控制在 ±0. 02 范圍內(nèi)。 對大多數(shù)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(jīng)常的, 使用本法同時(shí)調(diào)整石灰石 、粘土 、煤量后 ,也仍可將 KH 值控制在目標(biāo)值±0. 02范圍內(nèi) 。

( 3) 線圖速查法主要以 KH 值為控制目標(biāo) , 回調(diào)時(shí)生料的 SM 、AM 值會有不太顯著的變化, 如果其值偏離目標(biāo)值的設(shè)計(jì)范圍 , 則說明前饋配料比欠合理 ,應(yīng)修正后再按本速查法執(zhí)行 。

( 4) 由于該法是固定鐵粉、煤、礦化劑等的加入量 , 只需通過石灰石及粘土的等回調(diào)量 , 來實(shí)現(xiàn)回調(diào)KH 值達(dá)到目標(biāo)值, 因此要求影響水泥微機(jī)配料的前四個要素必須可靠。

( 5)線圖速查法快速、 準(zhǔn)確, 對 KH 值波動在0. 75～ 1. 20之間的生料能成功地回調(diào)到目標(biāo)值 , 而且最大偏差可控制在 ±0. 02 以內(nèi) , 查取時(shí)間也只需幾秒鐘 。
 

 

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