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從《煅燒制度對熟料強度的影響》談煅燒制度

2020-10-26

摘要: 要實現水泥生產智能化,必須清晰理解煅燒制度關鍵參數之間的關系,本文試圖從當前操作水平、煅燒制度與質量、節能的關系分析,說明當今的管理與操作仍有很大改善空間。如果仍滿足于當前的控制水平,不僅嚴重制約現有運轉水平的提高,也必將降低生產智能化的效益,阻礙智能化的前進步伐。

關鍵詞: 煅燒制度;質量;節能;智能化

 

中圖分類號:TQ172.622.26文獻標識碼:B  文章編號:1002-9877(2019)10-0017-03  DOI:10.13739/j. cnki.cn11-1899/tq.2019.10.005

 

《水泥》雜志2018年第12期刊登了一篇題為《煅燒制度對熟料強度的影響》的極好文章。之所以稱好,是因為作者來自企業基層,善于學習、思考并行動,在認真分析影響熟料強度的原因之后,采取得力措施,獲得理想結果,并以論文形式發表出來。近年來,不少技術人員對預分解窯煅燒制度早就習以為常了,似乎并無改進空間,雜志社也不將其作為重點選題。因此,很難見到類似彌足珍貴的文章。這篇文章可以帶來很多啟示,至少說明現在的水泥生產技術,絕不像很多人認為的非常成熟,而是仍需要不斷改造、進步、提高。本文從三個方面進行討論,目的是與作者及廣大讀者交流,希望有利于開發彼此的學習力、思想力及行動力。

1   何為優異的煅燒制度

窯內優異煅燒制度應該是能用最少的煤煅燒出性能最佳熟料的制度。該制度的特點是:有足夠高的煅燒溫度,且此溫度位于窯前端的燒成帶,同時密尾溫度要盡量低,表明窯內熱交換充分,系統熱耗低。至于《煅燒制度對熟料強度的影響》一文中所談“燒成帶長度”并非不需要,但它是滿足這兩個要求后自然形成的。該文引用燒成帶長度的計算公式,表明氣流速度至關重要,但此速度不是靠提高窯尾高溫風機負壓,甚至關小三次風閘閥,力圖用風把火拉長而形成的。煙氣氣流速度等于窯內風量除以橫截面積,而內風量應是煤燃燒所需空氣量且尾廢氣中O2CO含量要低,即空氣過剩系數不高煤粉能完全燃燒的風量。這是用風應當遵循的原則,否則就要增加熟料煤耗。此時提高氣流速度的唯一方法,就是縮小氣流通過的橫截面。

企業的窯煅燒制度是否符合上述要求,不只要對比調整前后熟料標號的發展方向,還要看密尾溫度是否降低、窯尾廢氣成分是否合理。為此,除了對尾溫準確檢驗外,還應配置高溫廢氣分析儀在線檢測廢氣成分。原文未涉及這方面內容,是因為國內大多企業都是缺項,尤其是在線檢測廢氣,由于經常堵塞很難準確指導操作。但現在已經有不堵的在線檢測儀表,可以檢驗煅燒制度,利于降低熟料熱耗。

煅燒制度的核心要求應該是最高燒成溫度,只要溫度適宜地高且穩定,就能燒出好熟料。至于燒成時間長短則相對次要,而且并不需要延長?,F在公認的高窯速運行及提倡超短窯,其理論基礎恰恰是熟料在窯內的停留時間可以縮短。該文也明確提出煅燒時間過長會使A礦晶體明顯增大,熟料早期活性下降,水化熱低、強度低的正確觀點。但以此認為延長高溫區、A礦晶型變大可以增加后期強度,卻不定符合事實。

2   煅燒制度的來源何在

  1. 決定回轉窯煅燒制度的首要因素是燃燒器

    只有好的燃燒器才能促進煤粉與空氣,尤其是與高溫二次風的接觸機會,從而提高煤粉的燃燒速度。反之,如果靠加大窯尾負壓,只能使煤粉與氣流的接觸條件變差。該文未提及燃燒器作用,顯然是忽視了它對優質火焰的主導作用。本來,任何制造商都需要根據用戶煤質來設計與制造燃燒器,否則燃燒器性能好壞就是撞大運。國內燃燒器之所以發揮好的不多,或者某一制造商的燃燒器,某一用戶覺得好用,另一用戶卻覺得不好用,不只是因為制造商不能按煤質設計燃燒器,更有用戶自身在經常改變煤質的原因。

    該文作者充分理解了燃燒器與煤質應一致穩定的要求,之所以用數月時間、非常耐心地調節兩種差異較大的煤質摻和比,實際正是在摸索能符合現有燃燒器性能的混合煤質,讓揮發分含量及熱值發揮到位,最終摸索出理想火焰。也許作者并沒有強烈意識到煤質與燃燒器性能的一致性,但實際是在努力落實。即本應要求燃燒器適應煤質,而作者卻在努力使煤質適應燃燒器。這種寶貴實踐,同樣十分有成就感。居然能代替對燃燒器的嚴格設計與理論計算,豈不簡單實用。但這種摸索的過程漫長,代價小,一旦燃燒器磨損或更換,或煤質發生改變,該比值還要重新摸索。另外,還建議在調整煤質配比時,直接看窯尾溫度變化趨勢,要比用游離氧化鈣判斷更快捷、簡單。

  2. 煤粉含水量和細度對煅燒制度的影響

    除了燃燒器對煅燒制度的關鍵作用之外,煤質對煅燒制度的影響也不能小視,尤其原煤所含水分與細度,會改變煤粉的燃燒制度,改變火焰形狀。

    該文作者對減少煤粉水分對火焰的影響有深刻體會,為減少煤粉水分汽化的吸收熱,提高火焰溫度,采取了原煤混合搭配方法降低高熱值煤的水分但作者又與大多人的看法一樣,誤認為煤毛細管“內水”不易烘干,只好增加細度,以縮短燃盡時間。這種做法在國內企業相當普遍,尤其擔心煤粉的安全生產。但在化驗室105℃測出的內水,為什么在煤磨熱風高于250℃時卻烘不出來,又為什么煙煤比無煙煤更易燃燒, 即使無煙煤磨得更細。答案只能是:煤粉燃燒速度取決于它的揮發分含量,過細磨煤有助于所含水分汽化,反而干擾煤粉燃燒;而降低煤粉所含水分的關鍵在于,要提高煤粉與熱風在磨內的熱交換效率。

  3. 加大窯內拉風與煅燒制度的關系

    除了燃燒器與煤質的因素外,煅燒制度還要有必要的合理條件,即窯內燃燒空氣必須充足,否則燃燒器與煤粉質量再好,也要受到約束。該文作者企業的窯之所以加大拉風后,會改善熟料質量,可能正是因為窯中原空氣量確實過少,加大后就獲得改善。但此時絕不表明窯內火焰變長,否則,窯尾溫度一定會升高,而且拉出的火焰必是前端明顯發虛,窯尾磚襯會形成副窯皮。這點原文沒有介紹,估計是沒有出現過此類副作用,否則熟料質量也不會改善。

    總之,窯內拉風是在改變窯內煤粉的燃燒氣氛,尤其在要求窯減排脫硝后,該課題變得更為復雜,它希望在煤的煅燒初期有一定還原氣氛,氧氣過多不僅要多耗煤,而且也必然加重廢氣的脫硝負擔,這說明窯的煅燒制度絕非加大拉風那么簡單,反而要更為嚴謹。

    該文作者還以加大拉風可以降低揮發組分量、減少有害元素循環富集造成的結皮與黃心料為由,證明加大窯內通風的正確性。實際,文中描述的黃心料球是四級下料未被足風速帶入分爐造成物料短路落入窯內所形成,它與真正的黃料并不是一回事。加大通風后它之所以變少,是提高窯尾上升煙道風速所致,此時就避免了生短路入窯。

    綜上所述,要想獲得好的煅燒制度,就必須堅燃燒器性能與煤質的高度一致,而且還要嚴格控空氣過剩系數。

    3   正確理解熟料煅燒制度的意義何在

  4. 全面衡量企業效益的必要條件

    衡量一條生產線的產能水平,不應只比產量、質量,更要比它的單位能耗。因此,討論熟料煅燒制度不應只看熟料標號,還要看達到該熟料標號所要消耗的能量大小。當然,好的熟料性能是為了讓用戶節能,用最少的熟料滿足水泥、混凝土與建筑物的強度與耐久性。但這也需要用戶具有會使用熟料、節省熟料用量的能力,要靠后續專業的技術。如此認識節能重要性,可能會被人理解為故弄玄虛,是將原文討論問題擴大化,或轉換了課題。但是,如果熟料煅燒只為獲取高標號,忽略煤電的消耗量,就很容易偏離企業生產的終極目標,而且絕非是危言聳聽。                          

    當今講生態保護,實際已經非常明確,任何生產與社會活動,都必須滿足節能減排的要求。而任何產品節能都應該有兩個層面的含意:一是制造層面的節能,二是使用層面表現出的節能,這樣的產品才最有生命力。當很多產品為使用過程節能,卻要在制造過程中多耗能時,就要將后者多耗的能,與前者的節能進行比較。比如高標號水泥可以為后續使用過程節約水泥用量,即為使用層面節能創造條件,但如果煅燒熟料時多耗煤,就說明它的制造過程在多耗能。所以,熟料作為半成品追求節能的最高境界應該是,通過科學煅燒制度少用煤,還能獲取高標號,這是水泥人應該努力的目標。遺憾的是,一得一失經常發生在兩個不同領域,得與失誰多誰少并不明晰,不易引起人們關注。但客觀事實是,只要制造過程的失,不能換到使用過程的得,這種工藝與設備就沒有生命力,遲早要被淘汰。

    當然,一篇文章不可能、也不需要對產質量與能耗、環保等內容都面面俱到;但在制定行動方案、至少在衡量行動效果時,必須要看節能的目標與效果,哪怕只有一行對比數字,就能為全面評價此項技術工作提供依據。這不是求全責備,而是企業管理必須有的基本功。

  5. 水泥生產向智能化發展的必要條件

    水泥生產實現智能化雖然還遙遠,但不少人已命名智能工廠或智能生產線。其實可能連智能化基本條件及所能獲得的效益都還在蒙朧之中。筆者認為水泥生產的智能化必須建立在正確煅燒制度、粉磨制度的基礎上,才可能正確編寫智能軟件?;叵脒^去我國水泥行業二十余年的自動化歷程,之所以收效甚微,就是因為沒有掌握工藝參數之間的關系與要求,便簡單對現有操作手法仿真,或制作以傳遞信息為主的專家系統,結果不僅未比人工操作有什么效益,甚至常因控制失靈而恢復人工操作。過去的自動化如此,如今建立在自動化基礎上的智能化又能如何呢?

    但是,水泥生產智能化必定是水泥提高效益、降低能耗的必由之路。應該樂觀地認為,當降低能耗的各項技術實施之后,智能化除了能大幅提高勞動生產率之外,一定會在原基礎上有至少5%的能耗降低潛力。這才是我們追求智能化的動力。

    既然如此,為了水泥生產早日實現智能化,就應當實實在在認真悟透各項操作參數間的影響規律,這不但能挖掘當前人工操作的節能潛力,而且也定是未來智能化所需要的堅實基礎,以實現更大程度的節能。

    參考文獻

    [1] 錢有貴. 煅燒制度對熟料強度的影響[J]水泥,2018(12):21-23.

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