生产培训_水泥新型干法生产精细操作与管理教材

水泥新型干法生产精细操作与管理黄永贵 二 一二年十二月二十一日 我们要讲水泥新型生产工艺 避免不了的 我们必须要知道我们的工艺流程 一 原物料进厂二 生料制备三 入窑煅烧四 水泥的磨制五 水泥出厂 化验 检验 配料 售后跟踪 新型干法工艺运转现状评价 我们现在新型干法工艺在实际运行过程中 有相当数量的生产线呈带病运转状态 即使是正常的运转状态 也与先进的精细运转水平有着一定的差距 如何明确差距 正视现实 迅速消除存在的病症 努力向着精细运转的方向和水平提高 是我们企业全体人员 特别是领导及技术人员的任务 生产线实际运转状态我们分为三种水平 带病运转 正常运转 精细运转 一 带病运转的主要症状1 1烧成系统1 1 1入窑生料成分波动大或喂料量难以稳定 熟料游离钙忽高忽低 难以控制 1 1 2窑头长期处于明显正压 无法看清窑内火焰 还原气氛煅烧 多为黄心料 1 1 3预热器塌料 堵塞频繁 窑后易结圈 窑内火焰无力 煤粉燃烧不完全 1 1 4篦冷机不断堆雪人 常现 红河 出机熟料温度偏高 1 1 5窑头摄像头 筒体扫描 关键温度 压力仪表坏 操作人员心中无数 1 1 6窑头窑尾粉尘排放明显 1 2破碎系统1 2 1进入破碎机的物料粒度波动大 大块物料经常卡住入料口 物料过湿造成机内堵塞 金属杂物常混入其中 1 2 2锤头 篦子等易损件磨损严重 连续运行不足一个月就要全套更换 1 2 3破碎出的产品粒度无法满足下道工序要求 对球磨机的粒度大于25mm的部分在10 以上 甚至出现细粉与大粒径比例同时过高的现象 1 2 4设备缺乏密封 到处漏料冒灰 向四处飞溅石块 1 3粉磨系统1 3 1磨机喂料粒度及物料水分控制不好 经常出现饱磨 而被迫减产或止料 磨机不能恒定喂料量 配料控制不准 1 3 2磨机内衬板 钢球配置不合理 不能定期清仓 隔仓板 磨机筛板经常堵塞 1 3 3磨机内通风不良 磨机压降过大 甚至磨头倒风 严重时发生 包球 现象 系统电耗高 生料大于23kw h t 水泥 42 5级 大于40kw h t 闭路系统不重视选粉机的效率1 3 4产品成分及细度跳动大 检验合格率不足60 1 3 5磨机筒体 磨头 磨尾处漏料 废气排放不能达标 无噪声控制 二 正常运转的具体标准2 1烧成系统2 1 1入窑生料量及成分均受控 入窑分解率稳定在90 以上 窑速稳定在3r min以上 熟料游离钙稳定在1 5 以内 2 1 2系统各处压力分布合理 窑头保持微负 50Pa 20Pa 火焰调节自如 2 1 3窑内火焰形状完整有力 很少有塌料 堵塞 结圈 雪人 等故障 机械 电气设备无事故 窑年运转率在90 以上 2 1 4篦冷机出口熟料温度 一级预热器出口废气温度均正常500t d热耗3135kj Kg 750kcal kg 内 1000t d为3550kj kg 850kcal kg 内 2 1 5各种仪表及观测手段齐全完好 数据可靠 2 1 6各扬尘 排放点均符合国家标准 尤其窑头 窑尾目测无粉尘 2 2破碎系统2 2 1入料粒度 水分及品位基本符合生产要求 破碎机不会因此而不能正常工作 2 2 2锤头 篦子等易损件能维持运转三个月左右 而不影响破碎产品质量 2 2 3产品粒度符合质量规程要求 为下一道工序创造良好条件 2 2 4设备四周不存在漏料 溅料的情况 收尘效果基本合格 2 3粉磨系统2 3 1磨机的喂料物料性能及化学组成均在合格指标以内 配料控制准确 2 3 2磨机内钢球配比合理 对于开路水泥磨 单位钢球产量达到300kg t h 单位产量的钢球消耗小于50g t 3 2 3磨机内通风良好 配置的选粉机效率高 重视闭路选粉效率 系统电耗对于生料磨为20kw h t以内 水泥磨为35kw h t以内 3 2 4有少量自动控制回路 产品相关合格率均在90 以上 3 2 5磨机筒体前后均无漏料 收尘目测见不到粉尘排放 噪声有所控制 三 精细运转要达到的指标3 1烧成系统3 1 1入窑生料成分及量 包括回料量 入窑煤粉成分及量均稳定 熟料游离氧化钙既有上限也有下限指标控制 3 1 2系统无漏风处 窑头微负压应来自窑尾高温风机 3 1 3有再循环火焰 不伤及窑皮 窑衬 窑内衬料运转周期应在一年左右 3 1 4系统各处热交换良好 隔热保温良好 操作稳定 日产5000t h热耗2930kj Kg 700kcal kg 内 每吨熟料本部电耗不超过30KW h 3 1 5所有仪表的配备应满足专家系统控制的需要 并采取专家控制系统 3 1 6各扬尘 排放点均符合国家标准 尤其窑头 窑尾排放粉尘浓度 标准状态 应小于30mg m NO 排放量低 3 2破碎系统3 2 1物料的化学组成及物理性能不但合格 而且稳定 标准偏差小 3 2 2每吨原料破碎消耗磨损件的金属量有先进指标 3 2 3产品粒径的分布更符合下道工序质量及系统节能的要求 3 2 4设备系统密闭性好 四周不向外冒灰 粉尘排放 标准状态 小于30mg m 3 3粉磨系统3 3 1磨机喂料的成分 粒度等各项指标稳定 配料稳定 标准偏差小 3 3 2磨机钢球配置与衬板相称 研磨仓也不用钢锻 全部用钢球 单位钢球产量达先进水平 3 3 3磨机内通风合理 配置先进的选粉设备 风机调节采用变频技术 每吨物料用风量 标准状态 400m t 系统电耗生料磨为18kw h t以内 水泥磨为32kw h t以内 3 3 4采用专家系统自动控制 出磨机的产品质量波动小 用标准偏差控制水平稳定 3 3 5系统无漏风 收尘排放 标准状态 小于30mg m 噪声得到有效控制 我们根据以上的运行状态 可以鉴定自己公司的运行状况到底在什么层面上运行 要实现精细运转 必须要从精细操作上入手 从进厂原物料的控制 到水泥出厂的每一个环节 都要重视 每一道工序都要为下一道工序负责 提供合格的产品 如若不然 精细运转只能成为一句空话 我们先从各工序质量指标的制定来开始逐一讲解 第一章各工序质量指标确定与操作 一 关于物料破碎的粒度1 1破碎粒度的意义1 1 1破碎的任务破碎就是一种将原 燃料外形尺寸由大变小的物理过程 所选用的破碎设备应当有能力以最小的损耗 按预定的破碎比使其产品满足使用或下道工序 粉磨的需要 1 1 2对破碎粒度的管理现状国内水泥企业一般规定 用于球磨机的物料 破碎后的产品粒度小于25mm 根据国外资料 生料管磨物料 20mm 合格率大于85 90 以满足生料磨的需要 立磨物料 0 05D 并严格控制破碎物料粒度的上限 1 1 3破碎产品过细所带来的不利结果 1 不利于磨机的操作稳定 容易使磨机产生振动 2 不利于物料的均化 3 不利于降低成本 4 不利于除尘1 2建议破碎粒度控制指标依据上述理由 建议将控制指标制定为 当生料磨为管磨机时 粒度可控制为 25mm者 应 5 对于立磨 粒度应控制为 0 05D者 应为0 0 01D者 应 10 对于辊压机 粒度控制是 0 05D者 应为0 对于磨辊直径2000mm的立磨 准许进入磨机的物料粒径应控制为 没有100mm以上的颗粒 而20mm粒径以下的物料不超过10 1 3破碎粒度的控制方法1 3 1应掌握被破碎物料的硬度 磨蚀性 湿度以及粒度 1 3 2工艺设计布置中一定要重视喂料能力与破碎机能力的平衡 1 3 3及时调整或更换锤头 篦子等配件1 4破碎粒度的检验 二 关于生料细度2 1控制生料细度的意义2 1 1生料细度并非越细越好 这不仅是直接关系到生料磨的电耗及产量问题 更是关系到窑的产量与热耗问题 2 1 2对生料粒径分布范围的要求与水泥粒径分布范围截然不同 希望生料的粒径分布越窄越好 小于200um的生料就能满足煅烧需要 对其筛余量的控制要远比小于80um的筛余量更为重要 2 2生料细度的控制标准生料的最佳细度应由各厂的原料实验及生产实践来确定 其原则是 2 2 1只要在窑的煅烧允许范围内 生料粒度宜于放粗 生料磨至170 筛 筛孔88um 筛余量15 而50 筛 筛孔300um 的筛余量为1 5 2 5 根据实际还可调整为80um筛余量22 其效果很好 有利于煅烧的情况下 提产降耗 2 2 2增加200um筛余量的指标 小于2 2 3生料细度的控制方法2 3 1通过变频手段调节立磨 闭路球磨机的选粉机转速2 3 2推广使用LV技术2 4生料细度的检验方法磨机的生产即需要靠连续的在线分析进行监督 也要靠瞬时样和混合样的实验分析 取样要重视生料的洁净 三 关于生料入窑分解率3 1控制入窑分解率的重要意义入窑分解率是指生料经过分解炉及下级预热器后 分解成氧化物的碳酸盐占总碳酸盐的百分比 3 1 1未将分解率当作衡量分解窑生产是否正常的指标之一3 1 2有的操作人员认为分解率越高越好 似乎达到100 才有利于煅烧3 1 3分解炉出口温度与上一级预热器的出口温度倒置 即前者比后者还低3 1 4根本不进行分解率指标的测定 即使做 检测方法落后 做得的结果正确与否 无人问津 如分解率95 以上 分解炉温度低于850 显然不符合事实 3 2推荐入窑分解率的控制指标根据目前分解炉的性能越发的完善 也根据对分解率的实际控制能力 建议生料入窑分解率的控制范围在90 95 为宜 在取样点的设置上要注意样品代表性 一般是在末级预热器下料管进入窑尾烟室之前 取样管向前下方倾斜 3 3如何控制入窑分解率3 3 1如果属于从来未达到过90 的情况 应考虑分解炉内的煤粉燃烧条件不理想 此时可在最低级预热器内观察到有火星出现 或热交换效果不良 这可能是投料 给煤点位置 风向 风量不合理等情况所致 3 3 2对于短时间未达到90 的情况 则应从操作上找原因 尤其是工艺参数的波动 比如煤粉细度过粗 煤粉秤故障 生料塌料 三次风温或风量变化等 甚至有直接分料到缩口上方的塌料 都可能是诱导因素 四 关于熟料游离氧化钙4 1控制熟料游离氧化钙的重要性4 1 1在对该指标的控制上 确实存在着一些不够准确的认识 甚至是误区4 1 1 1认为熟料中游离氧化钙越低越好 因为它代表煅烧完全 熟料质量最好 4 1 1 2只要熟料游离氧化钙高就是中控操作员没有尽到责任 所以考核指标仅与他们挂钩 4 1 1 3把压低游离氧化钙含量当作很难掌握的指标 所以该指标当作考核操作员的最重要质量要求 4 1 2对这些误区有必要做如下澄清4 1 2 1游离氧化钙含量只是水泥使用的过程指标不是最终指标 4 1 2 2对预分解窑而言 控制熟料游离钙比立窑及传统回转窑型要容易得多 再不应该成为生产控制的难点 4 1 3熟料游离氧化钙产生的原因及分类4 1 3 1轻烧游离氧化钙对水泥安定性危害不大 会使熟料强度降低4 1 3 2一次游离氧化钙经高温呈 死烧状态 晶体 10 20um 遇水形成Ca OH 2很慢 到水泥硬化后发生固相膨胀 97 9 4 1 3 3二次游离氧化钙这类游离氧化钙水化较慢 对水泥强度 安定性均有影响 4 1 4游离氧化钙过低带来的不利1 1 4 1在游离氧化钙低于0 5 以下时 熟料往往呈过烧状态 甚至是死烧 此时的熟料质量缺乏活性 强度并不高1 1 4 2由于旋窑耐火砖承受了高热负荷 缩短了它的使用寿命1 1 4 3要充分认识到 游离氧化钙不仅是半成品的质量指标 更是关系水泥生产成本的重要经济指标 熟料每降低0 1 游离氧化钙 每公斤熟料就要增加热耗58 5KJ 14Kcal 而用此种熟料磨制水泥时 水泥磨系统电耗就要增加0 5 特别是在游离钙低于0 5 以下时 当然 如果游离氧化钙长时间保持低值 一定要检查是否是入窑生料成分过低4 2熟料游离氧化钙含量的控制指标合理的游离钙控制范围应当为0 5 2 0 之间 加权平均值1 1 左右 高于2 0 和低于0 5 者均为不合格品 4 3控制游离钙的操作方法4 3 1偶然出现不合格游离氧化钙时常见的误操作这多是由于窑尾温度低或者有塌料 掉窑皮 甚至喂料量不当增加而发生的 操作上会对应一种司空见惯的误操作 先打慢窑速 然后窑头加煤 这种方法对分解窑是很不适宜的 4 3 1 1加大了窑的烧成热负荷 4 3 1 2增加热耗 分解后的CaO具有很高的活性 但不会长时间保持 由于窑速的减慢而带来的活性降低 延迟了900 1300 之间的传热 导致水泥化合物的形成热增高 4 3 1 3缩短了耐火砖的使用周期 4 3 1 4窑的运行状态转变为正常所需要的时间长 30分钟以上 4 3 2正确处理偶然出现不合格游离氧化钙的操作方法4 3 2 1一旦发现上述情况 立即减料 根据塌料多少 时间长短 窑尾温度降低程度等控制减料的多少 但还要考虑一级预热器出口温度不能升得过快过高 4 3 2 2紧接着相应减少分解炉的喂煤 维持一级预热器出口温度略高于正常时的50 以内 同时通知化验室增加入窑分解率的测定 确保在85 90 4 3 2 3略微减少窑尾排风 以使一级出口的温度能较快的恢复原有状态 但不能减得太多 否则会造成新的塌料 也影响二 三次风的入窑量 影响火焰 4 3 2 4如果掉窑皮或塌料量不大 完全可以不减慢窑速 这批料虽以不合格的熟料出窑 但对生产总体损失是最小的 4 3 2 5尽快找出窑内温度不正常的原因 对症治疗 防止类似情况再次发生 4 3 3反复出现不合格游离氧化钙的对策如果窑系统已无法正常控制熟料游离氧化钙的含量 则说明此窑已纯属带病运转 应该由管理人员组织力量 对有可能产生的问题针对性的逐项解决 4 3 3 1原燃料成分不稳定 需从进厂质量控制及提高均化能力等措施解决 4 3 3 2生料粉细度跑粗 尤其是硅质校正原料的细度 需从生料的配制操作解决 4 3 3 3喂料 喂煤量的波动 需从计量称的控制能力上解决 4 3 3 4煤 料的热交换不好 需从设备备件 如管道 撒料盘 内筒 翻板阀等 及工艺布置有无变化上解决 4 3 3 5配料成分过高而且波动过大 需配料人员解决 4 3 3 6火焰状态不好 煤粉燃烧不完全 中控操作员按工艺工程师的要求重新调整多风道煤管的内外风 二 三次风量的变化及风温的改变综合考虑 4 4游离氧化钙的检验方法4 4 1化学分析法 甘油乙醇法和乙二醇快速法4 4 2专用的游离氧化钙测定仪4 4 3显微岩相定量分析法4 4 4X射线粉末衍射法4 4 5用测定熟料的立升重验证熟料游离氧化钙的含量 五 关于熟料外观质量5 1对熟料外观质量判断的必要性判断熟料外观质量的方法有如下优点 5 1 1仪器无法替代只有现场人工抽取样品或砸开观察 才能鉴别熟料的外观 颜色乃至内在的致密程度 颜色等 5 1 2不需要任何仪器和药品 却是判断熟料煅烧情况最简单 可靠 迅捷的方法 5 1 2 1判断黄心料的多少5 1 2 2判断熟料细粉含量5 1 2 3判断熟料粒度的均齐程度 5 1 2 4判断有无窑皮5 2判断熟料外观的标准理想的熟料外观特征如下 5 2 1结粒颗粒均齐 大小在15 30mm之间 小于1mm的细粉很少见 5 2 2质地致密而不死烧 内核为暗灰色 5 2 3色泽它不仅能反映出煅烧热工制度 也受原料中成分变化的影响 普通波特兰水泥的典型颜色为 颗粒表面带有浅绿色亮点的黑灰色 内核颜色为较暗的深灰色 5 3形成黄心料的原因及克服方法5 3 1形成黄心料的原因 5 3 1 1窑内出现还原气氛 主要是排风不足 或是投料过大 窑高温风机能力已满负荷 或是二 三次风的配比不当 三次风的比例过高等5 3 1 2熟料过大结粒 内核部分由于致密 裂纹少 空气渗透性差 二价铁离子很难继续氧化 导致黄心料5 3 1 3由于形成高贝利特和硫酸盐浓缩减少了熟料的渗透性5 3 1 4FeO的出现并非只是还原气氛所致 由于硫化物及碱的存在 窑内高温煅烧增加了燃烧气体中有高SO2组分 促进了硫酸碱的挥发 这种高温热力效应有利于产生FeO 形成鲜亮橘黄色的铁酸盐相 即黄心料出现 5 3 2防止黄心料出现采取的措施5 3 2 1防止还原气氛在窑内形成5 3 2 2窑头煤管的火焰调整应避免高温死烧 避免熟料过大结粒 当硫 碱含量高时 更要控制煅烧温度 5 3 2 3控制熟料离窑的温度不要高于1250 5 3 2 4关注配料中的硫与碱含量的变化 5 4建立对熟料外观质量检查的制度建议中控操作员接班时 首先到篦冷机检查熟料外观及核心 是否有窑皮及其量的大小 对异常进行汇报与记录 并提出自己的解决措施 六 关于煤粉细度和水分6 1控制煤粉细度和水分的重要性6 1 1煤粉制备设备的选择现在一般选用立磨和球磨两种设备6 1 2煤粉制备中经常存在的问题6 1 2 1在正确处理煤粉细度 水分与产量 能耗之间的关系上 主要存在两个误区 a 煤粉细度不论煤的品种越细越好 认为这样才能实现高燃尽率 有的生产线甚至将煤粉细度控制在80um筛余量2 5 以下b 入窑煤粉水分控制的偏高 甚至高达8 6 1 2 2煤粉过细的不利之处a 未充分考虑煤粉中挥发分对燃烧速度的影响因素b 过细的煤粉输送与储存中 防爆的安全难度更大6 1 2 3煤粉水分过高的危害a 严重降低磨机是产量入磨煤粉水分不得高于10 否则即使减产10 出磨机的煤粉水分也会随之增加 b 严重影响窑的煅烧煤粉水分大 窑的火焰长而无力 而且煤粉水分在窑内无端吸收大量热成为上千度的过热水蒸气 使窑的热耗升高 熟料台产降低 热损失约为20 9KJ 5Kcal Kg熟料 6 1 3重视煤粉的安全生产 煤粉的燃爆条件 煤的着火温度范围在200 750 具体温度与煤的种类有关 煤的挥发分越高 着火点越低 燃料在空气中最小的燃爆浓度大约40g m 尤其要考虑粉尘悬浮的不均匀性 即局部浓度 最小氧浓度是12 为防燃爆需注意以下三大环节 6 1 3 1控制温度磨机的热风入口温度不超过350 煤粉水分也不小于1 煤粉的使用温度对于间接系统和直接系统分别限于65 和80 6 1 3 2严格避免火星的产生和存在消除易滞留煤粉的死角 输送管道大于45 煤粉仓下锥大于60 用生料等阻燃物填实系统中易存煤的位置 判断磨机内煤粉自燃的方法 如何处理 6 1 3 3确保足够的通风量对于立磨 保证烘干气流速度在20m s以上 对于煤磨 系统中的设备要能经受绝对工作压力的2 5倍 相当于0 35MPa 并在磨机 选粉机 收尘器等各处需设置防爆阀 其破碎压力为0 01MPa 6 1 4针对不同燃煤系统采取不同的操作有直接 半间接 间接三种燃煤系统6 2推荐煤粉细度和水分的控制范围 煤粉细度的确定主要依据煤的挥发分含量 可以用简单的经验公式计算 200 75um 筛余量 0 5 挥发分含量如果按工厂通用的80um筛余 也不应大于挥发分的40 如挥发分含量30 的煤 细度指标筛余量小于12 即可 煤粉中的粗粒 根据煤的类型 300um筛余量 0 2 而150um应 0 5 水分的控制范围以少于1 5 为宜 6 3煤粉细度和水分的控制方法6 3 1原煤质量及操作必须满足原煤磨机的运行条件 喂入磨机的原煤粒度应100 在25mm以下 并有30 为10mm以上 原煤水分 10 热风温度300 350 6 3 2根据上述原则 按照原煤质量制定煤粉细度指标并及时调整喂煤量 6 3 3合理控制磨机内的通风量 同时对于球磨 注重配球 对于立磨 注重控制棍子间隙 6 3 4通过选粉机转速控制细度或调整静态选粉机的风叶角度来控制细度 6 4煤粉细度的测定方法6 4 1用湿法过筛测 325 45um 的筛余量 6 4 2定时用机械振动套筛以干法过筛办法做颗粒组成 第二章选定各项操作参数一 烧成系统总排风参数1 1烧成系统总排风量与风压的重要性全厂风机所消耗的电在水泥生产总用电量中约占30 对于分解窑系统 总排风来自窑尾的高温风机 在窑系统中所占电耗的60 以上 总排风使用的正常与否直接影响窑的正常运转和产量大小 是烧成系统提高窑产量的 瓶颈 设备 还直接影响单位熟料的热耗以及对空气的污染 甚至还会直接威胁到操作人员的人身安全 1 1 1系统风量在新型干法窑中的具体作用1 1 1 1提供燃料燃烧所需的空气 为燃烧完全 还要有一定的空气过剩系数 1 1 1 2与对系统各点最低风速与最高风速的设计要求相符 以保证物料系统各个位置即不会有存料及塌料 也能有足够适宜的热交换与反应时间 1 1 2总排风量过大所带来的损失1 1 2 1造成熟料热耗急剧上升 国际上预分解窑所用总气体量 标准状态 的先进水平为每公斤熟料1 24m 1 1 2 2窑的系统温度分布后移 1 1 2 3随着废气排放量和粉尘量的增加 窑尾收尘器的负荷加大 且很容易造成排放超标 1 1 2 4风机本身的电耗增大 1 1 3总排风量过小会造成的损失1 1 3 1排放不足减小了二 三次风用量 不能充分利用熟料冷却热 篦冷机排热增加 因为用风量不足 前后燃料都有燃烧不完全的可能 不仅浪费燃料 而且产生CO 污染环境 威胁人身安全 1 1 3 2总排风量小使风速降低 没有足够的风速使物料悬浮 轻者局部沉降容易塌料 重者造成预热器的沉降性堵塞 原因很简单 气流所能携带的粉尘量是与气体速度的立方成正比的 注意控制最低风速的控制部位 三次风管25m s脉冲煤粉输送20m s1 1 3 3由于生料分解产生大量CO2 它也成为排出风量的组成部分 因此总排风量不足 同样会成为制约增加窑喂料量的因素 客观结果也增大了单位熟料的热耗 电耗 1 2判断总排风量是否适宜通过运行中出现的症状来判断1 3总排风量的调节1 3 1投料与止料的用风投料时系统中要具备最低的管道风速 根据加煤 加料的过程 排风逐渐增加 但幅度略小 达到额定投料量时 按正常风量控制 止料时的用风原则与投料相反 且要根据停窑时间的长短来决定快冷或保温 2 1一次风量的作用及确定作用 送煤 助燃形成优异火焰是衡量一次风量正确的唯一标准 1 火焰位置稳定2 火焰形状完整3 火焰燃烧有力2 2窑头负压的控制2 2 1窑头呈现正压的原因1 窑尾排风不足 包括漏风 堵塞 结皮 窑内结圈等2 篦冷机排风能力不足或未开足 3 篦冷机高温段冷却风量过大4 熟料煅烧温度过高 使二次风温变高 窑头罩处的气体量变大2 2 2窑头正压给窑的操作带来的不利1 说明窑内负压不足 影响火焰形状 重者伤及窑皮2 限制了高温 二次风进入窑内的量 不利于降低热耗3 向窑外喷熟料粉 恶化环境 现场及屏幕看不清 无法判断窑内情况 盲目操作4 威胁摄像头及光电比色高温计等仪表的安全 2 2 3窑头负压