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从《煅烧制度对熟料强度的影响》谈煅烧制度

2020-10-26

摘要: 要实现水泥生产智能化,必须清晰理解煅烧制度关键参数之间的关系,本文试图从当前操作水平、煅烧制度与质量、节能的关系分析,说明当今的管理与操作仍有很大改善空间。如果仍满足于当前的控制水平,不仅严重制约现有运转水平的提高,也必将降低生产智能化的效益,阻碍智能化的前进步伐。

关键词: 煅烧制度;质量;节能;智能化

 

中图分类号:TQ172.622.26文献标识码:B  文章编号:1002-9877(2019)10-0017-03  DOI:10.13739/j. cnki.cn11-1899/tq.2019.10.005

 

《水泥》杂志2018年第12期刊登了一篇题为《煅烧制度对熟料强度的影响》的极好文章。之所以称好,是因为作者来自企业基层,善于学习、思考并行动,在认真分析影响熟料强度的原因之后,采取得力措施,获得理想结果,并以论文形式发表出来。近年来,不少技术人员对预分解窑煅烧制度早就习以为常了,似乎并无改进空间,杂志社也不将其作为重点选题。因此,很难见到类似弥足珍贵的文章。这篇文章可以带来很多启示,至少说明现在的水泥生产技术,绝不像很多人认为的非常成熟,而是仍需要不断改造、进步、提高。本文从三个方面进行讨论,目的是与作者及广大读者交流,希望有利于开发彼此的学习力、思想力及行动力

1   何为优异的煅烧制度

窑内优异煅烧制度应该是能用最少的煤煅烧出性能最佳熟料的制度。该制度的特点是:有足够高的煅烧温度,且此温度位于窑前端的烧成带,同时密尾温度要尽量低,表明窑内热交换充分,系统热耗低。至于《煅烧制度对熟料强度的影响》一文中所谈“烧成带长度”并非不需要,但它是满足这两个要求后自然形成的。该文引用烧成带长度的计算公式,表明气流速度至关重要,但此速度不是靠提高窑尾高温风机负压,甚至关小三次风闸阀,力图用风把火拉长而形成的。烟气气流速度等于窑内风量除以横截面积,而内风量应是煤燃烧所需空气量且尾废气中O2CO含量要低,即空气过剩系数不高煤粉能完全燃烧的风量。这是用风应当遵循的原则,否则就要增加熟料煤耗。此时提高气流速度的唯一方法,就是缩小气流通过的横截面

企业的窑煅烧制度是否符合上述要求,不只要对比调整前后熟料标号的发展方向,还要看密尾温度是否降低、窑尾废气成分是否合理。为此,除了对尾温准确检验外,还应配置高温废气分析仪在线检测废气成分。原文未涉及这方面内容,是因为国内大多企业都是缺项,尤其是在线检测废气,由于经常堵塞很难准确指导操作。但现在已经有不堵的在线检测仪表,可以检验煅烧制度,利于降低熟料热耗。

煅烧制度的核心要求应该是最高烧成温度,只要温度适宜地高且稳定,就能烧出好熟料。至于烧成时间长短则相对次要,而且并不需要延长。现在公认的高窑速运行及提倡超短窑,其理论基础恰恰是熟料在窑内的停留时间可以缩短。该文也明确提出煅烧时间过长会使A矿晶体明显增大,熟料早期活性下降,水化热低、强度低的正确观点。但以此认为延长高温区、A矿晶型变大可以增加后期强度,却不定符合事实

2   煅烧制度的来源何在

  1. 决定回转窑煅烧制度的首要因素是燃烧器

    只有好的燃烧器才能促进煤粉与空气,尤其是与高温二次风的接触机会,从而提高煤粉的燃烧速度。反之,如果靠加大窑尾负压,只能使煤粉与气流的接触条件变差。该文未提及燃烧器作用,显然是忽视了它对优质火焰的主导作用。本来,任何制造商都需要根据用户煤质来设计与制造燃烧器,否则燃烧器性能好坏就是撞大运。国内燃烧器之所以发挥好的不多,或者某一制造商的燃烧器,某一用户觉得好用,另一用户却觉得不好用,不只是因为制造商不能按煤质设计燃烧器,更有用户自身在经常改变煤质的原因。

    该文作者充分理解了燃烧器与煤质应一致稳定的要求,之所以用数月时间、非常耐心地调节两种差异较大的煤质掺和比,实际正是在摸索能符合现有燃烧器性能的混合煤质,让挥发分含量及热值发挥到位,最终摸索出理想火焰。也许作者并没有强烈意识到煤质与燃烧器性能的一致性,但实际是在努力落实。即本应要求燃烧器适应煤质,而作者却在努力使煤质适应燃烧器。这种宝贵实践,同样十分有成就感。居然能代替对燃烧器的严格设计与理论计算,岂不简单实用。但这种摸索的过程漫长,代价小,一旦燃烧器磨损或更换,或煤质发生改变,该比值还要重新摸索。另外,还建议在调整煤质配比时,直接看窑尾温度变化趋势,要比用游离氧化钙判断更快捷、简单

  2. 煤粉含水量和细度对煅烧制度的影响

    除了燃烧器对煅烧制度的关键作用之外,煤质对煅烧制度的影响也不能小视,尤其原煤所含水分与细度,会改变煤粉的燃烧制度,改变火焰形状

    该文作者对减少煤粉水分对火焰的影响有深刻体会,为减少煤粉水分汽化的吸收热,提高火焰温度,采取了原煤混合搭配方法降低高热值煤的水分但作者又与大多人的看法一样,误认为煤毛细管“内水”不易烘干,只好增加细度,以缩短燃尽时间。这种做法在国内企业相当普遍,尤其担心煤粉的安全生产。但在化验室105℃测出的内水,为什么在煤磨热风高于250℃时却烘不出来,又为什么烟煤比无烟煤更易燃烧, 即使无烟煤磨得更细。答案只能是:煤粉燃烧速度取决于它的挥发分含量,过细磨煤有助于所含水分汽化,反而干扰煤粉燃烧;而降低煤粉所含水分的关键在于,要提高煤粉与热风在磨内的热交换效率

  3. 加大窑内拉风与煅烧制度的关系

    除了燃烧器与煤质的因素外,煅烧制度还要有必要的合理条件,即窑内燃烧空气必须充足,否则燃烧器与煤粉质量再好,也要受到约束。该文作者企业的窑之所以加大拉风后,会改善熟料质量,可能正是因为窑中原空气量确实过少,加大后就获得改善。但此时绝不表明窑内火焰变长,否则,窑尾温度一定会升高,而且拉出的火焰必是前端明显发虚,窑尾砖衬会形成副窑皮。这点原文没有介绍,估计是没有出现过此类副作用,否则熟料质量也不会改善。

    总之,窑内拉风是在改变窑内煤粉的燃烧气氛尤其在要求窑减排脱硝后,该课题变得更为复杂,它希望在煤的煅烧初期有一定还原气氛,氧气过多不仅要多耗煤,而且也必然加重废气的脱硝负担,这说明窑的煅烧制度绝非加大拉风那么简单,反而要更为严谨。

    该文作者还以加大拉风可以降低挥发组分量、减少有害元素循环富集造成的结皮与黄心料为由,证明加大窑内通风的正确性。实际,文中描述的黄心料球是四级下料未被足风速带入分炉造成物料短路落入窑内所形成,它与真正的黄料并不是一回事。加大通风后它之所以变少,是提高窑尾上升烟道风速所致,此时就避免了生短路入窑

    综上所述,要想获得好的煅烧制度,就必须坚燃烧器性能与煤质的高度一致,而且还要严格控空气过剩系数

    3   正确理解熟料煅烧制度的意义何在

  4. 全面衡量企业效益的必要条件

    衡量一条生产线的产能水平,不应只比产量、质量,更要比它的单位能耗。因此,讨论熟料煅烧制度不应只看熟料标号,还要看达到该熟料标号所要消耗的能量大小。当然,好的熟料性能是为了让用户节能,用最少的熟料满足水泥、混凝土与建筑物的强度与耐久性。但这也需要用户具有会使用熟料、节省熟料用量的能力,要靠后续专业的技术。如此认识节能重要性,可能会被人理解为故弄玄虚,是将原文讨论问题扩大化,或转换了课题。但是,如果熟料煅烧只为获取高标号,忽略煤电的消耗量,就很容易偏离企业生产的终极目标,而且绝非是危言耸听                          

    当今讲生态保护,实际已经非常明确,任何生产与社会活动,都必须满足节能减排的要求。而任何产品节能都应该有两个层面的含意:一是制造层面的节能,二是使用层面表现出的节能,这样的产品才最有生命力。当很多产品为使用过程节能,却要在制造过程中多耗能时,就要将后者多耗的能,与前者的节能进行比较。比如高标号水泥可以为后续使用过程节约水泥用量,即为使用层面节能创造条件,但如果煅烧熟料时多耗煤,就说明它的制造过程在多耗能。所以,熟料作为半成品追求节能的最高境界应该是,通过科学煅烧制度少用煤,还能获取高标号,这是水泥人应该努力的目标。遗憾的是,一得一失经常发生在两个不同领域,得与失谁多谁少并不明晰,不易引起人们关注。但客观事实是,只要制造过程的失,不能换到使用过程的得,这种工艺与设备就没有生命力,迟早要被淘汰。

    当然,一篇文章不可能、也不需要对产质量与能耗、环保等内容都面面俱到;但在制定行动方案、至少在衡量行动效果时,必须要看节能的目标与效果,哪怕只有一行对比数字,就能为全面评价此项技术工作提供依据。这不是求全责备,而是企业管理必须有的基本功。

  1. 水泥生产向智能化发展的必要条件

    水泥生产实现智能化虽然还遥远,但不少人已命名智能工厂或智能生产线。其实可能连智能化基本条件及所能获得的效益都还在蒙胧之中。笔者认为水泥生产的智能化必须建立在正确煅烧制度、粉磨制度的基础上,才可能正确编写智能软件。回想过去我国水泥行业二十余年的自动化历程,之所以收效甚微,就是因为没有掌握工艺参数之间的关系与要求,便简单对现有操作手法仿真,或制作以传递信息为主的专家系统,结果不仅未比人工操作有什么效益,甚至常因控制失灵而恢复人工操作。过去的自动化如此,如今建立在自动化基础上的智能化又能如何呢?

    但是,水泥生产智能化必定是水泥提高效益、降低能耗的必由之路。应该乐观地认为,当降低能耗的各项技术实施之后,智能化除了能大幅提高劳动生产率之外,一定会在原基础上有至少5%的能耗降低潜力。这才是我们追求智能化的动力。

    既然如此,为了水泥生产早日实现智能化,就应当实实在在认真悟透各项操作参数间的影响规律,这不但能挖掘当前人工操作的节能潜力,而且也定是未来智能化所需要的坚实基础,以实现更大程度的节能。

    参考文献

    [1] 钱有贵. 煅烧制度对熟料强度的影响[J]水泥,2018(12):21-23.

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