探討（水泥生產(chǎn)）幾個(gè)生料易燒性問題

前言

生料易燒性是預(yù)測(cè)窯系統(tǒng)操作、分析窯況和評(píng)價(jià)設(shè)備性能關(guān)鍵指標(biāo)，對(duì)于生料的易燒性，搞生產(chǎn)的人員都不會(huì)陌生，然而我們需要探討的不是認(rèn)識(shí)上的一般性生料易燒性，而是少有認(rèn)知的幾個(gè)因素。

一、名詞解釋——生料易燒性

所謂生料易燒性就是指生料在煅燒過程中形成熟料的難易程度。它是水泥生料在一定溫度下，經(jīng)過規(guī)定時(shí)間煅燒后，用測(cè)量熟料中游離氧化鈣的多少來表示生料的易燒性。f-CaO越低說明易燒性越好，相反f-CaO越高說明生料的易燒性越差。

實(shí)驗(yàn)方法：按一定的煅燒制度，對(duì)同一重量不同種水泥生料煅燒后，測(cè)定f-CaO的含量，用測(cè)得的f-CaO含量高低表示煅燒的難易程度。

水泥專家謝克平曾提出的計(jì)算公式為：

K=【（3KH-2）n(P+1)】/(2p+10)

式中，K-不同方法計(jì)算的易燒性指數(shù)；KH，n,p-分別為生料的飽和比、硅酸率、鋁氧率。

二、影響生料易燒性的因素有哪些

理論上影響生料易燒性的因素很多，查看相關(guān)資料主要的影響因素如下：

（1）生料的化學(xué)成分，KH、SM、p值，都能對(duì)生料的易燒性產(chǎn)生影響，特別是KH和SM，是造成生料易燒性變化的重要原因。

（2）生料的均勻性和生料粉磨細(xì)度，生料均勻性好，粉磨細(xì)度細(xì)，易燒性好。

（3）生料中次要氧化物和微量元素結(jié)晶質(zhì)，生料中含有少量次要氧化物如MgO、K₂O.Na₂O等，能夠改善生料的易燒性，有利于熟料礦物形成。

（4）原料的性質(zhì)和顆粒組成，原料中石英和方解石含量多，難燒，結(jié)晶粗粒多，易燒性差。

（5）液相量與液相黏度，生料煅燒時(shí)，液相出現(xiàn)溫度低，數(shù)量多，液相黏度小，表面張力小，離子遷移速度大，易燒性好，有利于熟料的燒成。

（6）燃煤的性質(zhì)，燃煤熱值高、煤灰分少，細(xì)度細(xì)，燃燒速度快，燃燒溫度高，有利于熟料的燒成。

以上這些因素本人不否定，但是有些觀點(diǎn)不敢茍同，并且有自己的觀點(diǎn)。

三、分析各種因素對(duì)易燒性影響及其調(diào)整思路

實(shí)際上對(duì)影響生料易燒性的因素很多、很多，事實(shí)上也是真實(shí)的，問題的關(guān)鍵是真正需要關(guān)注的而沒關(guān)注，不需要關(guān)注的反而關(guān)注得很認(rèn)真（當(dāng)然了這里強(qiáng)調(diào)只是個(gè)人觀點(diǎn)），分析如下：

1.三率值的影響

首先從水泥專家謝克平提出的公式分析。

我們參照KH=0.900，N=2.5O，p=1.6計(jì)算，當(dāng)兩個(gè)率值不變，只變其中一個(gè)值得到的生料易燒性系數(shù)如下。

通過計(jì)算出的數(shù)據(jù)可以判斷如下：KH越高生料的易燒性越差，N越高生料的易燒性越差，并且0.01的KH波動(dòng)和0.1的N率波動(dòng)對(duì)生料的易燒性影響基本相同，P值升高對(duì)生料易燒性不利。

毫無疑問，率值影響生料的易燒性是明顯的，但是人們往往忽視了N值的波動(dòng)，只關(guān)注KH。以前我遇到過不少廠子，我發(fā)現(xiàn)有的廠子硅酸率很高，竟然達(dá)到3.0以上，也有很低的，低的甚至達(dá)到2.0；同時(shí)也發(fā)現(xiàn)，高硅酸率的KH肯定偏低，同時(shí)往往伴隨著“飛砂”的存在，硅酸率低KH往往都偏高一點(diǎn)點(diǎn)，并且窯內(nèi)表現(xiàn)清晰。對(duì)著低KH我就在想，這么低的KH為什么就不能高一點(diǎn)呢？對(duì)著低N我也在想為什么就不能配N高點(diǎn)呢？（現(xiàn)在已經(jīng)知道那家配料都有那家配料的特殊性，不管哪家的三率值都有其合理性。最根本的一個(gè)體現(xiàn)，3.0以上的硅酸率，KH不會(huì)超過0.89，而fCaO的合格率照樣不是100%；2.2的N率KH高至0.94，其fCaO的合格率照樣不低，這就是合理性。）

然而在2016年我遇到了一個(gè)老板，它希望的KH越高越好，以至于fCaO的合格率很低，為了達(dá)到老板的要求，我就想到了降低N以此來提高KH，經(jīng)過多次驗(yàn)證，得出了上面的結(jié)論：0.01的KH波動(dòng)和0.1的N率波動(dòng)對(duì)生料的易燒性影響基本相同，P值升高對(duì)生料易燒性不利。

任何一個(gè)配料人員都知道KH越高越好，任何一個(gè)配料的工作人員也希望把KH配高，事實(shí)上，沒有全面把握進(jìn)行配料是不可能達(dá)到目的的。

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)0.01的KH波動(dòng)和0.1的N率波動(dòng)對(duì)生料的易燒性影響基本相同，那么在同等條件下是高KH好，還是高N好呢？你想過沒有？

實(shí)際上配料方案的確定，高飽和，低硅率能夠更好的發(fā)揮優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的作用。

請(qǐng)觀察以下數(shù)據(jù)。

所以說高KH低N的配料，比高硅酸率，低飽和比更合適。

對(duì)于鋁氧率來講，三氧化二鐵越多液相量越大，對(duì)生料的易燒性越有利，三氧化二鐵越少則反之。三氧化二鋁越多液相量粘度越大，對(duì)生料的易燒性則不利，三氧化二鋁越少則反之。

2.生料均勻性與細(xì)度

生料的均勻性越好，生料易燒性越好，我沒有懷疑過，也沒有更多的新穎思路，這里不再進(jìn)行分析，只分析生料細(xì)度對(duì)易燒性的影響，特別是針對(duì)輥壓機(jī)終粉磨的生料細(xì)度。

理論上來講確實(shí)是，細(xì)度越細(xì)生料的易燒性越好，沒有懷疑過。不過有幾次不同的實(shí)踐操作改變了我的這一看法。我們5000t/d生產(chǎn)線公司設(shè)備配置是2臺(tái)生料終粉磨輥壓機(jī)供一臺(tái)回轉(zhuǎn)窯，正常生產(chǎn)的情況下每天兩臺(tái)輥壓機(jī)能夠停機(jī)1小時(shí)。只要各方面配合理合檢修，生料輥壓機(jī)不會(huì)影響回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)，但是有時(shí)會(huì)因?yàn)榕浼蛟O(shè)備的緊急故障保證不了窯的正常煅燒。其中有一次是A輥壓機(jī)換輥需停機(jī)7天，用B輥壓機(jī)運(yùn)行生產(chǎn)維持回轉(zhuǎn)窯運(yùn)行，為了滿足回轉(zhuǎn)窯運(yùn)行，把生料細(xì)度放寬至0.08mm的方孔篩篩余24%以上，事實(shí)上他并沒有影響回轉(zhuǎn)窯煅燒。為了證明生料KH沒有改變，我們特意做了統(tǒng)計(jì)，事實(shí)證明KH沒有變化。之后我們又做過幾次試驗(yàn)，也沒有發(fā)現(xiàn)對(duì)易燒性有影響。后來我就一直在想是什么原因?qū)е碌哪兀?/p>

事實(shí)上輥壓機(jī)終粉磨生產(chǎn)的生料是以片狀或棒狀形式存在的，而非球磨機(jī)的球狀存在于生料中，我在想是不是同樣的篩余量輥壓機(jī)終粉磨就比球磨機(jī)的生料細(xì)呢？是否是擠壓和粉磨產(chǎn)生的效果不一樣呢？

經(jīng)過多次的嘗試的結(jié)果是一樣的，生料細(xì)度在放粗至0.08mm的方孔篩篩余28%以下時(shí)并沒有影響生料的易燒性。相反感覺還變好的趨勢(shì)。生料終粉磨大家都明白，石灰石粒度對(duì)輥壓機(jī)的產(chǎn)量有影響，當(dāng)然不是越小輥壓機(jī)產(chǎn)量越高，而是石灰石粒度越大（我們最大的超過180mm,不影響輥壓機(jī)產(chǎn)量，但是往往堵下料溜子）產(chǎn)量越高。只是石灰石粒度大對(duì)輥壓機(jī)輥面的磨損大。所以我們對(duì)生料細(xì)度的控制，是控制生料的0.2的方孔篩篩余不超過3%就可以了，0.08mm的方孔篩篩余20-22%就可以了。

這樣的目的是保證正常煅燒的基礎(chǔ)上，對(duì)生料車間輥壓機(jī)的磨損和電耗都有好處。

3.生料中的有害成份

生料中的有害成份對(duì)生料的易燒性有利，這是僅僅對(duì)生料易燒性而言。對(duì)熟料強(qiáng)度的影響是三天強(qiáng)度提高，28天強(qiáng)度下降。水化熱高，需水量大。

還有的人認(rèn)為有害成份（MgO、K2 O.Na2 O等）對(duì)回轉(zhuǎn)窯的正常煅燒不利（容易結(jié)圈）。本人認(rèn)為理論上液相量大，是容易結(jié)圈，但是通過正確操作，調(diào)整好燃燒器結(jié)圈一樣能夠避免。請(qǐng)關(guān)注“公眾微信號(hào)“水泥燒成工藝工程師”，閱讀《水泥生產(chǎn)回轉(zhuǎn)窯個(gè)參數(shù)的作用及其調(diào)整》，《回轉(zhuǎn)窯正常煅燒的表現(xiàn)和結(jié)果》，《回轉(zhuǎn)窯其它控制參數(shù)的意義》這三篇文章?！?/p>

同樣液相量大小對(duì)生料的易燒性有利，但是理論上認(rèn)為對(duì)回轉(zhuǎn)窯的正常煅燒不利（容易結(jié)圈）本人不敢茍同。液相量大是計(jì)算的液相量大，是在同一個(gè)規(guī)定的溫度下計(jì)算出的液相量大，很多人往往忽視了一個(gè)重要的問題，煅燒過程液相量多少是隨溫度的變化而變化，溫度的又是隨生料的易燒性而變化的。易燒性好用煤量低，燒成溫度低，液相量相應(yīng)的不變；易燒性差用煤量多，燒成溫度高，相對(duì)應(yīng)的液相量也沒增加。所以說液相量大小對(duì)生料的易燒性有影響，對(duì)回轉(zhuǎn)窯正常煅燒（容易結(jié)圈）影響不大。

4.煤粉對(duì)生料易燒性和煅燒的影響

煤粉細(xì)度越細(xì)，燃燒速度越快，窯內(nèi)溫升越高，有利于熟料的燒成，但是對(duì)熟料的易燒性好處遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有想象的那樣高。

事實(shí)上，揮發(fā)份、水份、煤粉的灰份、灰份成份對(duì)煅燒的影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于對(duì)生料易燒性的影響。相反灰份越高本人經(jīng)過實(shí)踐認(rèn)為對(duì)生料的易燒性有利，而不是不利。

理論上揮發(fā)份高、水分低，煤粉容易燃燒；揮發(fā)分低、水份高煤粉不容易燃燒，對(duì)煅燒不利。事實(shí)上揮發(fā)份、水份的高低，影響的是煤粉的燃點(diǎn)是燃燒速度。然而降低或提高一點(diǎn)點(diǎn)燃點(diǎn)，對(duì)于回轉(zhuǎn)窯內(nèi)的溫度來講，幾乎可以忽略不計(jì)?；蚴歉淖円幌虏僮鞣绞搅ⅠR就可以對(duì)沖燃點(diǎn)的提高與降低的那點(diǎn)影響（燃燒器調(diào)整，退出10cm或者調(diào)整內(nèi)外風(fēng)），所以說，可以說忽略不計(jì)。我認(rèn)為灰分和灰分成份是影響生料易燒性的關(guān)鍵，和大多數(shù)人的觀點(diǎn)相反，我認(rèn)為灰分越高，對(duì)生料易燒性越有利而不是有害。當(dāng)然了前提是煤粉的用量要滿足煅燒需要的熱量，也就是說發(fā)熱量低的煤，需用的量就大，在不減產(chǎn)的情況下就需要提高入窯入爐煤粉的數(shù)量，當(dāng)提高到一定的程度，燃燒器、煤磨是否還能滿足生產(chǎn)需要。過去的經(jīng)驗(yàn)，沒有因?yàn)槊旱陌l(fā)熱量低影響游離鈣，往往是因?yàn)槊旱陌l(fā)熱量低影響到煤磨的產(chǎn)量，往往是因?yàn)槊悍鄄粔蛴枚鴾p產(chǎn)，而非因?yàn)橛坞x鈣高而減產(chǎn)。

原因何在，其實(shí)道理很簡(jiǎn)單，煤粉的成份主要是硅、鋁，是降低KH的。前邊已經(jīng)講過降低KH能夠提高生料的易燒性，所以說發(fā)熱量低的煤對(duì)煅燒有利，而不是有害。

煤粉的發(fā)熱量、揮發(fā)份、灰份成份、水分對(duì)煅燒的影響，確切地說是對(duì)火焰形狀和耐火磚的影響，而非對(duì)生料易燒性的影響。

在前期的幾篇文章中（喜歡的請(qǐng)關(guān)注“水泥燒成工藝工程師”的微信公眾號(hào)）專門對(duì)回轉(zhuǎn)窯耐火磚的使用周期進(jìn)行論述。在這里不妨在強(qiáng)調(diào)一下煤粉對(duì)耐火磚的影響。

前期講過，如何穩(wěn)定各帶的相對(duì)位置，如何確定耐火磚配磚的位置是延長(zhǎng)耐火磚使用壽命的關(guān)鍵因素。實(shí)際上決定各帶位置的關(guān)鍵因素其中就有煤粉這一條。

煤粉的細(xì)度決定了燃燒速度，燃燒速度決定了火焰形狀；煤粉的水分同樣決定燃燒速度（有理論認(rèn)為煤粉水份遇高溫會(huì)產(chǎn)生爆炸，對(duì)煤粉形成炸裂對(duì)燃燒反而有利）和火焰形狀。同樣揮發(fā)份的高低也直接影響火焰形狀。不同的煤粉細(xì)度、不同的水分、不同的揮發(fā)份、不同的發(fā)熱量會(huì)產(chǎn)生不同的火焰形狀，不同的火焰形狀對(duì)煅燒中的各帶位置會(huì)產(chǎn)生不同影響。當(dāng)耐火磚配磚一定，實(shí)際各帶的位置在不斷地改變，其耐火磚的性能就不會(huì)很好地發(fā)揮，就會(huì)縮短耐火磚的使用壽命。

四、總結(jié)

需要探討的知識(shí)很多，本期重點(diǎn)探討以下問題：

1.KH和N對(duì)生料易燒性的影響誰更大

幾乎等同，但是通過降低KH達(dá)到提高生料易燒性，在相同的易燒性下，我更傾向于降低N來達(dá)到目的，因?yàn)榻档?.1的硅酸率等同于降低0.01的飽和比，但是降低0.1的硅酸率熟料的C3S遠(yuǎn)比降低0.01的飽和比高。

2.生料的細(xì)度對(duì)生料易燒性的影響，遠(yuǎn)沒有想象的大

特別是輥壓機(jī)終粉磨，當(dāng)細(xì)度達(dá)到一定的程度后，對(duì)生料易燒性的改變已經(jīng)影響不大，在考慮綜合因素后，可以考慮適當(dāng)放寬生料細(xì)度，沒必要追求過細(xì)的生料。

3.生料中的有害成份，對(duì)生料的易燒性有利，但是不影響回轉(zhuǎn)窯的正常煅燒

生料的有害成份，對(duì)易燒性有利，對(duì)熟料的28天強(qiáng)度不利，對(duì)熟料的需水量不利。有的人認(rèn)為有害成份多，液相量大，容易結(jié)圈，這是不對(duì)的，只要是操作得當(dāng)，有害成份多少并不影響窯皮的形成。

4.煤粉發(fā)熱量對(duì)生料的易燒性有影響，但是它和大部分人想象的矛盾

和大部分人想象的不一樣，發(fā)熱量高，生料易燒性差。發(fā)熱量低生料易燒性好。

這是由于發(fā)熱量低煤灰高，能夠有效降低KH，所以能改善生料的易燒性。但是煤質(zhì)的改變往往對(duì)窯內(nèi)耐火磚的使用壽命不利。

總之以上是本人之觀點(diǎn)，如有相反的思路可以相互探討，敬請(qǐng)留言。