粉煤灰摻入水泥工藝與操作優(yōu)化實踐
2010-06-13 00:00
隨著國家利廢政策的出臺，粉煤灰等廢物綜合利用越來越受到水泥企業(yè)重視，近年來，一些老廠開始著手對粉煤灰摻入水泥工藝進行技改。在實際生產(chǎn)過程中，有時出現(xiàn)粉煤灰斷料現(xiàn)象，有時出現(xiàn)粉煤灰下料止不住現(xiàn)象。某水泥廠在進行技改過程中不僅受到現(xiàn)場條件的限制，而且在實際使用中還要面對粉煤灰流量波動大，粉煤灰計量控制困難的問題。通過集思廣益，提出多種改造工藝可行性方案，通過分析和優(yōu)化，實施后取得了較好的效果。
1、技改方案及論證
某水泥廠有2臺3.0×11m閉路水泥磨，磨頭設計有三個物料倉，用于熟料、石膏和顆粒狀石灰石儲存，采用磨頭計量控制物料流量。由于磨頭與聯(lián)合儲庫相連，已經(jīng)沒有位置布置粉煤灰?guī)?，這給技術改造帶來困難。本著簡化工藝，便于生產(chǎn)操作的原則，提出以下技改可行性方案：
表1 袋除塵器技術性能參數(shù)
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設備名稱
技術參數(shù) |
粉煤灰?guī)祉?/DIV>
袋式除塵器 |
粉煤灰?guī)祉?/DIV>
袋式除塵器 |
水泥磨尾
袋式除塵器 |
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規(guī)格型號 |
LFX4－16型 |
LFX4－8型 |
WDMC128－7型 |
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處理風量 /m3/h |
6240 |
3000 |
80600 |
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過濾面積 /m2 |
65 |
32 |
1120 |
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室數(shù) /個 |
4 |
4 |
7 |
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濾袋數(shù)量 /條 |
120 |
60 |
896 |
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過濾風速 /m/min |
1.2 |
1.2 |
1.0～1.2 |
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阻力 /Pa |
1400 |
1400 |
1400 |
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清灰方式 |
氣箱脈沖 |
氣箱脈沖 |
氣箱脈沖 |
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風機功率 /kw |
7.5 |
4.0 |
220 |
1.1 由于磨頭沒有多余的位置，利用閉路磨的特點，將粉煤灰?guī)觳贾迷谒嗄ノ玻茨シ績蓚?cè)，以靠近磨尾提升機和利于檢修車輛通行為原則，同時要考慮到大型粉煤灰車輛能夠靠近粉煤灰?guī)臁?/DIV>
1.2 在新增粉煤灰摻入水泥磨工藝系統(tǒng)的除塵方面有兩種可行性方案，每種方案各有特點。
1.2.1方案一是粉煤灰?guī)飒毩⒊龎m方案（見圖1a）：加大粉煤灰?guī)祉敵龎m器處理風量，采用LFX4－16型袋式除塵器（技術性能參數(shù)見表1）對粉煤灰?guī)祉敽头勖夯逸斔托辈鄢龎m，其風機功率為7.5kw；其特點是除塵器選型較大，風機功率大，對斜槽除塵的風管長度超過20m，風量控制比較困難，如果斜槽除塵管道選擇尺寸較小，容易造成風管磨損較快，同時也容易造成庫頂除塵管道“短路”；如果斜槽除塵管道尺寸較大，容易出現(xiàn)管道堵塞現(xiàn)象，給崗位操作增加工作量。因粉煤灰輸送斜槽上除塵點離轉(zhuǎn)子秤距離較近，一些還沒有進入轉(zhuǎn)子秤的粉煤灰很容易被強負壓拉走，尤其在生產(chǎn)PO42.5級水泥時，粉煤灰摻入量較?。?～4.5t/h），影響粉煤灰的計量準確性。
1.2.2 方案二是利用水泥磨尾負壓，將斜槽尾部用風管（φ250mm）連接到水泥磨磨尾罩的上部（見圖1b），利用磨尾WDMC128－7型袋式除塵器（技術性能參數(shù)見表1）除塵；為了便于水泥磨檢修，除塵連接風管采用法蘭連接，并設置風量調(diào)節(jié)閥（以達到斜槽不揚塵為宜，風量不宜過大）。粉煤灰?guī)祉敵龎m器只承擔粉煤灰?guī)斓某龎m，采用LFX4－8型袋式除塵器（技術性能參數(shù)見表1），風機功率4kw；工藝布置上取消灰斗，采取除塵器箱體直接安裝在庫頂，這不僅減輕粉煤灰?guī)祉數(shù)妮d荷，而且也降低除塵的高度，降低風災隱患；為了防止掉袋對粉煤灰?guī)斓挠绊?，在除塵器箱體的下部安裝50×50鋼絲網(wǎng)。
1.2.3 由于粉煤灰B250斜槽除塵需要的通風量為3000m3/h左右，水泥磨磨尾除塵器的富裕能力完全可以滿足需要；考慮到除塵管道磨損和堵塞問題，從節(jié)約能源和便于生產(chǎn)維護的考慮，確定采用方案二。
1.3通過調(diào)研發(fā)現(xiàn)，粉煤灰計量方式較多，依據(jù)現(xiàn)場環(huán)境條件，通過綜合分析，提出2種粉煤灰計量方案。
1.3.1方案一：為降低設備投資，早期粉煤灰計量裝置多采用在粉煤灰?guī)煜掳惭b螺旋秤（見圖2a），其設計思想是粉煤灰經(jīng)螺旋秤（技術性能參數(shù)見表2）計量后，根據(jù)設定的給料量，將信號反饋給瑣風式密封鋼性葉輪給料器，通過調(diào)整瑣風式密封鋼性葉輪給料器的轉(zhuǎn)速來控制喂料量。但在實際使用過程中由于粉煤灰下料波動很大，螺旋秤頻繁給瑣風式密封鋼性葉輪給料器下達指令，因控制設備的滯后性，瑣風式密封鋼性葉輪給料器難以及時作出反映，因此，不能實現(xiàn)設計的控制思路，使得實際生產(chǎn)中的粉煤灰給料波動較大，甚至有人懷疑是螺旋秤的計量精度有問題。還有一個重要原因是粉煤灰對瑣風式密封鋼性葉輪給料器磨損速度快，使用一段時間后，使得瑣風式密封鋼性葉輪給料器間歇較大，加上粉煤灰的下料不均勻，經(jīng)過瑣風式密封鋼性葉輪給料器的粉煤灰直接進入螺旋秤，很容易出現(xiàn)粉煤灰流量難以控制的狀況。
1.3.2 方案二：根據(jù)長期觀察，解決粉煤灰準確計量問題，關鍵要解決粉煤灰的穩(wěn)流問題。為此選用轉(zhuǎn)子秤（技術性能參數(shù)見表2），其工藝布置見圖2b。其設計思想是粉煤灰經(jīng)轉(zhuǎn)子秤計量后，根據(jù)設定的給料量，將信號反饋給單管螺旋鎖風喂料機，通過調(diào)整單管螺旋鎖風喂料機的轉(zhuǎn)速來控制喂料量。在實際生產(chǎn)過程中有時會出現(xiàn)粉煤灰斷料或沖料現(xiàn)象，使得粉煤灰流量難以控制，由于單管螺旋鎖風喂料機有2.5～3.0m長度，對瞬時的粉煤灰沖料起到延時作用，給調(diào)整單管螺旋鎖風喂料機提供了時間，對出現(xiàn)沖料現(xiàn)象有穩(wěn)流的效果，使得計量比較準確。在發(fā)現(xiàn)斷料時，只有及時人工處理方能解決。
1.3.3 隨著粉煤灰利用退稅政策的實施，稅務部門對粉煤灰計量設備要求越來越嚴格，不僅要求現(xiàn)場計量的準確性，而且要求計量設備有累計和儲存的功能，以便于稅務部門檢查。綜合上述二種方案，為確保計量準確，利于水泥磨的穩(wěn)定喂料操作，確定采用方案二。
表2 計量設備技術性能參數(shù)
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設備名稱
技術參數(shù) |
轉(zhuǎn)子秤 |
螺旋秤 |
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規(guī)格型號 |
DZC30 |
LX-1600×300 |
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流量范圍 /t/h |
2~20 |
2~20 |
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給料精度 /% |
±0.5 |
±3.0～5.0 |
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裝機功率 /kw |
9.7 * |
7.7 ** |
注：* 裝機功率中包含單管螺旋鎖風喂料機（7.5kw）；
** 裝機功率中包含瑣風式密封鋼性葉輪給料器（2.2kw）。
2、生產(chǎn)過程中存在問題
經(jīng)過多次開展技術研討，不斷優(yōu)化技改方案，使得技改設計更加合理。但在使用過程中也時常出現(xiàn)一些問題，現(xiàn)歸納如下：
2.1 與礦渣相比，粉煤灰價格較低，不需要烘干，同時有退稅的優(yōu)惠政策，因此，粉煤灰受到多數(shù)水泥廠的青睞。正是由于上述原因，粉煤灰的市場供應格局發(fā)生變化，當水泥銷售旺季時粉煤灰供不應求，而水泥銷售淡季時又供過于求。在水泥銷售旺季時，因粉煤灰?guī)齑孑^低（低于5m料位）時，經(jīng)常出現(xiàn)粉煤灰下料不暢或斷料現(xiàn)象。操作上采用人工對粉煤灰?guī)斐錃鈦硭蓭欤@樣容易出現(xiàn)粉煤灰沖料現(xiàn)象，時常使得粉煤灰溢出計量和輸送設備，每次粉煤灰溢出事故發(fā)生時，外溢粉煤灰量數(shù)十噸，這不僅造成粉煤灰埋沒輸送和計量設備，而且也造成環(huán)境污染，給崗位人員增加了清理衛(wèi)生的工作量，有時甚至造成水泥磨停產(chǎn)。
2.2 粉煤灰摻入水泥技改完成后，運行初期，生產(chǎn)運行正常，粉煤灰?guī)祉敵龎m效果良好；但2個月后，粉煤灰?guī)祉敃r常出現(xiàn)揚塵現(xiàn)象，有時在晴天時突然好轉(zhuǎn)；同時送粉煤灰的汽車駕駛員反映粉煤灰入庫時間大大延長（增加1/3～1/2時間）。
2.3 在生產(chǎn)PC32.5級水泥時，粉煤灰摻加量為12～15t/h，粉煤灰加入磨尾提升機后， 8＃水泥磨提升機正常運行，7＃水泥磨提升機出現(xiàn)嚴重揚塵現(xiàn)象，造成水泥磨尾粉塵彌漫；當減少粉煤灰摻加量時，揚塵現(xiàn)象消失。隨后，多次出現(xiàn)7＃水泥磨提升機鏈條經(jīng)常斷裂現(xiàn)象，使得水泥磨頻繁停機，影響水泥磨生產(chǎn)。
3、改進措施
3.1 針對粉煤灰下料不暢問題，經(jīng)過反復觀察比較，問題的原因是粉煤灰?guī)靸?nèi)料位較低，或是粉煤灰含水份較大。對此采取以下處理措施：
3.1.1 在生產(chǎn)實際過程中嚴格控制粉煤灰的料位高度，粉煤灰?guī)靸?nèi)最低料位不低于6m為宜。當粉煤灰的庫存料位接近6m時，應及時向粉煤灰?guī)靸?nèi)補充粉煤灰，以確保最低料位。
3.1.2 當粉煤灰不下料或下料不暢時，在向粉煤灰充氣前，要檢查計量秤和輸送設備的檢查門，必須確保全部關閉牢固（防止沖料時粉煤灰外溢）；關閉螺旋閘閥，然后開始對粉煤灰?guī)斐錃?，停止充氣后，慢慢開啟螺旋閘閥，逐步達到設定流量。
3.1.3 如果粉煤灰含水份較大，或庫存粉煤灰較少，需要充氣才能下料時，螺旋閘閥的開啟度要盡量小，同時要求崗位人員增加檢查頻次，盡早發(fā)現(xiàn)粉煤灰外溢，防止沖料外溢事故的發(fā)生。
3.2 針對粉煤灰?guī)祉敁P塵和粉煤灰入庫時間延長問題，開始懷疑是除塵器故障所致，但經(jīng)過仔細檢查，除塵器運行正常。原因是由于粉煤灰?guī)焓遣捎娩摪逯瞥傻?，在雨雪天氣時，容易在除塵器的防掉袋網(wǎng)上出現(xiàn)板結現(xiàn)象，使得除塵器通風阻力大幅度增加，影響除塵效果；晴天粉煤灰干燥時，防掉袋網(wǎng)上板結的粉煤灰容易脫落，通風改善，除塵效果轉(zhuǎn)好。隨后要求崗位人員用錘頭每周對粉煤灰?guī)祉敵龎m器支架槽鋼進行敲擊幾下（雨雪天勤敲擊）即可。
3.3 為了便于工藝布置，粉煤灰加入水泥磨尾提升機的回斗側(cè)，粉煤灰落入提升機后，再用斗子鏟粉煤灰入提升機斗中。由于8＃水泥磨尾NE150型提升機斗子較深，容量大（見表3），進料口位置對其影響較??；7＃水泥磨尾TH500型提升機的斗子淺，容量小，加上實際輸送能力較小，當選粉機的循環(huán)負荷較大時，提升機的能力顯得不足。采取措施如下：
3.3.1將粉煤灰的下料口改為提升機的進料側(cè)，使得粉煤灰直接入斗子中，較少提升機的能耗；
3.3.2 將7＃水泥磨提升機的一般鏈改為高強鏈，將提升機斗子總數(shù)量增加1/3，提高提升機的輸送能力；
3.3.3 定期檢測水泥磨選粉機的循環(huán)負荷，通過控制水泥磨喂料操作來控制選粉機的循環(huán)負荷（120～150%），不僅達到水泥磨穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)，而且減少水泥磨尾提升機的負荷。當選粉機的循環(huán)負荷發(fā)生較大波動時，應查明原因，及時采取措施，確保水泥磨的產(chǎn)質(zhì)量。
表3 提升機技術性能參數(shù)
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設備名稱
技術參數(shù) |
8#水泥磨
提升機 |
7#水泥磨
提升機 |
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規(guī)格型號 |
NE150型 |
TH500型 |
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輸送能力 /m3/h |
170 |
123 |
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鏈斗速度 /m/s |
0.7 |
1.5 |
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電機功率 /kw |
30 |
22 * |
注：* 原配置的電機功率18.5kw，在增加斗子后，改為22kw。
4、實施效果
粉煤灰摻入水泥磨技改項目實施后，取得良好的經(jīng)濟效益，具體體會如下：
4.1 采取水泥磨尾摻入粉煤灰工藝方案，不僅解決磨頭空間小的問題，而且使得粉煤灰經(jīng)過選粉后再入磨，有利于水泥磨產(chǎn)量的提高，尤其使用粒度較細的粉煤灰時，效果更好。由于當前電廠的粉煤灰多尾選粉后的級外灰，顆粒較粗，采用水泥磨尾摻入粉煤灰工藝，容易使得水泥顆粒分布變窄，由于受到粉煤灰摻加量的限制，影響程度不是很大，不會影響水泥理化性能。
4.2通過優(yōu)化除塵工藝設計， 簡化了工藝流程，不僅便于實際生產(chǎn)，減少維護工作量，同時除塵器選型減小，節(jié)約投資和運行費用。僅除塵器節(jié)能一項，每年節(jié)約節(jié)電7272元；加上濾袋等除塵器配件消耗支出，每年可節(jié)約費用將超過1萬元。其除塵節(jié)約電能支出計算如下：
8760×0.85×380×（7.5－4）×1.732×0.8×0.53÷1000＝7272（元）
4.3 在優(yōu)化工藝設計后，盡管除塵器的規(guī)格型號大大減小，由于粉煤灰?guī)祉斒仟毩⒌某龎m，無論是粉煤灰摻入水泥生產(chǎn)時，還是粉煤灰入庫作業(yè)時，其除塵效果良好。在出現(xiàn)除塵器防掉袋網(wǎng)板結時，曾計劃采取安裝振動器清理，考慮到粉煤灰?guī)祉敵龎m器是露天布置，為防止振動器震動造成焊縫裂縫而滲水問題，最后還是采用人工敲擊清理方案，利于定期對粉煤灰?guī)鞕z查。
4.4 在這之前，該水泥廠曾在一臺水泥磨上使用螺旋秤計量，其儀表顯示計量數(shù)值與化驗室測定數(shù)值相差很大，粉煤灰計量設備起不到計量控制的目的。尤其是水泥銷售旺季時，水泥庫存少，難以做到多庫搭配，只有將水泥質(zhì)量控制前移到水泥磨環(huán)節(jié)，而此時，粉煤灰供應緊張，粉煤灰?guī)祀y以達到合理的庫存，使得粉煤灰流量波動加大，螺旋秤已經(jīng)無法起到控制和計量的作用，這時的粉煤灰控制只能評崗位人員的觀察和經(jīng)驗來操作，化驗室只得從嚴控制，水泥磨產(chǎn)質(zhì)量受到嚴重影響。在使用轉(zhuǎn)子秤后，粉煤灰的流量波動由調(diào)整分單管螺旋鎖風喂料機來穩(wěn)流，提高了計量的準確性，與化驗室測定數(shù)量相關性大大提高，利于實際生產(chǎn)控制。
5、 結束語
5.1 粉煤灰計量準確的關鍵是穩(wěn)流，與計量設備的精度關系不是很大。轉(zhuǎn)子秤的單管螺旋鎖風喂料機采用變螺距設計結構，起到穩(wěn)流的作用。但是，在粉煤灰流量出現(xiàn)大的波動時，完全靠轉(zhuǎn)子秤的單管螺旋鎖風喂料機是不夠的，這時需要崗位人員到現(xiàn)場及時手工調(diào)整螺旋閘閥，等粉煤灰流量相對穩(wěn)定后，崗位人員才能離開。從利于生產(chǎn)控制操作的考慮，建議手動螺旋閘閥改為電動控制比較合理。
5.2 水泥廠揚塵點較多，除塵應因地制宜，就近選擇除塵設備；在選擇除塵方案時應盡可能減少除塵管道長度和彎頭的數(shù)量，以利于節(jié)能和提高除塵效果，同時也有利于日常維護管理。由于技改項目對粉塵排放標準要求提高（≤30mg/Nm3），建議袋式除塵器采用覆膜濾料。
參考文獻：
[1] 姚丕強，水泥粉磨中對顆粒級配的控制[J].水泥，2008.（1）：10～15.
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