堯柏水泥解決熟料后期強度下降的案例分析

  1 問題的提出

  筆者公司是一條日產(chǎn)2000t水泥熟料的新型干法水泥生產(chǎn)線，投產(chǎn)以來熟料質(zhì)量一直比較穩(wěn)定，但是自2013年3月下旬-5月份生產(chǎn)的熟料28天抗壓強度卻發(fā)生較大幅度下降。為此，筆者對該問題組織技術(shù)人員進行了專題診斷并制定出相應(yīng)的整改措施，經(jīng)過實施后迅速扭轉(zhuǎn)了這種被動局面。

  2  分析問題

  2.1 強度數(shù)據(jù)對比

  熟料強度下降前后數(shù)據(jù)對比情況見表1.

  由表1可知，自2013年3月下旬開始，熟料的28天抗壓強度明顯下降，同2012年9月-12月相比較下降約3MPa-6MPa，這種變化直接影響到水泥的質(zhì)量、性能和混合材摻加量的提高，從而導致質(zhì)量的波動和成本的增加。

  2.2  確定排查重點

  經(jīng)了解并調(diào)閱大量的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)熟料質(zhì)量發(fā)生波動前后的原燃材料、配料方案等均未發(fā)生明顯變化，并且檢驗設(shè)備一直處在較佳工作狀態(tài)，操作人員也未發(fā)生調(diào)動或變動，為此，我們首先將工藝環(huán)節(jié)的影響作為本次排查的重點。

  3  問題排查

  3.1 入窯生料質(zhì)量的穩(wěn)定性

  對入窯生料每月的CaO和KH值的標準偏差波動情況進行統(tǒng)計，見表2。

  由表2可知：入窯生料的CaO月度標準偏差從3月份開始發(fā)生明顯增大，由2012年12月份的0.19直接增至2013年3月份的0.37（1月、2月停產(chǎn)），而且4月、5月的CaO標準偏差均比2012年的幾個月大，分別為0.37、0.32；入窯生料KH值也由2012年底的0.020增加至2013年3月份的0.042，達到歷史最高值，而且4月、5月的入窯生料KH值也比2012年下半年高或等于其最大值，分別為0.034、0.028。

  因為表2中每月的標準偏差樣本是每個月里每天24小時綜合樣的分析結(jié)果，只能判斷每月30天或31天里生料綜合樣的波動情況，但不能體現(xiàn)每天24小時中每小時入窯生料的波動情況，為此，我們隨機抽查統(tǒng)計了每月中連續(xù)幾天每小時入窯生料瞬時樣的CaO和KH標準偏差，統(tǒng)計樣本為每小時的瞬時生料樣，見表3。

  由表3可知，2012年的11月和12月的兩個時間段同2013年3月-5月的四個時間段相比較，入窯生料CaO和KH的標準偏差從2013年3月份開始發(fā)生明顯變化，其中生料CaO標準偏差由2012年兩個時間段中最大的0.251大幅增加至2013年不同時間段的0.649、0.319、0.379、0.467，KH值標準偏差由2012年兩個時間段中最大的0.0288大幅增加至2013年不同時間段的0.0749、0.0313、0.0396、0.0476，增加幅度均比表2中的幅度增大約1~3倍，說明熟料強度下降期間的入窯生料質(zhì)量確實波動比較大。

  標準偏差反映了所需要分析的數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)統(tǒng)計期中的分布離散程度，靈敏度較高、客觀性較強。對水泥生產(chǎn)中經(jīng)過均化后的入窯生料而言，生料KH的標準偏差一般應(yīng)小于0.020，最好能小于0.015，這樣才能為后續(xù)的穩(wěn)定窯況和煅燒優(yōu)質(zhì)熟料創(chuàng)造前提條件。而實際上同筆者公司自身2012年和2013年的數(shù)據(jù)相比，入窯生料的KH標準偏差明顯增大，也遠高于0.020。

  到底是什么原因會導致入窯生料產(chǎn)生如此大的波動呢？下面對均化設(shè)施和生料庫位進行了排查。

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  3.2 生料均化設(shè)施

  經(jīng)檢查，發(fā)現(xiàn)該公司生料均化庫底六個區(qū)的充氣管道氣動閥、下料斜槽氣動閥、執(zhí)行器已全部損壞或廢棄不用，從而致使均化庫不能自動換區(qū)充氣和下料，在開啟庫底充氣羅茨風機時因充氣管道氣動閥已壞無法分區(qū)充氣，而導致庫底同時送氣致使六個區(qū)同時下料，且下料小倉料位不穩(wěn)，中控室被迫將程序設(shè)定為“在倉位40噸時自動開啟庫底充氣羅茨風機下料、倉位50噸時自動停止羅茨風機停料”，這樣頻繁的開停機而使穩(wěn)料倉料位更加不穩(wěn)，沖板流量計喂料量波動更大。當投料量給定在120t/h時，從中控曲線可以看到實際下料量大多數(shù)在100t/h～130t/h范圍波動，最大范圍在95t/h～135t/h，下料量的變化大約在8%～25%范圍波動。根據(jù)一些經(jīng)驗數(shù)據(jù)，當喂料量的波動超過5%時，就會對窯系統(tǒng)產(chǎn)生難以用工藝操作來彌補的影響，從而影響熱工制度的穩(wěn)定，致使煅燒的熟料質(zhì)量下降。而對于實際下料量波動高達8%～25%的情況，對熱工制度和熟料質(zhì)量的影響程度已經(jīng)相當嚴重了。

  3.3 生料庫位的排查

  另外，據(jù)了解該生料庫底的均化設(shè)施自2011年以來便一直廢棄未正常使用，而此期間的熟料質(zhì)量卻未出現(xiàn)大幅波動。為此，我們對2012年和2013年部分月份的生料庫的料位高度情況進行了統(tǒng)計，生料庫庫空高度情況見表4。

  由表4可知，2012年9月-12月的生料庫庫空高度較低，庫空在14～15米的總共只有四天，大部分時間庫空高度在4米~7米，生料庫料位大部分時間達到生料庫容的60%以上，但是2013年3月-5月的生料庫庫空高度長期處于15米-22米范圍內(nèi)，甚至還有三天庫空高度在26米-28米范圍內(nèi)，可以說這三個月生料庫一直處于低料位狀態(tài)運行，在均化設(shè)施廢棄的情況下，出磨生料入生料庫后直接入窯，生料庫沒有起到任何均化作用，長期處于“直腸”狀態(tài)。分析2012年以前入窯生料CaO、KH值的標準偏差相對于2013年較低的主要原因是，因為2012年以前存在較高的生料庫位，即使庫底均化設(shè)施廢棄不用，但因有較高的生料庫位，剛出磨的生料在進入生料庫到入窯這一過程中，同較高庫位的生料進行了一定程度的均化搭配后入窯煅燒，從而使入窯生料的波動較生料庫長期處于低料位情況下的波動要小得多。

  因生料庫長期處于低料位狀態(tài)、庫底均化設(shè)施長期廢棄不用、喂料量大幅度波動這幾方面綜合疊加的結(jié)果嚴重影響了熱工制度的穩(wěn)定，從而導致了熟料質(zhì)量特別是28天強度的大幅下降。

  4 采取措施

  4.1  加強工藝管理，恢復(fù)生料庫底均化設(shè)施

  仔細檢查生料均化庫底均化設(shè)施，對所缺的備品備件盡快上報材料計劃并催促采購部門加緊采購，盡快使生料均化庫底的充氣管道氣動閥、下料斜槽氣動閥和執(zhí)行器等閥門和執(zhí)行器的功能得到恢復(fù)，以充分發(fā)揮生料庫的均化功能。

  4.2 提高生料磨機臺時產(chǎn)量以增加生料庫料位

  對生料磨機研磨體級配進行優(yōu)化調(diào)整，提高磨機臺時產(chǎn)量，減少故障停機時間，確保生料庫位始終保持較高料位。

  5 效果驗證

  生料庫均化功能恢復(fù)后，生料磨研磨體經(jīng)過清倉清理、級配經(jīng)過優(yōu)化調(diào)整后的臺時產(chǎn)量較以前增加了5-7t/h，生料庫料位經(jīng)常處于60%以上庫容量的高料位狀態(tài)運轉(zhuǎn)，到2013年8月份以后，熟料28天抗壓強度基本恢復(fù)到原來的59MPa以上，強度數(shù)據(jù)見表5。

  6 小結(jié)

  生料庫均化設(shè)施廢棄導致均化功能喪失，生料庫長期處于低料位狀態(tài)，入窯生料成分和喂料量波動較大等方面的疊加效應(yīng)是導致熟料后期強度下降的主要原因，生產(chǎn)過程中一定要加強基礎(chǔ)的工藝管理工作，這樣才能保證各個工藝環(huán)節(jié)的正常運行，從而為提高產(chǎn)品質(zhì)量提供必要的保障。