熟料KH生料KH和入窯煤灰量經驗關系式的建立與運用

　　根據水泥品種與具體的生產條件，選擇合理的熟料礦物組成，并由此計算確定所用原料的配合比，水泥工藝上稱為配料。其任務是：①使煅燒出來的熟料具有良好的性能和較高的強度；②確定各種原料的正確配比；③指導生產，要求達到易于燒成和粉磨，生產上易于控制和操作。

 

　　在原、燃材料既定的情況下，配料的主要任務就是設計熟料組成和生料配比。一般來說，大多數水泥企業(yè)，都是根據自身原燃材料的品質、生料制備與熟料煅燒的工藝，在保證水泥優(yōu)質高產低耗、設備安全運轉的前提下，確定某一品種的水泥熟料率值，計算其氧化物含量和礦物組成，再運用代數法或嘗試誤差法計算生料配比。

 

　　但是在實際生產中，特別是對濕法水泥生產，很難按以上配料方案實施。原因是無法保證原料按配比入磨，且熟料的成分與理論計算值相距甚遠。故實際生產中只能參考配料設計來分析現場數據，探索配料的經驗公式，指導生產。

 

　　1 KH熟、KH生與入窯煤灰量經驗關系式的建立

　　所謂水泥配料工藝，即是在全面系統(tǒng)地了解和掌握原燃材料的成分、品質波動的情況下，根據水泥品種與具體工藝生產條件，確定所用的水泥原料與校正原料的配合比來磨制適應水泥窯熱工煅燒制度的水泥生料的過程。

 

　　配料工藝中存在著各種各樣人為的、客觀的因素，對熟料的形成產生或大或小、或直接或間接的影響。配料工藝的過程，就是各種因素相互作用與相互影響的過程。其中不但有單一原料自身的、各種原料之間的相互聯系與作用，還有著磨機與生料、生料與回轉窯、回轉窯和燃料以及設備與操作者等多層次多網絡多變量的作用與影響。因此建立經驗公式的時候，既要把生料的成分變化與熱工制度的影響作為牽連制約熟料質量的主要因素，也要將其他人為的、偶然的、瞬變的各種微觀因素考慮進去。

 

　　根據實際生產經驗，在總體上來說，熟料的KH值除與生料成分、入窯煤粉質量有關外，還受到生產過程中各種因素(操作、設備、檢驗上的瞬變誤差)的影響。這些因素將影響煤灰摻入的不均勻導致煤灰摻入量的變化。另一方面，熟料的KH值總是與生料的KH值成正比，與入窯煤粉的灰份以及工藝過程中各種綜合因素的波動程度成反比。據此建立下列經驗公式：

 

　　KH_熟＝(KH_生-kA^f)/x

　　式中：KH_熟—熟料的石灰飽和系數；

　　　　　KH_生—生料的石灰飽和系數；

　　　　　A^f—入窯煤粉灰份(分析基)百分含量，%；

　　　　　k—相對定值(系A^f每變動1%時對KH熟的影響值)；

　　　　　x—整個工藝過程中諸多綜合因素影響的綜合變量。

 

　　2 對KH_熟＝(KH_生-kA^f)/x的考察

　　熟料的生產要經過兩大階段：生料的配制和熟料的煅燒。在生產中，原燃材料的優(yōu)劣，配料方案是否可行，熱工參數是否合理，最終都體現在熟料質量上。也就是說，熟料的生產與生料的成分、物料的煅燒有著直接的必然的聯系，而物料煅燒又與入窯煤粉的質量有直接的聯系。所以我們把生料成分(主要是KH_生)以及煅燒情況(在某種情況下，特別是在看火操作正常的情況下，可用A^f代表煅燒制度的變化)稱為配料工藝過程中的必然因素，而把其它人為的、設備上操作上難以覺察的、瞬變的無規(guī)律性的波動情況，稱為偶然因素。

 

　　為便于說明問題，先假設在整個工藝過程中，除了生料成分KH生與熱工制度Af是變化因素外，其它生產過程中的瞬變因素x是穩(wěn)定的或波動不明顯的，這樣我們即可認為熟料質量與生料和煤質的關系是一個線形函數關系：KH_熟＝KH_生-kA^f

 

　　式中k是對應于入窯煤粉灰份變化的一個常量。生產條件不同,k值也不同，但一般變動范圍不太大。A^f每增減1%時，KH熟就相應降低或提高0.010～0.015，此數值就是式中k值的意義。我們用數理統(tǒng)計方法對本公司幾百組生產數據進行計算，得到的k值為0.012～0.013(配料時取k=0.0125)。

 

　　然而，熟料的煅燒過程是一個復雜的綜合的連續(xù)工藝過程，即使把生料中的各種成分配制得當，也不一定就能煅燒出合格、優(yōu)質的熟料。從化學反應的角度看，生料入窯后，經過水分干燥、物料預熱、碳酸鹽分解、礦物形成等一系列物理、化學及物理化學的多相反應過程。從熱力學角度來看，在整個煅燒過程中，存在著氣體流動、物料和載熱介質之間熱交換(傳導、對流、輻射)與傳質熱運動形式。由于這些復雜的反應與運動，致使物料煅燒過程充滿著各種各樣的相互聯系與制約，要求整個工藝過程處在一個無波動的穩(wěn)定狀態(tài)，是不大可能的，這樣就不可忽略這些瞬變的偶然因素對熟料質量的影響。因此在建立經驗公式時，把這些瞬變的偶然因素(x)與熟料質量(KH_熟)以反比關系處理。也就是說，生產情況越穩(wěn)定，熟料質量波動就越?。环粗?，生產情況雜亂或處在失控狀態(tài)，就不會有好熟料出窯。

 

　　綜上所述，不論從整個工藝過程來考察，還是從工藝的必然因素與偶然因素上進行推敲，經驗公式的內涵及其數學形式，都可以較為客觀地反映配料工藝的真實情況。

 

　　因為x是一個各種因素綜合形成的變量，用一般的算術平均值來推導是不嚴謹的。工程數學原理指出，對某數量受到為數眾多的相互獨立的隨機因素的影響，而每一個別因素的影響都很微小的這種情形，稱為正態(tài)分布。水泥生產中的因變誤差波動，正是屬于這種正態(tài)分布形式，只有用數理統(tǒng)計方法來推算變量x，才是較為正確的，也才能檢驗其數值的準確性。

 

　　推算變量x的步驟如下：

　?、龠x擇數據：把實際生產中相同的KH生相應得到的熟料KH熟作為一組數據，選出至少50組這樣的對應數值；

　　②求出各組的x值：將每組數據分別代入

　　x＝(KH_生-0.0125A^f)/KH_熟

　　求出各組的x₁、x₂、x₃……x_n，再從這些值中算出各組的x平均值。

　　③確定x值：根據可疑數據的舍棄原則，檢驗各組x平均值的可靠性。棄去不可信值后，用保留下來的各組x平均值算出平均數據(作為x的確定值)及其標準偏差σ。

　?、軝z驗所得的x值是否可靠：將x值及其標準偏差σ代入正態(tài)分布函數公式：

 

　　這種誤差正態(tài)分布一般可按標準正態(tài)分布處理，即：

　　

　　查表可得x的分布密度，從而確定x值的可靠程度。

　　據此計算本公司的x值：x=1.020～1.040。

 

　　3 運用

　　k值和x值求出后，運用該經驗公式就可以非常方便地根據各種不同的生產情況，下達不同的配料方案，對預見物料煅燒情況，實現料、煤、操作三對口具有很好的指導作用。

 

　　投產以來，我公司原煤質量波動比較大，A^f的波動范圍為25%～36%，這對配料工作及窯上的熱工制度都是不利的。為使熟料質量穩(wěn)定，必須經常變換配料方案，以適應料、煤、操作的對口。自從運用經驗公式來指導配料工作后，工作效率和準確率大為提高。根據每班分析出來的Af值變化情況和確定的KH熟值，很快就可計算出入窯生料的KH生值，從而迅速下達配料指標。例如：某班的Af＝29.46%，要使熟料的率值KH熟＝0.920，則需要調整入窯料漿率值為KH生＝xKH_熟＋kA^f＝(1.030×0.920)＋（0.0125×29.46）＝1.316，從而迅速下達大池的TCaCO₃指標。利用這一經驗公式，使我公司熟料質量明顯提高和穩(wěn)定(見表1)，在回轉窯運轉不正常時仍然收到良好的效果。

　　4 結束語

　　運用該經驗公式應注意以下幾點：

　?、凫`活掌握經驗公式。k值和x值不是一成不變的，隨著時間、生產條件、煅燒情況的變化而變化，必須經常修訂。我們的經驗是每個月至少推算一次，重新確定新的k值和x值，才能靈活運用配料經驗公式。另外，生料的TCaCO₃值與KH生值存在著反比關系：TCaCO₃＝KH生/q，本公司的q值大約在0.016～0.017之間波動，須及時調整q值，才能準確下達TCaCO₃指標。據我們的觀察，每當石灰石中MgO含量和泥質粉砂巖中的SiO₂含量波動較大時，q值就要變化。

 

　　②熟悉原燃材料的質量分布，準確下達配料指標。

　?、蹖Ψ治霾僮魅藛T的技術水平、分析結果心中有數，不要被不正確的數據所迷惑。

　?、茏⒁庥^察窯中喂灰數量和窯灰成分變化對配料經驗公式的影響，及時調整k值和x值。

　?、莞鶕炝响褵透G的運轉情況，及時調整KH熟值。