堯柏水泥解決熟料后期強(qiáng)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(qiáng)度卻發(fā)生較大幅度下降。為此，筆者對(duì)該問題組織技術(shù)人員進(jìn)行了專題診斷并制定出相應(yīng)的整改措施，經(jīng)過實(shí)施后迅速扭轉(zhuǎn)了這種被動(dòng)局面。

  2  分析問題

  2.1 強(qiáng)度數(shù)據(jù)對(duì)比

  熟料強(qiáng)度下降前后數(shù)據(jù)對(duì)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(qiáng)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(dǎo)致質(zhì)量的波動(dòng)和成本的增加。

  2.2  確定排查重點(diǎn)

  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(dòng)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(yàn)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(dòng)或變動(dòng)，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(diǎn)。

  3  問題排查

  3.1 入窯生料質(zhì)量的穩(wěn)定性

  對(duì)入窯生料每月的CaO和KH值的標(biāo)準(zhǔn)偏差波動(dòng)情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，見表2。

  由表2可知：入窯生料的CaO月度標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)偏差均比2012年的幾個(gè)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(dá)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?yàn)楸?中每月的標(biāo)準(zhǔn)偏差樣本是每個(gè)月里每天24小時(shí)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(dòng)情況，但不能體現(xiàn)每天24小時(shí)中每小時(shí)入窯生料的波動(dòng)情況，為此，我們隨機(jī)抽查統(tǒng)計(jì)了每月中連續(xù)幾天每小時(shí)入窯生料瞬時(shí)樣的CaO和KH標(biāo)準(zhǔn)偏差，統(tǒng)計(jì)樣本為每小時(shí)的瞬時(shí)生料樣，見表3。

  由表3可知，2012年的11月和12月的兩個(gè)時(shí)間段同2013年3月-5月的四個(gè)時(shí)間段相比較，入窯生料CaO和KH的標(biāo)準(zhǔn)偏差從2013年3月份開始發(fā)生明顯變化，其中生料CaO標(biāo)準(zhǔn)偏差由2012年兩個(gè)時(shí)間段中最大的0.251大幅增加至2013年不同時(shí)間段的0.649、0.319、0.379、0.467，KH值標(biāo)準(zhǔn)偏差由2012年兩個(gè)時(shí)間段中最大的0.0288大幅增加至2013年不同時(shí)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(qiáng)度下降期間的入窯生料質(zhì)量確實(shí)波動(dòng)比較大。

  標(biāo)準(zhǔn)偏差反映了所需要分析的數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)期中的分布離散程度，靈敏度較高、客觀性較強(qiáng)。對(duì)水泥生產(chǎn)中經(jīng)過均化后的入窯生料而言，生料KH的標(biāo)準(zhǔn)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(shí)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(biāo)準(zhǔn)偏差明顯增大，也遠(yuǎn)高于0.020。

  到底是什么原因會(huì)導(dǎo)致入窯生料產(chǎn)生如此大的波動(dòng)呢？下面對(duì)均化設(shè)施和生料庫位進(jìn)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(gè)區(qū)的充氣管道氣動(dòng)閥、下料斜槽氣動(dòng)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(dòng)換區(qū)充氣和下料，在開啟庫底充氣羅茨風(fēng)機(jī)時(shí)因充氣管道氣動(dòng)閥已壞無法分區(qū)充氣，而導(dǎo)致庫底同時(shí)送氣致使六個(gè)區(qū)同時(shí)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(shí)自動(dòng)開啟庫底充氣羅茨風(fēng)機(jī)下料、倉位50噸時(shí)自動(dòng)停止羅茨風(fēng)機(jī)停料”，這樣頻繁的開停機(jī)而使穩(wěn)料倉料位更加不穩(wěn)，沖板流量計(jì)喂料量波動(dòng)更大。當(dāng)投料量給定在120t/h時(shí)，從中控曲線可以看到實(shí)際下料量大多數(shù)在100t/h～130t/h范圍波動(dòng)，最大范圍在95t/h～135t/h，下料量的變化大約在8%～25%范圍波動(dòng)。根據(jù)一些經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，當(dāng)喂料量的波動(dòng)超過5%時(shí)，就會(huì)對(duì)窯系統(tǒng)產(chǎn)生難以用工藝操作來彌補(bǔ)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(duì)于實(shí)際下料量波動(dòng)高達(dá)8%～25%的情況，對(duì)熱工制度和熟料質(zhì)量的影響程度已經(jīng)相當(dāng)嚴(yán)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(dòng)。為此，我們對(duì)2012年和2013年部分月份的生料庫的料位高度情況進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，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(shí)間庫空高度在4米~7米，生料庫料位大部分時(shí)間達(dá)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(zhǎng)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(gè)月生料庫一直處于低料位狀態(tài)運(yùn)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(zhǎng)期處于“直腸”狀態(tài)。分析2012年以前入窯生料CaO、KH值的標(biāo)準(zhǔn)偏差相對(duì)于2013年較低的主要原因是，因?yàn)?012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(jìn)入生料庫到入窯這一過程中，同較高庫位的生料進(jìn)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(dòng)較生料庫長(zhǎng)期處于低料位情況下的波動(dòng)要小得多。

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

  4 采取措施

  4.1  加強(qiáng)工藝管理，恢復(fù)生料庫底均化設(shè)施

  仔細(xì)檢查生料均化庫底均化設(shè)施，對(duì)所缺的備品備件盡快上報(bào)材料計(jì)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(dòng)閥、下料斜槽氣動(dòng)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(jī)臺(tái)時(shí)產(chǎn)量以增加生料庫料位

  對(duì)生料磨機(jī)研磨體級(jí)配進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，提高磨機(jī)臺(tái)時(shí)產(chǎn)量，減少故障停機(jī)時(shí)間，確保生料庫位始終保持較高料位。

  5 效果驗(yàn)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(jí)配經(jīng)過優(yōu)化調(diào)整后的臺(tái)時(shí)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(yùn)轉(zhuǎn)，到2013年8月份以后，熟料28天抗壓強(qiáng)度基本恢復(fù)到原來的59MPa以上，強(qiáng)度數(shù)據(jù)見表5。

  6 小結(jié)

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