导读：处理生料成分波动引起结窑的对策（二）林宗寿１，调整前后的生料配比及生料成分分别见表７，但离石灰石成分波动之前的１５４９℃还差不少，当原料成分发生波动时，其生料配比修改后的生料和熟料成分见表９，与石灰石成分变化前的１５４９℃几乎一致，Ｃｌ－含量过高、来料不稳、生料成分波动或操作不当等，生料成分不均匀，生料成分波动引起的结窑、结圈占了很大的比重，原料成分波动会引起生料成分的波动，会引起熟料率值的很
处理生料成分波动引起结窑的对策（二）
林宗寿１，余松柏２
（１武汉理工大学，武汉４３００７０； ２华新水泥股份公司，湖北黄石４３５０００）
（接２００２年第５期）
上述例子中，如采用钙铁控制方法进行调整，调整前后的生料配比及生料成分分别见表７，表８。
由表８知，从钙铁控制方法看，调整后ＣａＯ，Ｆｅ２Ｏ3和烧失量都达到了理想的程度。但生料率值与希望值还相差很大。虽然熟料结块温度由１４２８℃增加到了１５１８℃，但离石灰石成分波动之前的１５４９℃还差不少。也就是说，如果采用钙铁控制，当原料成分发生波动时，无法稳定熟料率值和熟料结块温度。要保证出磨生料率值的稳定，必须直接控制出磨生料率值，采用生料率值控制系统。
３．２ 率值控制可稳定熟料结块温度
生料配料率值控制系统是在现有微机喂料基础上，外加一个上位微机控制系统，通过键盘口与现有喂料微机对接的，见图４。其基本原理是通过取样，快速分析出磨生料中的ＳｉＯ２，Ａｌ２Ｏ3，Ｆｅ２Ｏ3，ＣａＯ量和含煤量（或烧失量）几个数据，计算出生料率值，然后与给定的三率值和含煤量控制指标对比，形成误差项，率值控制计算程序根据这些误差项计算每种原料的变化，再返回到喂料微机中修正生料配比，以达到出磨生料率值的稳定和合格。
采用生料率值控制方法进行生料配比调整的控制步骤如下：
打开生料率值控制系统，在“调整原料配比”对话框中输入出磨生料的ＣａＯ，Ａｌ２Ｏ3，Ｆｅ２Ｏ3，ＣａＯ量和烧失量数据。点击“计算配比”按钮即可得到校正后的生料配比，见图５。其生料配比修改后的生料和熟料成分见表９。可见，按率值控制方法进行控制，调整一次就可达到较理想的生料率值，熟料结块温度为１
５４７ ℃，与石灰石成分变化前的１ ５４９ ℃几乎一致。因此，采用生料率值控制系统可以确保生料率值和熟料结块温度的稳定。
回转窑或立窑在煅烧过程中，经常会发生结圈、结蛋或结窑、炼边等不正常现象，给生产带来损失，不仅影响窑的产量，还严重影响熟料质量。
结窑、结圈的原因较多，对于回转窑，如煤粉沉降、窑温过高，以及Ｒ２Ｏ，ＳＯ3，Ｃｌ－含量过高、来料不稳、生料成分波动或操作不当等，均会造成结圈和结蛋。对于立窑，如配煤量过多、矿化剂用量过多，生料成分不均匀，喇叭口角度过大、卸料速度过慢，高温物料与窑壁耐火砖接触时间过长等也会造成结窑或炼边。在这些原因中，生料成分波动引起的结窑、结圈占了很大的比重，但往往被忽视。
如前所述，原料成分波动会引起生料成分的波动，特别是原料中ＳｉＯ２含量的变化，会引起熟料率值的很大变化，从而引起熟料结块温度的变化。如果原料中ＳｉＯ２含量变大，熟料的ＫＨ会大幅度下降，不仅使熟料强度降低，还会使熟料结块的温度大大下降，引起结窑和结圈。而原料中ＳｉＯ２量波动造成生料率值的大幅度波动，在绝大多数采用钙铁控制的水泥厂中还无法发现。往往生料成分已发生很大变化，但钙铁指标还基本上不变，误认为生料成分很稳定，这就是为什么许多水泥厂无缘无故频繁结窑、结圈的主要原因。
要想杜绝结窑、结圈现象的发生，首先要稳定生料率值，而要保证生料率值稳定，只有改变生料配料的控制方法，直接控制出磨生料的率值，采用生料率值控制系统，这已在许多水泥厂的实际生产中已得到验证。
辽阳千山水泥有限责任公司１台１ ０００
ｔ/ｄ的窑外分解窑，由于原料成分波动较大，又没有预均化堆场，因此生料率值波动很大。采用钙铁控制方法无法稳定生料的率值，月平均生料率值合格率不到３０％。窑经常结圈、结蛋，严重影响窑的台时产量和熟料质量，去年１
ａ就产生了１０万多ｔ的废料。采用生料率值控制系统后，生料率值合格率大大提高，月平均出磨生料率值合格率（ＫＨ±０．０２，ＳＭ±０．１，ＩＭ±０．１）达８５％以上，窑再也没有出现结圈、结蛋现象，窑产量从原来的９００
ｔ/ｄ左右大幅度提高到１ ２００ ｔ/ｄ。熟料质量也大幅度提高，再也没有出现过废料。
武汉凌云水泥厂是个年产３０万ｔ水泥的立窑水泥厂，采用生料率值控制系统后，生料出磨率值合格率达８０％以上，窑很少出现结窑等不正常现象，产量提高了１５％以上。熟料质量明显提高，ＩＳＯ强度达６０
ＭＰａ左右。
原料成分的波动会引起生料率值的很大波动，用传统的钙铁控制方法无法确保生料率值的稳定。而生料率值的波动会引起熟料结块温度的变化，容易引起结窑、结圈等不正常现象。
（２） 采用生料率值控制系统可确保出磨生料率值的稳定，避免结窑、结圈。 包含总结汇报、专业文献、资格考试、人文社科、外语学习、旅游景点、行业论文、IT计算机、经管营销以及处理生料成分波动引起结窑的对策等内容。
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10:04:13&&&作者：魏元芳，路森&&&出处：《水泥工程》2014-05
&&&&&热&&&&&★★★
摘要：公司有2条5000t/d熟料生产线，其中2线采用跨皮带式在线分析仪对进磨原料进行控制，而1线采用“自动取样器+荧光分析仪”的质控系统，生料质量明显差于2线。为提高1线生料质量，利用2线在线分析仪同时控制两台ATOX50原料磨配料，取得了优质、低耗、稳定的生产运行效果。
（山东东华水泥有限公司，山东淄博255144）
&& 0& 前 言&&& 山东东华水泥有限公司（以下简称“我公司”）有2条5000t/d熟料的新型干法生产线，各配备了一台ATOX50原料磨。其中#2线生料质量控制系统的主要设备是跨皮带式在线分析仪，可实现对进磨原料的实时、在线、连续检测和快速调整，使生料质量能够得到有效的控制。而#1线则采用了“自动取样器+荧光分析仪”的质控系统，生料质量明显差于#2线。为了提高#1线生料质量的稳定性，我公司决定成立技术攻关小组，设法实施#2线跨皮带式在线分析仪能同时控制两台ATOX50原料磨的配料，从而为二条线窑系统的高产、低耗运行和延长窑砖的使用寿命等奠定良好的基础。此改造获得成功，且取得了预期的改造效果。
1 跨皮带式在线分析仪的控制特点和技改背景&&& 我公司#2线的生料生产控制，采用了赛默飞世尔有限公司生产的CBX咖吗射线跨皮带式在线元素分析仪。该分析仪采用快速中子激发分析技术（PGNAA），能够实现对进磨水泥原料的实时、在线、连续检测分析，其检测频次是每分钟一次，并能完成取样原料中全部元素的检测分析，且分析结果不依赖物料的尺寸及物料的类型以及皮带的输送速度；并可消除人为样品处理、测量而产生的误差；也不需取样环节，因而也消除了取样导致的误差。再通过相应的软件，就能实现原料配料的准确、高效和实时调整，从而能够保证生料质量和生料成分的持续稳定。&&& 我公司采用石灰石、砂岩、煤矸石、硫酸渣四组份配料，为保证原材料质量的品质均匀，建有预均化堆堋堆场，并在生料质量工艺参数检测控制中配备了先进的检测仪器设备，以提高出磨生料的三率值合格率和减小三率值的标准偏差。但二条生料线由于所用的生料质量控制系统不同，其出磨和入窑的生料质量存在较大的差别，见表1。
&&&&由表1可知，采用跨皮带式在线分析仪的#2线，其生、熟料合格率明显高于采用“自动取样器+荧光分析仪”质控系统的#1线。另#1线从样品取回到化验室后的处理需要10min，而且样品制备过程中会受诸多因素影响而易受污染并对数据影响较大；获得分析数据后要再通知中控磨机操作员，进行改变配比指令，最后配料秤才能实现配料调整。显然整个过程需时较长（至少1h以上）且存在信息传递和调整实施的“长滞后性”，因此公司下决心要对#1线的生料质量控制系统实施技术改造。
2 生料质量控制系统的改造方案&&& 本次生料质量控制系统的改造目的是：用#2线原有的一台跨皮带式在线分析仪同时能控制两台ATOX50立磨的原料配料。为此，将#2线在线分析仪的RAMOS的增强型配料优化系统软件进行了升级开发，利用DataDump（数据转储）软件计算任何时段水泥原料配料中四种原料组份的配比，分析找出最佳的原料配比，以此配比作为参考用于指导#1线原料配比的及时调控（#1线采用手动调整原料配比），以此减小因原料质量变化等各种因素而导致#1线出磨生料率值合格低、标准偏差大的问题，且有效解决#1线调整原料配比的“长滞后性”弊端，从而提高#1线的生料质量。& （1）质量参数的提取及控制方法。#2线在线分析仪每分钟都会产生一个配比，用每分钟的配比可自动控制#2线的原料配比。但本项目#1线是采用手动调整原料配比方法，因此基于#2线在线分析仪在15min或者30min时段得到#2线的所有配比，计算得到最佳配比，据此采用手动调整#1线的原料配比。& （2）皮带负载控制和DCS系统数据采集。#2线分析仪数据的准确性与皮带负载的有效控制关系非常大，因为PGNAA效应和皮带负载密切相关，即控制#2 线皮带机的负载，就可以提高数据的准确度。本项目皮带目标控制负载为85kg/m, 皮带速度控制1.64m/s。DCS系统通过OPC通讯对#2线分析仪的配比进行数据采集，包括：砂岩给定、煤矸石给定、硫酸渣给定、反馈总和、皮带速度等。& （3）RAMOS 增强型配料优化系统的软件升级。将#2线在线分析仪配置的RAMOS的增强型配料优化系统的软件进行升级开发，且在质控中心与中控操作室配备两台相同的操作员控制台（其硬件包括计算机、显示器、键盘、鼠标，见图1），用于处理从分析仪电子模块得来的数据并将所有分析结果存档。即：通过在线仪对#2线的实时、在线、连续检测，再利用DataDump（数据转储）软件可迅速计算出任何时段水泥原料配料中四种原料组份的配比，然后通过计算机系统对采集数据的计算分析，找出最佳的原料配比，据此用于#1线原料配比的手动调整指导和参考。另中控室操作员从显示器主操作面图表中，就可通过工作曲线直观地判断四种原料的质量变化情况（图2）。当原料发生质量变化时，可立即利用DataDump（数据转储）软件计算变化后原料的配比，及时指导一线原料配比的有效调整，从而可有效解决原一线当原料质量变化大而不能有效及时进行配比调整的弊端，实现配料方案的实时控制，提高生料质量。
3 生料质量控制系统改造的具体方案&& （1）数据通讯。主要由两台电脑通过Windows的DCOM（分布式组件对象模型）通讯组件的方式，实现两台电脑的数据通讯，见图1。&& （2）系统软件。系统软件是运行在ThermoElectron-RAMOS Plus 的应用程序，主要由增强型配料优化系统、氧化物统计、质量控制参数的设定等系统组成，还具有专家生产指导系统的联接、报表和曲线显示及打印、历史数据的存储等功能，其主操作功能界面见图2。从图2可看出，当参与配料的原材料有大的质量变化时，从主操作功能界面的曲线振幅变化就可直观看到，据此就可及时指导一线的手动配比调整。&& （3）原料配比的获得。利用DataDump（数据转储）软件处理数据,获得原料配比以指导生产操作的具体实施步骤如下：双击DataDump（数据转储）软件，然后依次点击File（文件）→Config Open（组态）→Demand Average（需求平均）→OK→File（文件）→Load Oxides（连接负载氧化物）→Set Current Time（输入要查的时间）→Downloan Data（下载数据）→Ok→在对话框点击柱状图，即可得到#2线选定时间段的四种原料组份的配比（见图3），然后将此原料配比数据直接用于#1线原料配料的手动调整。
4 改造效益分析4.1 配料成本降低&&& 我公司采用石灰石、煤矸石、砂岩、硫酸渣四组份配制生料，其中煤矸石中有害成分较高。#2线由于跨皮带式在线分析仪的应用，其生料质量稳定，因此在配料中适当提高了煤矸石掺加量；而#1线煤矸石掺加量不宜过高，否则预热器系统结皮严重（尤其是生料质量不稳定时）。2013 年11 月对#1 线生料配料控制系统改造后，由于生料质量的稳定提高（见表3），也增加了煤矸石掺加量，降低了砂岩、硫酸渣掺加量，从而使原料配料成本得以降低。
&&& 由表3 可知，2014 年1月至4月#1线煤矸石的配入量平均比前两年高1.0%，而砂岩的配入量降低0.90%，硫酸渣的配入量降低0.20%。砂岩、煤矸石、硫酸渣、石灰石的进厂成本分别为35.00，13.60，30.33和2.46元/t，按此计算#1线的吨生料成本可降低0.23 元。#1 线熟料产量5700t/d左右，设备运转率按85%、料耗系数按0.61计算，则#1线年需生料用量约290万t，按此计算#1线一年生料成本节资可达0.23×290=66.7万元，非常可观。此外，生料质量的均匀稳定，对窑的熟料产质量、热耗、电耗、运转周期、耐火材料寿命等都有很大益处，系统检修费用也得以进一步的降低（本文不再详细分析）。4.2 产品质量稳定提升&& #1线2013年及月的生熟料合格率、标准偏差及熟料强度见表4。由表4 可知，#1 线生料质控系统改造后，其生熟料质量稳定，相关技术指标均明显高于2013年。其中熟合格率提高17.00%，入窑生料合格率提高15.62%，出磨生料合格率提高26.33％，生料KH 标准偏差小于0.02%；另外熟料中的f-CaO含量也低于2013年，3d，28d熟料强度也比2013年的高。
5& 结 语&& &采用#2线的一台跨皮带式在线分析仪的数据指导#1线原料配料的技术改造实施后，实现了一台跨皮带式分析仪对#2线的实时、在线、连续检测和快速调整的数据的采集和分析，并同时指导#1线原料配比的实时有效调整，提高了#1线的生料质量；且提高了生产线的自动化控制水平，易于实现准确、高效的工艺过程控制，对熟料质量提升与稳定有明显作用；此外还降低了生料配料成本，提高了窑的产能，使熟料烧成电耗降低，窑砖使用寿命延长，系统检修费用降低。因此本次改造，取得了增产、提质、节能、低耗的良好效益。
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生料配料控制操作指导书
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生料配料控制操作指导书
前言：为配合大窑的点火试生产，配制出质量合格的、适应大窑煅烧的生料，特制定本操作指导书。
本操作指导书适用于化验室配料控制岗位、矿山质量控制员、X—荧光分析岗位。
一、 原、燃材料的进厂、存放、使用
1、石灰石的进厂、存放、使用
①矿山质量控制员应根据进厂石灰石各项质量指标控制范围（如CaO、MgO、水份、粒度等），对矿山各台面、各类型矿石、粘土进行合理搭配。
②矿山质量控制员应对生产过程进行监控，保证所下达的搭配方案得到确实的实施，坚决杜绝无视质量，随意开采，随意搭配的现象。
③要坚持原则，敢于管理，并积极宣传质量第一的思想，努力提高矿山部职工的质量意识。
④矿山质量控制员应每天详细记录矿山质量搭配情况，发现有损质量的行为或隐患，要及时向室领导或主管技术人员反映。
⑤严格控制石灰石水份、粒度，提前预防堵仓的发生。
⑥石灰石进厂应严格按要求进行均化堆放，不能定点堆。主管技术人员应每天巡检，发现问题及时联系解决，并向室领导汇报。
⑦室领导和主管技术人员要不定期到矿山对石灰石的开采、搭配、质量情况进行抽检。
⑧主管技术人员应督促检查原料岗位人员严格按规程要求进行取样检验，随时掌握石灰石质量动态，发现质量不合格或成份波动大时，应及时向室领导汇报并同时采取措施，确保生料成份的合格、稳定。
2、砂页岩、砂岩的进厂、存放、使用
室领导和主管技术人员要根据进厂砂页岩、砂岩的各项质量指标要求，提出矿山质
量搭配方案。
②室领导和主管技术人员要不定期到矿山对砂页岩、砂岩的开采、搭配、质量情况进
行抽检，掌握矿山总体质量情况，检查质量搭配方案的落实情况，发现有损质量的行为或隐患应及时联系处理，并向主管领导汇报。
③对进厂的砂页岩、砂岩，严把质量关，确保各项质量指标合格、稳定。
④对外购的砂页岩、砂岩，质量把关应更加严格。
⑤对外购的砂页岩、砂岩，分品种，质量分开存放，按一定的比例搭配吊用。
⑥主管技术人员应根据配料方案的要求，确定砂页岩、砂岩的搭配比例，并随其质量波动及时调整，以满足生料成份的要求。
⑦主管技术人员应每天检查砂页岩、砂岩是否按要求存放、吊用。
⑧主管技术人员应督促检查原料岗位人员严格按规程要求进行取样检验，随时掌握砂页岩、砂岩质量动态，发现质量不合格或成份波动大时，应及时向室领导汇报并同时采取措施，确保生料成份的合格、稳定。
⑨严格控制水份、粒度，提前预防堵仓的发生。
3、钢渣、铜矿渣的进厂、存放、使用
对进厂的钢渣、铜矿渣，要严把质量关，确保其各项质量指标合格、稳定。
进厂钢渣、铜矿渣要分开存放，然后按一定的比例搭配吊用。
主管技术人员应根据配料方案的要求确定钢渣、铜矿渣的搭配比例，并随其质量
波动及时调整。，
每天检查钢渣、铜矿渣是否按要求存放、吊用。
主管技术人员应督促检查原料岗位人员严格按规程要求进行取样检验，随时掌握
钢渣、铜矿渣的质量动态，发现质量不合格或成份波动大时，应及时向室领导汇报并同时采取措施，确保生料成份的合格、稳定。
4、燃煤的进厂、存放、使用
燃煤质量的好坏直接影响大窑的煅烧及熟料质量，所以要严格把好进厂燃煤质量关以及各品种、质量煤的存放、搭配工作。
进厂的烟煤、无烟煤要分区存放，无特殊原因不得混存。
同品种不同质量等级的煤也应分开存放，以便搭配。
根据入窑煤粉的质量要求，对各品种、质量的原煤进行合理搭配，确定搭配比例，力争入窑煤粉质量合格、稳定。
室领导和主管技术人员应随时掌握进厂原煤的质量动态，搭配比例的落实情况，搭配效果等，根据其质量波动情况，及时调整配料方案，确保出窑熟料质量。
主管技术人员应督促检查原料岗位人员严格按规程要求进行取样检验，同时要指导其提高眼观判断能力，第一时间判断出原煤的质量优劣，提高事先控制能力。
二、配料方案的确定
1、配料技术人员应在室领导的指导下，根据熟料三率值及成份的要求；原材料及燃煤的质量，确定生料配料方案（即生料三率值或碳酸钙控制指标）。
2、随燃煤、原材料的质量波动及时调整生料配料方案。
三、出磨生料过程控制
（一）基本知识
1、参与配料的原料种类及其主要成份
①钙质原料
石灰石
②硅质原料
岩
③铁质原料
各原料主要成分及主要指标要求见下表：
6.0%～11.0%粒度60mm圆孔筛筛余≤25%水分≤3.0%钢
渣Fe2O3Fe2O3：≥30.0%水分≤1.0%铜矿渣Fe2O3Fe2O3：≥50.0%水分≤1.0%
原料名称主要成份指标要求石灰石CaOCaO≥49.5%MgO≤2.60%水
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