尧柏水泥解决熟料后期强度下降的案例分析

  1 问题的提出

  笔者公司是一条日产2000t水泥熟料的新型干法水泥生产线，投产以来熟料质量一直比较稳定，但是自2013年3月下旬-5月份生产的熟料28天抗压强度却发生较大幅度下降。为此，笔者对该问题组织技术人员进行了专题诊断并制定出相应的整改措施，经过实施后迅速扭转了这种被动局面。

  2  分析问题

  2.1 强度数据对比

  熟料强度下降前后数据对比情况见表1.

  由表1可知，自2013年3月下旬开始，熟料的28天抗压强度明显下降，同2012年9月-12月相比较下降约3MPa-6MPa，这种变化直接影响到水泥的质量、性能和混合材掺加量的提高，从而导致质量的波动和成本的增加。

  2.2  确定排查重点

  经了解并调阅大量的生产数据，发现熟料质量发生波动前后的原燃材料、配料方案等均未发生明显变化，并且检验设备一直处在较佳工作状态，操作人员也未发生调动或变动，为此，我们首先将工艺环节的影响作为本次排查的重点。

  3  问题排查

  3.1 入窑生料质量的稳定性

  对入窑生料每月的CaO和KH值的标准偏差波动情况进行统计，见表2。

  由表2可知：入窑生料的CaO月度标准偏差从3月份开始发生明显增大，由2012年12月份的0.19直接增至2013年3月份的0.37（1月、2月停产），而且4月、5月的CaO标准偏差均比2012年的几个月大，分别为0.37、0.32；入窑生料KH值也由2012年底的0.020增加至2013年3月份的0.042，达到历史最高值，而且4月、5月的入窑生料KH值也比2012年下半年高或等于其最大值，分别为0.034、0.028。

  因为表2中每月的标准偏差样本是每个月里每天24小时综合样的分析结果，只能判断每月30天或31天里生料综合样的波动情况，但不能体现每天24小时中每小时入窑生料的波动情况，为此，我们随机抽查统计了每月中连续几天每小时入窑生料瞬时样的CaO和KH标准偏差，统计样本为每小时的瞬时生料样，见表3。

  由表3可知，2012年的11月和12月的两个时间段同2013年3月-5月的四个时间段相比较，入窑生料CaO和KH的标准偏差从2013年3月份开始发生明显变化，其中生料CaO标准偏差由2012年两个时间段中最大的0.251大幅增加至2013年不同时间段的0.649、0.319、0.379、0.467，KH值标准偏差由2012年两个时间段中最大的0.0288大幅增加至2013年不同时间段的0.0749、0.0313、0.0396、0.0476，增加幅度均比表2中的幅度增大约1~3倍，说明熟料强度下降期间的入窑生料质量确实波动比较大。

  标准偏差反映了所需要分析的数据在数据统计期中的分布离散程度，灵敏度较高、客观性较强。对水泥生产中经过均化后的入窑生料而言，生料KH的标准偏差一般应小于0.020，最好能小于0.015，这样才能为后续的稳定窑况和煅烧优质熟料创造前提条件。而实际上同笔者公司自身2012年和2013年的数据相比，入窑生料的KH标准偏差明显增大，也远高于0.020。

  到底是什么原因会导致入窑生料产生如此大的波动呢？下面对均化设施和生料库位进行了排查。

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  3.2 生料均化设施

  经检查，发现该公司生料均化库底六个区的充气管道气动阀、下料斜槽气动阀、执行器已全部损坏或废弃不用，从而致使均化库不能自动换区充气和下料，在开启库底充气罗茨风机时因充气管道气动阀已坏无法分区充气，而导致库底同时送气致使六个区同时下料，且下料小仓料位不稳，中控室被迫将程序设定为“在仓位40吨时自动开启库底充气罗茨风机下料、仓位50吨时自动停止罗茨风机停料”，这样频繁的开停机而使稳料仓料位更加不稳，冲板流量计喂料量波动更大。当投料量给定在120t/h时，从中控曲线可以看到实际下料量大多数在100t/h～130t/h范围波动，最大范围在95t/h～135t/h，下料量的变化大约在8%～25%范围波动。根据一些经验数据，当喂料量的波动超过5%时，就会对窑系统产生难以用工艺操作来弥补的影响，从而影响热工制度的稳定，致使煅烧的熟料质量下降。而对于实际下料量波动高达8%～25%的情况，对热工制度和熟料质量的影响程度已经相当严重了。

  3.3 生料库位的排查

  另外，据了解该生料库底的均化设施自2011年以来便一直废弃未正常使用，而此期间的熟料质量却未出现大幅波动。为此，我们对2012年和2013年部分月份的生料库的料位高度情况进行了统计，生料库库空高度情况见表4。

  由表4可知，2012年9月-12月的生料库库空高度较低，库空在14～15米的总共只有四天，大部分时间库空高度在4米~7米，生料库料位大部分时间达到生料库容的60%以上，但是2013年3月-5月的生料库库空高度长期处于15米-22米范围内，甚至还有三天库空高度在26米-28米范围内，可以说这三个月生料库一直处于低料位状态运行，在均化设施废弃的情况下，出磨生料入生料库后直接入窑，生料库没有起到任何均化作用，长期处于“直肠”状态。分析2012年以前入窑生料CaO、KH值的标准偏差相对于2013年较低的主要原因是，因为2012年以前存在较高的生料库位，即使库底均化设施废弃不用，但因有较高的生料库位，刚出磨的生料在进入生料库到入窑这一过程中，同较高库位的生料进行了一定程度的均化搭配后入窑煅烧，从而使入窑生料的波动较生料库长期处于低料位情况下的波动要小得多。

  因生料库长期处于低料位状态、库底均化设施长期废弃不用、喂料量大幅度波动这几方面综合叠加的结果严重影响了热工制度的稳定，从而导致了熟料质量特别是28天强度的大幅下降。

  4 采取措施

  4.1  加强工艺管理，恢复生料库底均化设施

  仔细检查生料均化库底均化设施，对所缺的备品备件尽快上报材料计划并催促采购部门加紧采购，尽快使生料均化库底的充气管道气动阀、下料斜槽气动阀和执行器等阀门和执行器的功能得到恢复，以充分发挥生料库的均化功能。

  4.2 提高生料磨机台时产量以增加生料库料位

  对生料磨机研磨体级配进行优化调整，提高磨机台时产量，减少故障停机时间，确保生料库位始终保持较高料位。

  5 效果验证

  生料库均化功能恢复后，生料磨研磨体经过清仓清理、级配经过优化调整后的台时产量较以前增加了5-7t/h，生料库料位经常处于60%以上库容量的高料位状态运转，到2013年8月份以后，熟料28天抗压强度基本恢复到原来的59MPa以上，强度数据见表5。

  6 小结

  生料库均化设施废弃导致均化功能丧失，生料库长期处于低料位状态，入窑生料成分和喂料量波动较大等方面的叠加效应是导致熟料后期强度下降的主要原因，生产过程中一定要加强基础的工艺管理工作，这样才能保证各个工艺环节的正常运行，从而为提高产品质量提供必要的保障。