土耳其Tracim水泥廠5000t/d生產線的配料

2010-09-13 08:19:16嚴濟軍

四川水泥 2010年4期

嚴濟軍

（哈爾濱工業大學，哈爾濱市150001）

嚴濟軍

（哈爾濱工業大學，哈爾濱市150001）

本文圍繞土耳其Tracim水泥廠5000t/d生產線的配料系統，分析了生料質量控制系統以及中子活化在線分析儀在生料調配和預配料環節的應用；并結合項目實例介紹了一種LSF配料計算方法。

1 生料質量控制系統

1.1 以x熒光分析儀為中心

現代化水泥工廠都設有一套生料質量控制系統，出預均化堆場的各種物料經自動連續取樣，由X－熒光分析儀分析其化學成分。根據得到的X-熒光分析結果進行配料計算，將計算出生料中各種原料配合比，給定皮帶計量秤喂料量，從而實現生料的配料，這樣的控制過程實際上是一個開環控制系統（open-loop control system）。

更加常用的調整方法是，根據X熒光分析儀分析的出磨生料成分的結果，人工調整配比，或由安裝有質量控制軟件的計算機自動調整配比，實現閉環控制（closed-loop control system）。調整周期依取樣分析的頻次而定，通常每小時調整一次。由此形成的弊端是調整不及時，波動大。尤其是人工調整時，操作人員的經驗會在很大程度上影響調整的效果，從而影響出磨生料的質量。即使是使用計算機控制軟件自動調整，由于調整周期的原因同樣不可避免產生較大波動。

1.2 以在線分析儀為中心的實時調節

在線分析儀按照設定的時間（可以低至1分鐘），持續不斷檢測入磨原料的化學成分，現場分析數據用光纖傳遞到中心化驗室的控制計算機上，控制軟件將入磨混合料的LSF、SM、IM三個率值和設定的目標值比較，通過運算不斷地調節各原料下料配比，使得出磨生料的三個率值不斷地逼近設定值。這樣一個閉環控制幾乎是實時進行的，因而出磨生料的率值控制非常穩定。

土耳其Tracim水泥廠在生料調配系統的入磨膠帶輸送機上布置了一臺中子活化在線分析儀，用于生料質量控制。除此以外，還在原料破碎系統配備了一臺同樣的在線分析儀，配合預均化堆場，實現預配料。該生料調配系統的主機配備情況見表1。

2 中子活化在線分析儀

2.1 在水泥廠的應用

中子活化在線分析儀用于水泥行業的塊狀物料的實時成分分析，可以對礦山原料成分、進預均化堆場前的原料成分、進生料磨前混合料的配料成分，煤以及出窯熟料的成分、水泥成品的成分進行檢測和全過程控制。

在線中子活化分析儀能夠檢測水泥、半成品及原料的主要組成成分如Si、Al、Fe、Ca、Mg以及次要組成成分如K、Na、S、Cl等。并能通過計算得到水泥生產控制的率值以及礦物組成等參數，如LSF、KH、SM、IM、C3S、C2S、C3A、C4AF以及液相量等。

2.2 預配料

中子活化在線分析儀的廣泛使用，使預配料技術應用于生產實際成為可能。新建的水泥生產線有意識地將配料的環節前移，實現2組分或3組分預配料，進入均化堆場的混合料成分已經受控，在調配站只需再加入1種或2種校正原料微調即可。

土耳其Tracim水泥廠使用泥灰巖為主要原料，當地的泥灰巖CaO含量偏低（見表2），作為水泥生料，需配入適量的鈣質原料調整。這個現場采用的鈣質原料是石灰石，石灰石與泥灰巖共用一臺雙轉子錘式破碎機，由兩臺板式喂料機同時喂入雙轉子錘式破碎機。破碎后經膠帶輸送機、在線分析儀以及堆料機送入預均化堆場。經過在線分析儀之前，可再由鐵粉喂料斗下的板式喂料機配入鐵粉或其它鐵質校正原料，實現2組分或3組分預配料。

在線分析儀對預混料進行檢測，根據目標混合料的成分要求，通過板式喂料機的調速裝置調整各種原料的配比，實現預混料的成分控制。有時預配料的成分甚至就能滿足生料的要求，生料調配站只有1組分或2組分下料，生料調配站和生料均化庫的功能被弱化。

土耳其Tracim水泥廠試生產過程中，未投入使用和投入使用的率值及標準偏差數據見表3和表5。投入使用時的標準偏差明顯小于未投入使用時。表中數據是生料磨連續運轉時采集的數據，由于均化堆場尚未完工，破碎后的預混料直接進入調配庫內，缺少了均化環節，再加上物料水分大，給生料調配帶來了一定困難。如果克服了上述困難，LSF標準偏差還將進一步縮小。

表1 主機設備表

表2 泥灰巖分區堆放%

表3 在線分析儀未投入使用時的數據

3 LSF配料計算方法實例介紹

3.1 原理

本項目的產品標準采用的是歐洲標準，配料計算使用石灰飽和系數LSF（又稱李和派克系數），業主的工藝技術人員使用了一種配料計算的方法，簡單實用而且很方便在Excel表格中實現。下面以3組分配料為例，簡單介紹如下。

由于本項目在生料調配站采用三套定量喂料皮帶秤，當生產工藝需要實現4組分甚至5組分配料時，可以在預配料階段完成。事實上，本項目業主準備了至少5種原料（見表4），以便在滿足煅燒和質量要求后，通過不同的原料組合盡可能降低生產成本。

表4 原料成分表%

已知各種原材料的化學成分（以氧化物的分子式帶右上角標加以區分不同原料）和目標生料的率值LSF和SM，定義a1、b1為a原料和b原料飽和自身的酸性氧化物需要的堿性氧化物的量，c1為c原料在飽和了自身的酸性氧化物后所能夠提供的堿性氧化物的余量。同理定義a2、b2為a原料和b原料形成硅酸鹽礦物所需的SiO2的量，c2為c原料為形成硅酸鹽礦物的SiO2貢獻值。