精品影响圣龙水泥厂生料率值波动的因素及提出建设性意见毕业论文Word下载.docx
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摘要
唐山圣龙水泥有限公司在党峪镇金山工业园区投资兴建“4000t/d熟料新型干法水泥生产线资源综合利用工程”。
是新型干法旋窑生产线，此生产线耗能少、污染小、产量大，是集科技与环保于一体的市级重点项目，国家扶持项目，预计总投资额达到7.5亿元，全部资金为自筹资金，前期已经投资过亿元。
项目建成以后可年产155万吨水泥熟料、250万吨水泥。
在2010年09月熟料生产线建成，年底熟料线正式开始试生产。
水泥生产线有望在2012年06月份实现试生产。
唐山圣龙水泥厂在早期试生产阶段时存在生料成分不稳，造成生料率值的波动。
给熟料质量控制及生产上带来很大的影响，直接影响圣龙水泥厂的经济收益。
此次课题结合圣龙生产线，以理论结合实际，以圣龙水泥厂为原型。
探讨哪些主要因素影响生料率值的波动，以及提出有效的可实行的解决方法。
从理论高度剖析问题存在的实质原因，并从实际角度发现问题并提出解决问题的方案。
关键词：
生料率值波动均化细度
Influencefactorsoftherawcementratefluctuationvalueofshenglongandputforwardaconstructivesuggestion
Abstract
TangShanshenglongthatlocatesthetowndangyujinshanindustrialzoneinvestsandbuilds"
4000t/dofclinkerNSPcementproductionlinesresourcescomprehensiveutilizationproject"
.Itisanewdryprocesswindingkilnproductionline,thisproductionlinelesspollution,lessenergyoutput,isacollectingtechnologyandenvironmentalprotectionmunicipalkeyandnationalsupportproject,totalinvestmentisexpectedtoreach750millionyuan,andthewholecapitalisself-raisedfunds,theinvestmenthasoveronehundredmillionyuan.Aftercompletingtheprojectcanbeanannualoutputof1.55milliontonsofcementclinker,2.5milliontonsofcement.Inseptember2010theclinkerlineisbuiltedandofficiallystarttoproduceattheendoftheyear.Cementproductionlineisexpectedtobeinjune2012realizetrialproduction.
Tangshanshenglongexistingrawingredientsinstabilityinthecementplantproductionintheearlystage,causesofthevaluesoftherawmaterialratevolatility.Bringingagreatinfluencetoclinkerqualitycontrolandproduction,directlyinfluencesshenglongcementplanteconomicbenefits.Thetopicwiththeshenglongproductionline,combiningtheorywithpracticewithshenglongcementplantaprototype.Discussingwhatarethemaininfluencefactorsratefluctuationofrawmaterial,andputsforwardaneffectivesolution.Fromthetheoryanalyzestheessenceoftheproblemexistinginheightofreason,andfromtheactualAnglefindproblemsandputingforwardsolutions.
Keywords:
rawmaterialRatevaluefluctuationhomogenizationfineness
目录
1引言1
2针对生料率值波动的探究4
2.1分析整理数据4
2.1.1针对数据作出理论分析5
2.2结合圣龙水泥厂实际情况分析原因6
2.2.1石灰石均化库对生料率值波动的影响7
2.2.2调配站对生料率值波动的影响9
2.2.3生料磨头仓及排渣对生料率值的影响10
2.2.4IBAU均化库对生料率值的影响11
2.2.5窑灰对生料率值波动的影响13
3针对造成圣龙水泥厂生料率值不稳，提出可实施的方案16
4结论20
谢辞21
参考文献22
外文资料23
1引言
众所周知，水泥生产有干法和湿法两种，这是按生料制备来划分的。
但也可按入窑生料的水分来划分，将生料加水成球后入窑，称之为半干法；
将料桨过滤成滤饼，然后入窑，则称为半湿法。
在干、湿两种生产方法中，湿法是较早的一种。
这是因为在欧洲，尤其是在英国，盛产白垩。
早期英国许多水泥厂沿泰晤士河建厂，用白垩和泰晤士河河泥等软质原料挖掘后在掏泥池内拌合成料浆，经过制坯、晒干后送入立窑内煅烧。
在软质原料条件下，湿法生产较干法更省人力，更方便。
当水泥原料采用石灰石后，尤其在采用回转窑条件下，干生料粉可直接入窑，不需要成球或制坯，干法生产得到推广。
至本世纪初，丹麦F.L.Smidlth公司发明将湿法用于硬质原料。
它带来了许多优点，首先是入窑生料成分比较均匀，有利于生产优质熟料，其扬尘比较少。
从此，水泥工业进入干、湿并举的时期。
随着干法水泥工艺及设备的不断改革在50年代初，德国KHDCHumboldtwedag公司发明了悬浮预热窑，干法水泥制备技术正是进入新型干法生产技术时代[2]。
在新型干法生产的生料制备过程之中，把矿石搭配开采、原料预均化、生料磨前配料和生料均化库等四个环节称之为原料均化链。
为了保证入窑生料质量稳定，一般说来，对入窑生料的质量在化学方面有两点要求；
一是要求生料的化学成分符合规定的各项率值；
二是要求它的化学成分均匀，即这些率值只允许围绕其目标值在一定范围内波动。
前者一般通过配料来实现，后者则通过均化来实现。
原料的均化和生料均化则属于均化的范畴。
干法水泥生产中生料均化过程经历过两次较大的技术革新。
第一次是从机械库发展到压缩空气搅拌；
第二次是从间歇式空气搅拌发展到目前广范使用的连续式生料均化库。
总的发展趋势是技术上日益简化，对入窑生料质量的要求反而更高。
采用连续式生料均化库时，必须有精确的控制的磨前配料系统。
因为连续式均化库没有专门的调整库，生料入库以后就没有校正的机会。
因此，这种均化系统，必须辅之以分析周期短的配料在线自动控制系统。
所谓配料系统就是计算机配料，人工填写原料成分与配比。
如何实现配比，就需要一套完整的配料计算方法。
以下简单介绍常用的配料方法
配料计算方法[1]
配料计算有最常用的两种方法：
尝试拼凑法和递减试凑法，现简单介绍尝试拼凑法的计算步骤;
该方法是先假定原料配比，计算熟料矿物组成及率值，若计算结果不符合要求，则尝试调整原料配比，再进行计算，直至计算结果符合要求为止。
以下为计算步骤：
a列出各原料、燃料的化学成分及煤的工业分析结果；
b确定熟料矿物组成或率值；
c计算煤灰掺入量；
d假设干基原料配比，计算生料、灼烧生料、熟料化学成分；
e验算熟料率值并与确定值进行比较；
f如率值不符合要求，重复调整配比计算，直至率值符合要求为止；
g将干燥原料配比换算为湿原料配比。
通过完善原料的配比系统，实现了原料的精确控制，保持出磨生料的平均值尽可能的接近目标值的要求。
同样人们也是一点点开始认识到水泥生产中控制原料率值的重要性。
1868年，德国人米夏埃利斯（W.Michaelis）首先提出了水硬率（HydraulicModulus）作为控制熟料适宜石灰含量的一个系数。
它是熟料中氧化钙与酸性氧化物之和的质量百分数的比值，以HM或m表示。
其计算式如下：
式中CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3-----分别代表熟料中各该氧化物的质量百分数（%）。
因为水硬率的计算较简单，但只控制同样的水硬率，并不能保证熟料中有同样的矿物组成，从而对熟料的质量和煅烧产生不利影响。
水泥熟料是一种多矿物集合体，而这些矿物又是由四种主要氧化物化合而成。
只有同时控制各酸性氧化物之间的比例，才能保证熟料成分的稳定。
因此，在生产控制中，不仅要控制熟料中各氧化物的含量，还应控制各氧化物之间的比例即率值。
这样，可以比较方便地表示化学和矿物组成之间的关系，明确地表示对水泥熟料的性能和煅烧的影响。
因此，在生产中率值作为生产控制的一种指标。
后来，库尔（H.Kuhl）提出熟料中酸性氧化物之间关系的率值即硅率（SilicaModulus），又称硅酸率，以SM或n表示,其计算公式如下:
铝率,又称铁率（IronModulus）或铝氧率，以IM或p表示:
式中SiO2、Al2O3、Fe2O3-----分别代表熟料中各该氧化物的质量百分数（%）。
硅率是表示熟料中氧化硅含量与氧化铝、氧化铁之和的质量比，也表示了熟料中硅酸盐矿物与熔剂矿物的比例。
有些国家采用HM、SM、IM三个率值控制熟料成分，结果也很满意。
但不少学者认为水硬率的意义不够明确，因而在19世纪末20世纪初，各国学者提出石灰最大限量作为原料配料公式的依据。
其中李（F.M.Lea）和派克（T.W.Parker）根据对CaO-Al2O3-SiO2-Fe2O3四元相图的研究，提出了石灰饱和系数（LimeSaturationFactor，简写LSF）。
同样苏联学者金德（B.A.K）和容克（B.H）根据古特曼于杰耳的石灰理论极限含量提出了石灰饱和系数KH。
石灰饱和系数KH值为熟料中全部氧化硅生成硅酸钙（硅酸二钙和硅酸三钙）所需的氧化钙含量与全部氧化硅生成硅酸三钙所需氧化钙最大含量的比值，也即表示熟料中氧化硅被氧化钙饱和形成硅酸三钙的程度。
随着人们对率值认识的不断加深，慢慢地发现在水泥生产中如果想烧出质量好的熟料，则需要在水泥生产中对KH、SM、IM有一个严格的控制，因为水泥熟料是一种多矿物集合体，而这些矿物又是由四种主要氧化物化合而成。
因此，在生产控制中，不仅要控制熟料中各氧化物的含量，还应该控制各氧化物之间的比例即率值。
这样，可以比较方便地表示化学成分和矿物组成之间的关系，明确地表示对水泥熟料的性能和煅烧的影响。
因此，在生产中，用率值作为生产控制的一种指标。
同样也存在许多问题，例如：
生料率值波动。
这都是需要我们在实际生产中根据实际情况来控制的。
2针对生料率值波动的探究
2.1分析整理数据
唐山圣龙水泥有限公司是在2010年9月开始试车试生产的，圣龙水泥厂早期生产线在生产中出现很多生料率值波动。
尤其是石灰饱和系数（KH）的波动。
严重影响圣龙熟料的质量及产量。
为此圣龙水泥厂也在边生产边摸索原因。
以下为圣龙水泥厂2010年9月的生料数据：
表12010年9月生料率值数据
时间
出库生料（平均）
KH
n
p
细度/%
08.08
1.05
2.85
1.36
13.7
08.09
1.01
2.79
15.8
08.10
1.04
2.66
1.16
12.4
08.11
1.06
2.78
1.54
15.6
08.12
1.02
3.12
1.39
12.8
08.13
1.03
2.67
1.46
13.9
08.14
2.89
1.37
13.3
08.15
0.99
1.38
14.9
08.16
2.57
11.2
08.17
2.72
1.58
14.6
08.18
2.71
1.53
14.3
08.19
1.00
1.49
14.5
图1KH的波动曲线
图2n的波动曲线
图3p的波动曲线
从表1和图1可以明显看出圣龙水泥厂在早期试生产时，生料的率值存在很大的波动，KH的最大差值可达到0.05，SM（n）上下最大差值可达到0.55，IM（p）上下最大差值可达到0.42。
已经超出合理率值波动范围，并且硅率和铝率同样也存在较大的差值。
数据表明圣龙水泥厂在早期生料率值不稳。
2.1.1针对数据作出理论分析
综合考虑以上数据分析，唐山圣龙水泥厂生料率值存在波动，并且波动并没有什么明显的规律可循，说明并不是生产线中的某个点或某一个设备的原因，我们需要从原料的破碎到均化，再到生料的入库。
在这整个生产线中找到影响生料率值波动的因素。
生料率值波动大的最直观因素就是生料的均化性没有达到预期的状态。
而均化程度的好坏又与生料的制备过程及生产线上各个设备有直接的联系甚至和生料取样点以及取样时间都有关系。
也有种情况就是认为配料不精准造成的生料率值波动，但是一般认为人为因素可以忽略，可以通过有效的管理制度来杜绝此类错误。
但是如果生料生产线存在工艺上的不足（生产线上部分设计不合理）以及设备的原因。
那这种情况就不能通过管理来改善了。
只有找出出现问题的点。
并分析出现问题的原因，对症下药，找到解决方法，才能取到预期目的。
2.2结合圣龙水泥厂实际情况分析原因
随着水泥生产的不断发展，水泥生产设备也在日益更新，设备的可控可操性能有很大的进步，同样生产线的产量也有了大幅度的提高，从以前的1000t/h到现在普遍的5000t/h的生产线，随着各种技术的发展，带给水泥企业很大的生产能力的同时，同样要求熟料质量的精确控制，这样就对生料率值有很高的要求。
从化验室精确的配比配料到生料的粉磨入库，这整个过程都需要有严格的工艺控制。
实际上在生产线上存在很多因素来影响生料成分的均匀性，造成生料率值的波动性。
比如：
物料成分有很大的波动，对于配料人员来说很难找到合适的配比；
生料均化堆场的均化效果不尽人意，甚至就没有达到均化的效果；
磨头仓的设计及排渣的去向都会有对生料率值有一定的影响；
有的时候生料均化库也是一项对生料率值波动影响很大的因素。
同样的圣龙水泥厂也存在许多不足，包括设备的缺陷以及工艺设计的不合理，造成了生料的成分波动很大。
尤其是圣龙早期生产时存在很多方面的问题。
早期生料均化堆场在早期操作不当，以及取料机故障停车的时间及频率过高，采用紧急下料口下料，圆形均化堆场本身的均化效果等等，这些都在影响着生料成分的波动，影响着生料率值的波动。
（1）圣龙配料站同样也存在一些因素影响生料率值。
4台TDGSK型号的皮带秤的精准性有一定的质疑性，并且维护时间周期较长，皮带秤的环形皮带常出现撕裂、起毛边这种现象并且早期现场岗位并没有认识到混仓的危害性，与中控联系不到位等等。
这些因素都是对生料率值有很大的影响。
（2）圣龙水泥厂原料粉磨设计存在磨头仓，磨头仓的设计就是为了提高生料磨的运转率，避免一些小的问题使原料磨停磨，带来较大的损失。
但是磨头仓同样有一定的弊端，物料在磨头仓内存在离析作用，像砂岩、铝矾土这样小颗粒物质会集中聚集在下方，造成生料成分的波动。
同样磨头仓存在堵仓，喷仓的可能性，这都是生料率值波动的原因。
最重要的一点是原料磨的排渣入斗提后入的是磨头仓，这对生料率值波动很大。
（3）生料均化库也是在均化设备中最重要的设备，生料均化库就是在生料入窑之前，将生料充分均化，如果生料均化库均化效果不好，直接影响熟料质量。
圣龙水泥厂在早期均化库存在一些小问题，例如密封不严，库底斜槽堵塞，固定区时间周期不合适，造成漏斗流不明显，没有达到“横铺竖取”的效果，造成生料均化效果不好。
（4）圣龙水泥厂原料粉磨车间采用的为两台直径为3.7m的立磨系统，单线的行与两台立磨同时运行时，对生料率值影响不同。
单系统运行时与双系统开启时，生料率值会有一定的偏差，初步分析是窑灰成分的加入对生料率值产生的影响。
综上所述，唐山圣龙水泥厂原料粉磨车间存在大大小小的问题，每个问题都会影响生料质量波动，都需要找到解决的办法。
2.2.1石灰石均化库对生料率值波动的影响
原料的化学成分波动是影响生料率值稳定性的原因之一,水泥厂设置原料预均化堆场的目的即通过稳定原料化学成分提高生料率值稳定性。
预均化堆场是将一种或几种物料在运输与储存的过程中,同时将物料混合均匀。
它主要由进料主皮带机、堆料装置、料堆、取料装置、出料主皮带机和取样装置等六个部分组成。
现在水泥厂主要应用的预均化堆场主要有两种类型的，一种为圆形堆场，另一种为矩形堆场，两种堆场都有各自的优点和缺点。
但是都能够达到均化的目的，各个水泥厂根据自己的情况选择合适的堆场。
预均化堆场的工作原理是,堆料机连续地把进料按一定的方式堆成许多相互平行,上下重叠的料层,每一层的物料重量基本一致。
料堆堆成后,其中的料层数目多达数百层。
这样的堆料过程,其作用就是将进入堆场的物料尽可能地均匀铺开。
堆料时,在进料主皮带机上连续地或间歇地取样分析,可以及时掌握进料的成分波动情况和料堆的总平均成分。
堆成后,取料机则按垂直于料层的方向,在一定的截面上尽可能地同时从所有的料层上切取一定厚度的物料,通过出料主皮带机运往下一道工序。
取料机依次循序地往前推进,直到把整个料堆的物料取尽。
在这样进料、堆料、取料、出料的过程中,同时也完成了物料的混匀作业[4]。
圆形预均化堆场和矩形预均化堆场的原理基本相同，圆形堆场其改进之处在于将两个分开的料堆合并成一个连续的料堆,堆、取料机由往返的直线运动改为同一方向的圆周运动,堆料机在料堆的前端堆料,取料机则在料堆后端取料。
如图4所示：
图4圆形预均化堆场取料示意图
图中1为料堆前后的间隙；
2为取料机位置（堆头）；
3为料堆；
4为堆尾即布料机正在布料。
圣龙水泥厂选用的为圆形预均化堆场，与矩形均化堆场相比，圆形均化堆场有很多优点。
例如：
1.占地面积小，在容量相同的情况下，圆形预均化堆场比长条形的少占地40%左右。
这是因为长条形堆场的堆料区和取料区的比为50:
50,而圆形的约为60:
40。
2.由于圆形预均化堆场的取料机只有一个方向运动（就象湿法厂料浆池的大车一样绕中心轴转动），而长条形预均化堆场的取料机是往复运动。
所以圆形预均化堆场不存在处理料堆端锥的困难。
3.由于附属设备少,基建量也少,所以圆形预均化堆场的总投资比较低,生产费用也低。
4.圆形预均化堆场的进料方法一般是形成纵向倾斜的人字形料堆。
虽然也可以用纵向水平的人字形堆料法,但这样外圈的直径比内圈大,对预均化效果不一定有利,所以现在己较少采用。
不过,在堆料机每一次往复后,堆料区稍往前移一段距离,所以料堆的外端和内端曲线呈抛物线状（见图4）。
与长条形预均化堆场相比，圆形的堆料机的往复回转范围,即堆料长度较小，因此在进料量和堆料机速度相同的条件下,它所形成的堆料层数则较多。
相应地，取料时所切割的料层数也多远大于长方形预均化堆场取料的层数。
实践证明圆形预均化堆场更适用于原料成份波动较大或者几种原料联合预均化的场合。
虽然从理论上说圆形均化堆场有很多优点，但是在实际使用当中也存在很多问题。
如果圆形预均化堆场没有达到理论的布料层数，其均化效果要远远小于矩形预均化堆场。
圆形预均化堆场在布料时存在较大的边缘效应，在外围的生料粒度要比内径的生料粒度偏大，这是圆形均化堆场无法克服的。
这一点圆形均化堆场是无法与矩形均化堆场可比的，矩形均化堆场能够很好的消除边缘效应，带来更好的均化效果。
圆形均化堆场均化效果没有矩形堆场那么理想，尤其是在石灰石均化库在料层厚度在还未达到一定厚度时，取料机就开始取料。
就有可能带来比较大的生料率值波动。
唐山圣龙水泥厂在早期时，由于磨操作员为新人，在这方面没有一定的经验。
存在操作一些问题，当石灰石料层还未达到合格时，就开启取料机开始取料，造成生料率值的波动。
均化堆场要求原料布料层数越多，料堆越高，均化效果越好。
同样，唐山圣龙水泥厂石灰石均化堆场有为预防取料机故障，而设计了紧急下料口。
但是在取料机出现故障时，不能快速的排除取料机的故障，长时间使用紧急下料口，但是未采用有效的配料制度，而不能有效的减少因未均化而带来的偏差。
2.2.2调配站对生料率值波动的影响
2.2.2.1皮带秤称重准确性对生料率值的影响
皮带式定量给料机（简称皮带秤）是水泥生产中计量和配料的最常用设备。
影响皮带秤计量精度的因素是多方面的，就其产品本身的质量而言，影响其精
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