謝建中，連學(xué)文

我公司兩條生產(chǎn)線原設(shè)計(jì)均沒(méi)有專(zhuān)門(mén)的窯回灰（以下簡(jiǎn)稱(chēng)回灰）處理工藝（見(jiàn)圖1），加上對(duì)回灰及NC型連續(xù)生料均化庫(kù)等認(rèn)識(shí)的不足，在生料輥磨出現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間停機(jī)時(shí)，其給生產(chǎn)質(zhì)量帶來(lái)了相當(dāng)大的影響，嚴(yán)重時(shí)因熟料KH高，fCaO居高不下，安定性也難以保證，即使在生料高庫(kù)存的情況下也必須“停窯待磨”。這嚴(yán)重制約著窯熱工制度的穩(wěn)定、輥磨產(chǎn)量的提高、“避峰就谷”用電生產(chǎn)的組織，成為了生產(chǎn)的“瓶頸”。

1　回灰對(duì)生產(chǎn)質(zhì)量的影響現(xiàn)象

在窯、磨同步運(yùn)行時(shí)，一般情況下回灰是通過(guò)入庫(kù)提升機(jī)，與出磨生料共同入庫(kù)的，基本不存在回灰影響的問(wèn)題。輥磨停機(jī)時(shí)，根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況，將回灰對(duì)生產(chǎn)的影響主要分以下幾種情況進(jìn)行描述。

1．1　輥磨停機(jī)窯生產(chǎn)時(shí)回灰入庫(kù)

2012年10月之前，在輥磨停機(jī)時(shí)，一般的工藝措施是將回灰入生料均化庫(kù)，并根據(jù)熟料KH及窯工況變化，通過(guò)適當(dāng)外摻粉煤灰進(jìn)行調(diào)節(jié)，但實(shí)際效果不理想。以2012年6月23日輥磨停機(jī)時(shí)為例，從表1可以看出，從輥磨停機(jī)開(kāi)始，熟料KH逐漸升高，停機(jī)6h已達(dá)0．924，雖通過(guò)摻加粉煤灰調(diào)整，但12h后也達(dá)到了0．941，實(shí)際生產(chǎn)中在不摻加粉煤灰或隨著停磨時(shí)間的繼續(xù)延長(zhǎng)，熟料KH曾＞0．970。

1．2　輥磨停機(jī)，窯連續(xù)生產(chǎn)時(shí)回灰入窯

看到“回灰入庫(kù)”存在的不足后，結(jié)合生產(chǎn)工藝條件，經(jīng)過(guò)分析、實(shí)踐，自2012年10月開(kāi)始，在輥磨停機(jī)時(shí)將“回灰入庫(kù)”改為“回灰入窯”。經(jīng)過(guò)實(shí)踐證明，此工藝措施雖存在因回灰量不穩(wěn)定，引起入窯喂料量波動(dòng)的不足，但可以明顯緩解回灰對(duì)生產(chǎn)質(zhì)量的影響。以2013年3月21日輥磨停機(jī)為例，從表2可以看出，輥磨停機(jī)≯12h，可以保證窯正常煅燒，如果措施得當(dāng)、及時(shí)，基本可以保持窯16h正常生產(chǎn)。

1．3　輥磨、窯同步停機(jī)后，再同步開(kāi)機(jī)回灰入庫(kù)

除了以上兩種現(xiàn)象外，在生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)還有另外一種“奇怪”現(xiàn)象，即每次在窯較長(zhǎng)時(shí)間停機(jī)后剛開(kāi)機(jī)時(shí)（目前最短停機(jī)時(shí)間是48h），即使輥磨與窯同步開(kāi)機(jī)回灰入庫(kù)的情況下，熟料KH也會(huì)很快升高。

以上三種現(xiàn)象，在輥磨開(kāi)機(jī)后，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，或通過(guò)及時(shí)大幅度降低出磨生料KH，或慢或快，熟料成分會(huì)逐漸轉(zhuǎn)入正常。

經(jīng)了解，這也是眾多使用連續(xù)型生料均化庫(kù)的水泥生產(chǎn)線存在的共性問(wèn)題。

2　回灰在生料均化庫(kù)中的偏析機(jī)理分析及緩解措施

上述現(xiàn)象說(shuō)明，在此特定條件下，均化庫(kù)內(nèi)的物料出現(xiàn)了較嚴(yán)重的偏析現(xiàn)象。借此，對(duì)粉體物料在連續(xù)型生料均化庫(kù)中的偏析談一些看法。

2．1　細(xì)顆粒的滲透偏析機(jī)理

根據(jù)粉體流變學(xué)理論，粉體顆粒在運(yùn)動(dòng)、成堆或從料倉(cāng)中排料時(shí)，由于粒徑、顆粒粒度、顆粒性狀、表面性狀等的差異，粉體層的組成呈不均質(zhì)的現(xiàn)象稱(chēng)為偏析。偏析現(xiàn)象在粒度分布范圍寬的，自由流動(dòng)顆粒粉體物料中經(jīng)常發(fā)生。粘性粉料在處理中一般不會(huì)發(fā)生偏析，但包含粘性和非粘性?xún)煞N成分的粉料中可能會(huì)發(fā)生偏析。細(xì)顆粒的滲透作用是導(dǎo)致非粘性物料偏析的主要因素。細(xì)顆粒在流動(dòng)期間自身重新排列，可能通過(guò)較大的顆?？障稘B漏，如料倉(cāng)加料、卸料過(guò)程中的滲漏偏析（圖2為整體流動(dòng)中典型的偏析與混合）。

圖2　整體流動(dòng)中典型的偏析與混合

2．2　回灰特征

為此，我們對(duì)回灰化學(xué)成分及顆粒組成進(jìn)行了分析。從表3回灰與表4出磨生料化學(xué)成分對(duì)比可以看出，我公司窯回灰與眾多水泥企業(yè)一樣，也存在KH高、細(xì)度細(xì)的特點(diǎn)。為進(jìn)一步分析回灰顆粒特征，我們使用水泥激光粒度分析儀、不同規(guī)格的細(xì)度篩，進(jìn)行了顆粒分布檢測(cè)（見(jiàn)表5、6），綜合來(lái)看，盡管水泥激光粒度分析儀檢測(cè)出磨生料及回灰存在較大誤差，但相對(duì)于出磨生料，仍可以看出回灰具有顆粒分布更集中的特點(diǎn)。

根據(jù)以上分析認(rèn)為，在回灰與出磨生料混合入庫(kù)的情況下，均化庫(kù)在加料與卸料過(guò)程中，物料具有發(fā)生滲透偏析的潛在可能性。

2．3　庫(kù)內(nèi)物料堆積狀態(tài)，動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)化誘發(fā)細(xì)顆粒偏析發(fā)生

連續(xù)型生料均化庫(kù)均化原理是利用空氣攪拌，重力作用，產(chǎn)生“漏斗效應(yīng)”，使生料粉在向下卸料時(shí)，盡量切割多層料面，充分混合。利用不同的流化空氣，使庫(kù)內(nèi)平行料面發(fā)生大小不同的流化膨脹作用，有的區(qū)域卸料，有的區(qū)域流化，從而使庫(kù)內(nèi)料面發(fā)生傾斜，進(jìn)行徑向混合均化。簡(jiǎn)單講，就是空氣攪拌、重力切割、徑向混合，三者相輔相成、共同作用。

表3　窯回灰化學(xué)成分（%）及率值

表4　出磨生料化學(xué)成分（%）及率值

表5　出磨生料、回灰粒徑分布，%

表6　出磨生料、回灰不同規(guī)格篩子篩余，%

陳立明[2]研究認(rèn)為，粉體大庫(kù)內(nèi)，粉體的物理流動(dòng)性在實(shí)際儲(chǔ)存與卸放過(guò)程中，在粉體含氣量等多種因素影響下，庫(kù)內(nèi)物料的堆積狀態(tài)分布會(huì)呈現(xiàn)大跨度的動(dòng)態(tài)變化。那么，對(duì)于水泥生料均化庫(kù)來(lái)講，也應(yīng)存在這一客觀物理現(xiàn)象。

結(jié)合生產(chǎn)實(shí)踐分析認(rèn)為，生料均化庫(kù)在上部進(jìn)料與下部卸料同時(shí)進(jìn)行時(shí)，在進(jìn)料動(dòng)能、氣體流化等的共同作用下，庫(kù)內(nèi)物料的堆積狀態(tài)從頂部到底部，基本按照飽和全流態(tài)向飽和固態(tài)依次分布（見(jiàn)圖3），物料整體流動(dòng)性高，均化庫(kù)的重力切割、徑向混合、空氣攪拌等均化功能原理均得以正常發(fā)揮，出庫(kù)生料成分相對(duì)均勻穩(wěn)定。

圖3　理想粉體大庫(kù)的動(dòng)態(tài)卸放流動(dòng)性分布

但在輥磨停機(jī)不進(jìn)料、只卸料的情況下，隨著停止進(jìn)料時(shí)間的延長(zhǎng)、含氣量的降低，庫(kù)內(nèi)物料的堆積狀態(tài)發(fā)生大跨度變化，飽和全流態(tài)、次低密度高流態(tài)的堆積狀態(tài)快速消失，物料的整體流動(dòng)性降低。連續(xù)卸料時(shí)，僅靠氣體的流化作用，徑向混合作用逐步弱化，在“漏斗”效應(yīng)作用下，由于細(xì)顆粒滲透偏析，料斗中部區(qū)域含細(xì)顆粒物料相對(duì)較多、卸料速度相對(duì)較快，此時(shí)卸出物料中細(xì)顆粒比例逐漸增加，在生產(chǎn)上表現(xiàn)為KH的逐步升高。如果此時(shí)回灰處于入庫(kù)位置，無(wú)疑會(huì)使此種現(xiàn)象加劇。并且隨著停止進(jìn)料時(shí)間的繼續(xù)延長(zhǎng)，極有可能形成貫穿整個(gè)料層高度的漏斗流，出現(xiàn)“先入先出”現(xiàn)象。我公司曾出現(xiàn)因輥磨故障24h不能開(kāi)機(jī)回灰入庫(kù)的情況下，熟料KH達(dá)到了難以想象的0．970。磨機(jī)開(kāi)機(jī)后，隨著入料時(shí)間的延長(zhǎng)，在進(jìn)料的反復(fù)沖擊震蕩作用下，庫(kù)內(nèi)物料的流動(dòng)性逐漸轉(zhuǎn)好，此種現(xiàn)象逐步消失。

在長(zhǎng)時(shí)間不進(jìn)料、不卸料情況下，庫(kù)內(nèi)物料流動(dòng)性處于最差的飽和固態(tài)或高固態(tài)，在開(kāi)機(jī)卸料時(shí)，物料的流動(dòng)性將由最差狀態(tài)向正常狀態(tài)逐步轉(zhuǎn)變。起初在流化空氣作用下，僅在料庫(kù)底部形成無(wú)數(shù)有限高度漏斗流，已含有回灰的物料受“漏斗”效應(yīng)作用，也會(huì)發(fā)生滲透偏析，同樣磨機(jī)開(kāi)機(jī)后隨著入料時(shí)間的延長(zhǎng)，在進(jìn)料的反復(fù)沖擊震蕩作用下，庫(kù)內(nèi)物料的流動(dòng)性逐漸轉(zhuǎn)好，現(xiàn)象也逐漸消失。

經(jīng)檢測(cè)，輥磨停機(jī)前后，入窯生料細(xì)度的變化也驗(yàn)證了此現(xiàn)象。從表7可以看出，公司二線2015年大修后剛開(kāi)窯時(shí)，入窯生料細(xì)度約在13%，明顯低于正常生產(chǎn)時(shí)的17%，直至投料約8h后，入窯生料細(xì)度才逐步上升，穩(wěn)定在17%左右。

3　解決辦法

（1）杜絕回灰入生料均化庫(kù)。我公司一線通過(guò)技術(shù)改造，將回灰入稱(chēng)重倉(cāng)后，問(wèn)題得到了根治?；鼗腋脑旃に嚵鞒桃?jiàn)圖4。

（2）在沒(méi)有改造的情況下，建議生料磨短時(shí)間停機(jī)過(guò)程中，將回灰直接入窯消耗掉，緩解回灰影響。若使用無(wú)煙煤作燃料時(shí)，因?yàn)楦G煅燒能力稍弱，KH快速升高時(shí)窯況惡化較快，根據(jù)我們的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，一般控制磨機(jī)停機(jī)時(shí)間≯6h，且不能頻繁停機(jī)，否則也不易控制，特別當(dāng)生料庫(kù)存料偏低時(shí)。

表7　2015年公司二線3月窯大修后投料前后入窯生料細(xì)度變化

圖4　回灰改造工藝流程圖

（3）在沒(méi)有改造的情況下，窯、磨長(zhǎng)時(shí)間停機(jī)后再開(kāi)機(jī)，通過(guò)強(qiáng)制“活化”，盡快使生料均化庫(kù)狀態(tài)恢復(fù)，緩解回灰影響。方法一，窯投料前24h喂料系統(tǒng)外循環(huán)，通過(guò)強(qiáng)制“活化”，提前使生料均化庫(kù)內(nèi)物料堆積狀態(tài)恢復(fù)正常；方法二，窯投料后，人為調(diào)整控制充氣換區(qū)時(shí)間，一般采取對(duì)區(qū)充氣卸料，每小時(shí)更換兩個(gè)區(qū)，依次循環(huán)一周，同樣也可以達(dá)到強(qiáng)制“活化”效果。

對(duì)于（2）、（3）措施，一般還要輔以調(diào)料手段，在生料磨開(kāi)機(jī)情況下，緊密結(jié)合出窯熟料質(zhì)量情況，及時(shí)靈活控制出磨生料率值，使生產(chǎn)盡快恢復(fù)正常。

4　結(jié)語(yǔ)

入窯生料的穩(wěn)定是窯熱工制度穩(wěn)定的重要條件，這是眾所周知的道理。在生料磨停機(jī)等特殊情況下，已入庫(kù)的回灰在生料均化庫(kù)內(nèi)，隨著物料流變形的轉(zhuǎn)變是會(huì)出現(xiàn)偏析的，其對(duì)生產(chǎn)帶來(lái)的負(fù)面影響是不可忽視的。借此也希望企業(yè)在設(shè)計(jì)階段要提前考慮窯回灰的處理工藝，完善工藝條件，做好各工藝環(huán)節(jié)之間的銜接，從根本上消除回灰對(duì)生產(chǎn)質(zhì)量的影響。

參考文獻(xiàn)：

[1]陶珍東，鄭少華．粉體工程與設(shè)備[M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2010．

[2]陳立明．粉體大庫(kù)儲(chǔ)存與卸放流動(dòng)性分布與傳導(dǎo)力學(xué)分析[J]．中國(guó)水泥，2013，（6）．■

中材裝備集團(tuán)有限公司主編的四項(xiàng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)頒布實(shí)施

中材裝備集團(tuán)有限公司主持編制的GB/T 35150．1-2017《新型干法水泥生產(chǎn)成套裝備技術(shù)要求第1部分：生料制備系統(tǒng)》、GB/T 35150．2-2017《新型干法水泥生產(chǎn)成套裝備技術(shù)要求第2部分：燒成系統(tǒng)》、GB/T 35167-2017《水泥立式輥磨機(jī)》及GB/T 35168-2017《水泥工業(yè)用輥壓機(jī)》等四項(xiàng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，已由全國(guó)建材裝備標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)及中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)于2017年12月19日發(fā)布，自2018年11月1日起開(kāi)始實(shí)施。

四項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)的出臺(tái)填補(bǔ)了我國(guó)水泥工業(yè)該領(lǐng)域的空白，對(duì)化解過(guò)剩產(chǎn)能、“一帶一路”、裝備走出去以及節(jié)能減排等方面具有重大意義。

四項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)中，兩項(xiàng)新型干法水泥生產(chǎn)成套裝備技術(shù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，明確規(guī)范了新型干法水泥生產(chǎn)成套裝備中生料制備系統(tǒng)和燒成系統(tǒng)的涵蓋范圍、工藝流程、設(shè)備要求、自動(dòng)化控制水平、考核內(nèi)容等技術(shù)方法和參考指標(biāo)，指導(dǎo)水泥生產(chǎn)中生料制備環(huán)節(jié)方案的設(shè)計(jì)、煤炭電力等能源消耗、污染排放等作業(yè)程序，促進(jìn)水泥工業(yè)向資源節(jié)約型及環(huán)境友好型方向發(fā)展；水泥輥磨、輥壓機(jī)兩項(xiàng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)一步規(guī)范了相應(yīng)裝備的制造等要求。