張林，譚建春，楊勇，劉波

1 引言

我公司有兩條5000t/d 水泥熟料生產(chǎn)線，配備4 臺(tái)HRM3400 輥磨，預(yù)分解窯規(guī)格為?4.8m×72m，帶TDF 分解爐及第三代TC-12108 篦冷機(jī)，配套建有25MW 純低溫余熱發(fā)電機(jī)組項(xiàng)目。其中，1 號(hào)生產(chǎn)線使用3臺(tái)開路水泥磨，配置為：1400mm×1000mm 輥壓機(jī)+V 型選粉機(jī)（JVX2500）+?4.2m×13m球磨機(jī)；2號(hào)生產(chǎn)線使用2臺(tái)開路水泥磨，配置為：1600mm×1400mm輥壓機(jī)+V型選粉機(jī)（JVX3000）+?4.2m×13m 球磨機(jī)；兩條生產(chǎn)線共計(jì)年產(chǎn)水泥400 萬(wàn)噸，年發(fā)電量1.5 億千瓦時(shí)。2021年，為供應(yīng)某機(jī)場(chǎng)擴(kuò)建項(xiàng)目所需P·R7.5 級(jí)道路硅酸鹽水泥，公司成立了專項(xiàng)攻關(guān)小組，研究制定了從生產(chǎn)策劃、過(guò)程指標(biāo)控制到道路硅酸鹽水泥生產(chǎn)的技術(shù)方案，順利完成了生產(chǎn)任務(wù)。

2 道路硅酸鹽水泥生產(chǎn)指標(biāo)要求

2.1 水泥生產(chǎn)指標(biāo)要求（見表1）

表1 道路硅酸鹽熟料和水泥生產(chǎn)指標(biāo)要求

2.2 原材料指標(biāo)要求（見表2）

表2 原材料指標(biāo)要求

原材料使用高品位石灰石、低堿砂巖、粗粉煤灰及有色金屬灰渣，棄用堿含量高的粘土和常規(guī)砂巖。

3 原、燃材料的檢驗(yàn)

3.1 原材料的檢驗(yàn)

對(duì)進(jìn)廠原材料進(jìn)行取樣檢驗(yàn)。檢驗(yàn)所得原材料化學(xué)成分見表3。由表3 可知，進(jìn)廠原材料的主要化學(xué)成分均在預(yù)期控制指標(biāo)要求范圍內(nèi)，滿足生產(chǎn)實(shí)踐要求。

表3 原材料化學(xué)成分，%

3.2 燃煤性能指標(biāo)檢測(cè)

道路硅酸鹽水泥性能要求較高，熟料率值與常規(guī)熟料差別較大。燃煤性能指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果見表4。由表4可知，生產(chǎn)道路硅酸鹽水泥熟料所使用燃煤為熱值和揮發(fā)分較高、灰分較低的燃煤，平均熱值為24 871kJ/kg，揮發(fā)分>30%，灰分<12%。

表4 煤的工業(yè)分析

4 配料方案及率值的確定

4.1 配料方案

道路硅酸鹽水泥生料配料方案見表5。由表5可知，道路硅酸鹽水泥生料配料中，低堿砂巖和有色金屬灰渣使用量較大，與常規(guī)生料相比，道路硅酸鹽水泥生料易磨性較差。此外，由于生料配料中，有色金屬灰渣和粗粉煤灰含水量較高，導(dǎo)致料耗系數(shù)高達(dá)103%。

表5 道路硅酸鹽水泥生料配料方案

4.2 熟料率值的確定

經(jīng)研究，確定道路硅酸鹽水泥熟料采用中高硅率、低鋁氧率配料，以減輕熟料率值大幅度變化對(duì)煅燒的影響。經(jīng)計(jì)算，熟料礦物組成滿足項(xiàng)目要求。設(shè)計(jì)的熟料率值及礦物組成見表6。

表6 設(shè)計(jì)的熟料率值及礦物組成

5 生產(chǎn)過(guò)程中遇到的問(wèn)題及解決方案

5.1 生料制備問(wèn)題及解決方案

（1）在普通水泥生料與道路硅酸鹽水泥生料切換生產(chǎn)初期，均化庫(kù)尚有65%的普通生料，庫(kù)位較高。從調(diào)整生料配比至道路硅酸鹽熟料生產(chǎn)檢測(cè)合格，換料共耗時(shí)12h，造成部分物料消耗。生產(chǎn)初期，熟料質(zhì)量不符合道路硅酸鹽水泥熟料指標(biāo)要求。后續(xù)生產(chǎn)需換料時(shí)，先降低均化庫(kù)料位至55%再換料，可縮短換料時(shí)間，減少物料消耗。

（2）有色金屬灰渣比例較大。由于有色金屬灰渣含水率較高，生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)生過(guò)一次下料口堵料事故，處理時(shí)長(zhǎng)7min。

（3）道路硅酸鹽水泥生料的易磨性較差，在后續(xù)大量生產(chǎn)時(shí)，需測(cè)量生料生產(chǎn)前后，磨機(jī)襯板及輥套的磨損曲線，并將數(shù)據(jù)存檔建立臺(tái)賬，為工藝調(diào)整累積數(shù)據(jù)。同時(shí)，為滿足道路硅酸鹽水泥的煅燒需求，生料細(xì)度控制得較細(xì)，導(dǎo)致生料磨產(chǎn)量低、電耗高，生料制備工序數(shù)據(jù)見表7。

表7 生料制備工序數(shù)據(jù)

5.2 熟料煅燒問(wèn)題及解決方案

道路硅酸鹽水泥熟料的礦物組成及熟料率值見表8，熟料的物理性能見表9。道路硅酸鹽水泥熟料采用低堿配料，不用粘土，大量使用濕爐渣，SO3含量比普通熟料高0.07%，堿含量較低，為0.45%，硫堿比較高，為0.53%，導(dǎo)致道路硅酸鹽水泥熟料凝結(jié)時(shí)間比普通水泥熟料長(zhǎng)90min；道路硅酸鹽水泥熟料3d 抗壓強(qiáng)度比普通水泥熟料低6.5MPa，28d 抗壓強(qiáng)度卻比普通水泥熟料高2.1MPa。本次生產(chǎn)中，道路硅酸鹽水泥熟料質(zhì)量較穩(wěn)定，fCaO合格率為96.7%，fCaO含量平均為0.6%。

表8 道路硅酸鹽水泥熟料的礦物組成（%）及熟料率值

表9 熟料的物理性能

5.2.1 熟料煅燒過(guò)程中存在的問(wèn)題

熟料煅燒工藝數(shù)據(jù)見表10。

表10 熟料煅燒工藝數(shù)據(jù)

（1）道路硅酸鹽水泥熟料生產(chǎn)要求fCaO≤1.0%，對(duì)窯產(chǎn)量影響較大。生產(chǎn)普通水泥熟料時(shí)，窯平均喂料量為400t/h，熟料產(chǎn)量平均為5 926t/d。生產(chǎn)道路硅酸鹽水泥熟料時(shí)，窯平均喂料量為360t/h，熟料產(chǎn)量平均為5 333t/d，下降593t/d。

（2）生產(chǎn)普通水泥熟料標(biāo)煤耗為94.88kg/t，生產(chǎn)道路硅酸鹽水泥熟料標(biāo)煤耗98.76kg/t，標(biāo)煤耗增加3.88kg/t。

（3）為確保熟料質(zhì)量，生產(chǎn)道路硅酸鹽水泥熟料時(shí)窯系統(tǒng)減產(chǎn)運(yùn)行。生產(chǎn)普通水泥熟料電耗平均為28.36kW·h/t，生產(chǎn)道路硅酸鹽水泥熟料電耗平均為29.80kW·h/t，熟料電耗升高1.44kW·h/t。

（4）生產(chǎn)道路硅酸鹽水泥熟料時(shí)，采取中高硅酸率、低鋁氧率配料，窯內(nèi)燒結(jié)范圍變窄，液相量平均約24.76%（普通水泥熟料在25%～26%）。為此，窯系統(tǒng)采用高熱值煤，喂料量最低減至340t/h。窯頭用煤量由10.5t/h 減至9.2t/h，一次風(fēng)壓由32kPa增加至35kPa，內(nèi)流風(fēng)開度由80%調(diào)至90%，外流風(fēng)全開。

（5）生產(chǎn)道路硅酸鹽水泥熟料過(guò)程中，易出現(xiàn)窯頭飛砂料，窯內(nèi)還原氣氛較強(qiáng)，熟料結(jié)粒變差，窯尾高溫CO、NOx 濃度大幅升高，煙室CO 平均濃度在0.15%左右，NOx 平均濃度在1 200～1 500ppm。窯內(nèi)掉窯皮頻繁，導(dǎo)致篦冷機(jī)固定端頻繁積料，存在堆“雪人”情況。

（6）生產(chǎn)道路硅酸鹽水泥熟料時(shí)，日發(fā)電量增加960kW·h，噸熟料發(fā)電量較之前增加2.7kW·h；熟料結(jié)粒差，篦冷機(jī)風(fēng)室漏料嚴(yán)重；上過(guò)渡帶窯皮不穩(wěn)定，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)窯筒體28m 位置溫度最高達(dá)400℃，較生產(chǎn)普通水泥熟料溫度增加25℃左右。

5.2.2 熟料煅燒解決方案

（1）微調(diào)篦冷機(jī)固定端西墻空氣炮“鴨嘴”角度，確保西墻空氣炮在固定端清掃無(wú)死角。

（2）生產(chǎn)道路硅酸鹽水泥熟料時(shí)，可根據(jù)窯尾煙室CO濃度，適當(dāng)減少窯頭用煤量，以減輕窯內(nèi)還原氣氛。

（3）分解爐出口溫度不可長(zhǎng)時(shí)間控制在885℃以上，防止預(yù)熱器堵塞。

（4）在確保風(fēng)機(jī)電流穩(wěn)定的前提下，進(jìn)行篦冷機(jī)操作時(shí)，應(yīng)保持適當(dāng)?shù)捏鞔擦蠈雍穸?，?yīng)盡可能提高二、三次風(fēng)溫，減少窯頭、窯尾用煤量。

（5）生產(chǎn)道路硅酸鹽水泥熟料時(shí)，生料及煤粉細(xì)度應(yīng)比生產(chǎn)普通水泥熟料時(shí)控制得細(xì)，盡可能使煤粉燃燒完全。

6 道路硅酸鹽水泥的生產(chǎn)

道路硅酸鹽水泥配料方案見表11。道路硅酸鹽水泥生產(chǎn)過(guò)程中，粉磨系統(tǒng)主機(jī)設(shè)備運(yùn)行電流平穩(wěn)，生產(chǎn)正常。

表11 道路硅酸鹽水泥配料方案

道路硅酸鹽水泥關(guān)鍵生產(chǎn)指標(biāo)見表12。由表12 可知，道路硅酸鹽水泥游離氧化鈣、鋁酸三鈣、鐵鋁酸四鈣、堿含量、28d 耐磨性、28d 干縮率及3d和28d 抗壓和抗折強(qiáng)度等各項(xiàng)指標(biāo)均符合項(xiàng)目指標(biāo)要求。

表12 道路硅酸鹽水泥關(guān)鍵生產(chǎn)指標(biāo)

7 結(jié)語(yǔ)

（1）充分調(diào)研市場(chǎng)上的各種原材料，原材料進(jìn)廠后進(jìn)行抽樣檢驗(yàn)，選用合適的原材料配料。

（2）合理確定生料配料方案和熟料率值。結(jié)合生產(chǎn)運(yùn)行實(shí)際，分析各種配料方案對(duì)煅燒制度的影響，確定最有利的生產(chǎn)配料方案及熟料率值。

（3）生料換料前，提前制定生產(chǎn)控制方案，優(yōu)化調(diào)整工藝參數(shù)，將窯系統(tǒng)調(diào)整到最佳狀態(tài)，按照配料方案，爭(zhēng)取一次性生產(chǎn)成功。

（4）加強(qiáng)生產(chǎn)試驗(yàn)數(shù)據(jù)檢測(cè)，加大生料換料過(guò)程中的檢測(cè)頻次，熟料檢測(cè)合格后及時(shí)外倒儲(chǔ)存，減少浪費(fèi)，為生產(chǎn)運(yùn)行提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支撐。

（5）統(tǒng)籌組織安排，協(xié)調(diào)部門合作，道路硅酸鹽水泥的一次性生產(chǎn)成功，為我公司的多元化發(fā)展開辟了新路徑?！?/p>