道路水泥熟料生產(chǎn)實踐

高建華

道路水泥熟料生產(chǎn)實踐

Production Practice of Road Cement Clinker

高建華

1 前言

河南省同力水泥有限公司現(xiàn)有2條2 500t/d帶TSD型分解爐的雙系列五級預熱器系統(tǒng)的熟料生產(chǎn)線，預熱器系統(tǒng)均為。1號線以生產(chǎn)特種水泥熟料為主，主機設備配置見表1，該生產(chǎn)線主要生產(chǎn)高強抗硫酸鹽水泥、系列油井水泥、中熱硅酸鹽水泥等多種優(yōu)質(zhì)特種水泥，全國各地均有銷售，并遠銷俄羅斯等地。2015年，公司承接了生產(chǎn)18萬噸機場道路水泥的大訂單，領導十分重視，責成公司生產(chǎn)部牽頭，質(zhì)檢部、采購部等參與，成立了道路水泥生產(chǎn)指揮部，確保訂單任務的順利完成。本文主要介紹此次生產(chǎn)情況。

2 道路水泥的生產(chǎn)

2.1 GB 13693-2005國家標準對道路水泥熟料的規(guī)定

標準規(guī)定C3A含量2%～5%，C4AF含量18%～22%，C3S含量53%～59%，C2S含量19%～25%，游離鈣含量回轉(zhuǎn)窯≯1.0%。按照物理性能要求，水泥等級分為32.5級、42.5級和52.5級；凝結(jié)時間：初凝≥1.5h、終凝≤10h；細度：比表面積300～450m2/kg；強度指標按國標GB13963-2005規(guī)定；安定性：沸煮法合格。

表11 號線主機設備簡表

2.2 道路水泥的性能及配料方案

在各種公路路面建筑中，水泥混凝土路面最不易損壞，使用年限長，路面阻力小，抗油類侵蝕性強，雨天不打滑，保養(yǎng)簡單，維護費用少。但其受高速車輛的摩擦、循環(huán)不已的負荷、載重車的震蕩與沖擊、路面和路基的溫差及其產(chǎn)生的膨脹應力等因素影響，易導致耐久性下降，因此，水泥混凝土路面應具備耐磨性好、收縮小、抗凍性好、彈性模量低、應變性能高、抗沖擊性能好、抗折強度高、彈性好等特點，這就要求道路水泥有不同于普通水泥的特殊性能，這些性能主要依靠改變水泥熟料的礦物組成、粉磨細度、石膏摻加量及外加劑來達到。

與普通水泥熟料相比，一般來說，適當提高道路水泥熟料的C3S和C4AF的含量，同時限制C3A的含量，就能達到道路水泥所需的礦物組成。水泥的耐磨性與水泥的抗壓強度有較好的相關性，因此希望提高熟料中C3S的含量；C4AF的脆性小，體積收縮最小，提高C4AF的含量，對提高水泥的抗折強度及耐磨性有利。為此，我們公司制定的配料方案（熟料三率值）為：KH=0.91±0.01，SM=2.30±0.1，AM=0.80±0.1。

2.3 生產(chǎn)工藝

道路水泥的生產(chǎn)工藝與普通水泥相近，只是對熟料礦物組成，尤其是C3A和C4AF的含量要求更嚴。生產(chǎn)實踐表明，只需適當調(diào)整生料配制就能生產(chǎn)出合格的產(chǎn)品。

由于生料配料方案中的SM和AM偏低，鐵含量高，液相粘度小，液相出現(xiàn)早，燒結(jié)范圍窄，對窯皮維護不利，預熱器易出現(xiàn)結(jié)皮堵塞，分解爐出現(xiàn)預燃室結(jié)渣。因此對系統(tǒng)操作維護和生料配料提出更高的要求。

2.3.1 強化系統(tǒng)通風，減少還原氣氛

道路硅酸鹽水泥熟料燒結(jié)范圍比普通水泥熟料燒結(jié)范圍窄，大約50～80℃，鐵含量比普通熟料高一倍，生產(chǎn)初期我們通過熟料出現(xiàn)黃心料發(fā)現(xiàn)窯內(nèi)易出現(xiàn)還原氣氛，為此我們強化了回轉(zhuǎn)窯和預熱器系統(tǒng)通風，以減少窯內(nèi)出現(xiàn)還原氣氛，保證入窯生料表觀分解率達到90%～93%。我們采取了如下措施：

（1）加強對預熱器容易出現(xiàn)結(jié)皮堵塞的三、四、五級旋風筒以及煙室的空氣炮排查，保證預熱器空氣炮的安全運轉(zhuǎn)。

（2）要求車間工藝人員認真檢查維護各級翻板閥和撒料器，及時修理或更換，以防止漏風的發(fā)生。如果有損壞的翻板閥未發(fā)現(xiàn)會導致氣固間換熱效率和分散效率明顯降低，小股塌料頻發(fā)，雙系列的風、煤、料配合出現(xiàn)很大的比例失調(diào)，導致入窯生料分解率降低，窯內(nèi)固相反應和液相反應負擔加重，窯速也提不起來。偏低的分解率使投料量相對于過去匹配的窯速顯得偏大，相對偏大的投料量使窯內(nèi)的填充率偏高，導致窯內(nèi)通風不良，還原氣氛加重。

（3）安排車間人員認真清理預熱器各級平煙道，爆破處理容易結(jié)皮堵塞的五級大小錐體和下料管與二級大小錐體和下料管的結(jié)皮，保證預熱器系統(tǒng)通風順暢，確保入窯分解率達到90%～93%。

2.3.2 調(diào)整工藝操作，避免預燃室結(jié)渣

在生產(chǎn)初期我們發(fā)現(xiàn)分解爐預燃室結(jié)渣頻繁，生料分解率偏低，只有80%。我公司的TSD型組合式分解爐系統(tǒng)由預燃室、雙噴騰的DD主爐和帶鵝頸上升煙道組成，它結(jié)合了RSP分解爐和DD分解爐的特點，爐內(nèi)既有強烈的旋轉(zhuǎn)運動，又有噴騰運動。主爐在窯尾煙室之上，上有鵝頸管道，下部、中部均有固定縮口，中下部有與預燃室相連接的斜煙道。來自篦冷機一定速度的三次風從預燃室上部以切線方向入爐。由C4旋風筒下來的生料，在三次風入爐前喂入氣流中。由于離心力的作用，預燃室內(nèi)中心成為物料濃度稀相區(qū)，為燃料的燃燒、燃盡率的提高創(chuàng)造了條件。窯尾燃燒器從預燃室頂部伸入，煤粉高速噴入預燃室內(nèi)，與新鮮三次風混合，燃燒速度快，出預燃室入主爐的生料分解率達到40%～50%。窯氣經(jīng)下部縮口以噴騰方式入爐。在主爐內(nèi)，從預燃室出來的熱流、生料粉及未完全燃燒的燃料進入主爐后，與噴騰進入的窯尾高溫煙氣相混合，氣固兩相以激烈的噴騰循環(huán)往復方式進行混合與熱交換，燃料繼續(xù)燃燒，生料繼續(xù)分解。預燃室結(jié)渣的機理是，由于道路水泥熟料的SM和AM低，鐵含量高，物料易發(fā)粘，再加上風煤料在預燃室內(nèi)分配不均衡，導致室內(nèi)出現(xiàn)局部高溫，未完全分散好的煤粉和物料變成像煤渣一樣的物質(zhì)，帶預燃室的分解爐系統(tǒng)極易出現(xiàn)這類問題。我們采取了如下措施：

（1）對窯尾喂料系統(tǒng)和窯尾喂煤系統(tǒng)進行排查。檢查喂料系統(tǒng)時發(fā)現(xiàn)，標準倉下的羅茨風機出口閥門已毀壞、喂料標準倉內(nèi)有雜物以及入斗式提升機斜槽布有破損的地方，我們及時將以上三個隱患排除。

（2）按照工藝原理重新計算窯尾一次風機的南北兩列分風和內(nèi)外風閥以及兩列的分煤閥開度，并進行了預調(diào)整，拉大系統(tǒng)風，解決三次風入預燃室口容易存料的問題，加強預燃室內(nèi)渦流效果，預燃室的結(jié)渣問題迎刃而解。

2.3.3 加強生料制備和生料配料管理

（1）公司多次召開生產(chǎn)部和質(zhì)檢部等部門的交流會，確定熟料的三率值為：KH=0.91±0.01，SM= 2.30±0.1，AM=0.80±0.1。在原、燃料上精挑細選，確定石灰石、砂巖、鐵粉和原煤的成分要求，并進行配料計算，確定出熟料三率值的目標值。

（2）安排工藝和機械人員檢修生料磨系統(tǒng)的磨機、選粉機，確保生料細度合格率100%。為保證實現(xiàn)200μm篩篩余1.0%～1.5%，對磨內(nèi)粗細磨倉的鋼球級配進行了微調(diào)，同時認真檢查并修復了生料選粉機內(nèi)密封環(huán)。

2.3.4 確定生產(chǎn)指導方針

（1）中控窯操作遵循“薄料快轉(zhuǎn)、長焰順燒”的原則，保證完整的火焰形狀，使燒成帶窯皮平整，避免出現(xiàn)“短焰急燒”和“低窯速大投料”。

（2）調(diào)節(jié)好三次風閥門，使窯爐分風合理，通風順暢，減少窯內(nèi)還原氣氛，消除預燃室結(jié)渣。

（3）中控室窯操作員三班統(tǒng)一操作參數(shù)，喂料量160t/h，窯速3.5～3.8r/min，分解爐出口溫度870± 10℃，分解爐出口負壓900Pa，嚴禁＞1 100Pa，生料標準倉35±2t，篦冷機一段壓力4 300Pa，C1出口壓力5 100±100Pa，二次風溫1 100±50℃，三次風溫850± 50℃。

（4）加強對生料磨出磨三率值合格率和200μm方孔篩細度的考核，提高三率值合格率，保證生料和煤粉細度合格率95%。

（5）加強車間內(nèi)部的三級巡檢，建立規(guī)范的巡檢機制，分片指定第一責任人和相應維修隊伍，遇問題及時解決，確保窯磨系統(tǒng)穩(wěn)定。

3 結(jié)語

我們經(jīng)過認真的組織研討和生產(chǎn)指導思路的確定，這次3月份開窯生產(chǎn)后特別順利，雖然初期出現(xiàn)黃心料和結(jié)渣，但我們調(diào)整及時，不但熟料臺時產(chǎn)量比上次提高8%，而且質(zhì)量上也達到歷史上的最好成績，三天強度高，游離鈣合格率高，獲得了客戶的好評，經(jīng)濟效益也明顯提高，詳見表2、3的指標對比。

表2 工藝參數(shù)

表3 熟料化學分析、率值、礦物組成及抗壓強度

[1]陳全德.新型干法水泥技術原理與應用[M].北京：建材工業(yè)出版社，2004.

[2]沈威.水泥工藝學[M].武漢:武漢工業(yè)大學出版社，1991.

[3]王燕謀，蘇慕珍，路永華，章銀祥.中國特種水泥[M].中國建材工業(yè)出版社，2012.■

TQTQ172172..622622..2929

A:A

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河南省同力水泥有限公司，河南省鶴壁市458000；

2016-10-19；編輯：呂光