提高白水泥熟料冷卻漂白效率的技術改造

程海平，黃英姿，何小平，龔 健，張 浩，龔紅運

（1.葛洲壩石門特種水泥有限公司，湖南 常德 415302；2.中國葛洲壩集團水泥有限公司，湖北 武漢430000）

0 引言

我公司一條白水泥生產線，現有漂白噴水裝置的噴水量是根據定時檢測的輸送機熟料溫度使用手動控制的，由于侍候時間長、對噴水量的控制不夠精準，冷卻水無法充分全面地噴淋至水泥熟料表面，導致高溫的熟料冷卻不均勻，漂白不充分；同時由于無法保證合適的噴水量，生產的白水泥熟料質量得不到保障：噴水過多會降低水泥熟料強度，噴水過少影響水泥白度的提升。為提高熟料強度和白度，我公司從導料溜床和噴水系統兩方面對白水泥熟料冷卻工藝進行了技術改造。

1 熟料冷卻漂白系統的技術改造

1.1 導料溜床技術改造

我們設計了轉角導料溜床引導熟料進入漂白機入口，該溜床具備熱交換功能，滿足窯內二次風溫要求。溜床采用模塊化設計，外型尺寸3 200 mm×202000mm，篦板總面積5.472m2（如圖1所示），坐落于窯頭罩中，其結構由內側充氣梁、中部充氣梁、外側充氣梁、高溫篦板、頂封板、側封板及支撐立柱等組成。窯頭罩側面鋼立墻上焊接固定鉸座8件，溜床頭端與鉸座通過Φ80 mm銷軸連接，溜床尾端與支撐立柱通過Φ80 mm銷軸連接，支撐立柱與固定鉸座通過Φ80 mm銷軸連接。支撐立柱采用HW150×150工字鋼制作而成。溜床通過支撐立柱與鉸座固定，溜床角度為20°，見圖1。

圖1 溜床結構

1.2 噴水系統技術改造

改造后的噴水系統主要由噴槍和自動加壓泵組成，如圖2所示。

圖2 噴水系統

1.2.1 噴槍部分

2支JHPS01型噴槍，以及每支噴槍帶有的12個噴嘴。噴槍為耐高溫不銹鋼材質，工作水壓約為0.2～0.5 MPa左右，每個噴嘴的實際最佳噴水量為500～1000kg/h，每支噴槍噴水量為6～12t/h。兩支噴槍最大噴水量24 t/h。

(4)農業生態保護。農業生態保護包括農用水保護、農用地保護、生物資源保護以及農藥、化肥污染防治等，但為了追求農產品的高產量生產，許多農戶在農業生產過程中大量使用農藥及農用化肥，過量的農藥及農用化肥滲透到土壤中，造成土壤板結，使之達不到農業綠色發展過程中所需的土壤條件。同時，農藥和化肥通過蒸發，進入到空氣中，污染大氣環境。因此，在農業生產過程要適當合理地進行施肥，盡量少使用農藥，以促進農業綠色發展。本文使用各地區單位耕地面積化肥施用量與各地區單位耕地面積農藥使用量之和(萬噸)表示農業生態保護，用x4表示。

（4）電氣控制系統包括變頻器控制柜和PLC,可視觸摸屏電氣控制柜。其中變頻器控制柜實現對水泵的自動調頻處理，保證系統所需要的合適水量；PLC可視觸摸屏電氣控制柜包括PLC可視觸摸屏，控制軟件為主的電氣控制柜為邏輯處理中心，實現自動噴霧控制。

根據熟料溫度的變化自動調節噴槍的噴水量，保證漂白機出口熟料溫度維持在適當的溫度范圍內。工作時，冷卻水自水源水箱經過過濾器過濾后由變頻水泵升壓并調節到一定的壓力和流量，經出口管路送到噴槍，產生高壓針型的液柱水，直接沖淋在熟料上，吸收熟料的大量熱量，使熟料溫度迅速降低并維持在一定溫度范圍內。當漂白機料筒的測溫組件檢測煙氣溫度超過溫度設定值范圍時，在控制器的控制下，變頻水泵自動調節轉速，增大供水壓力和流量，使噴水量增大，從而使出口熟料溫度降低到指定范圍內；當出口溫度降低到溫度設計值范圍以下時，在控制器的控制下，變頻水泵自動調節轉速，減小供水壓力和流量，使噴水量減小，從而使出口熟料溫度回升到指定范圍內。

SMC—10瀝青混合料配合比設計所用集料分別為：5～10mm、3～5mm粗集料，0～3mm細集料均產自賀蘭山干溝石料廠，均為石灰巖。各項技術指標滿足規范要求，檢測結果如表2、表3。

而從2023年開始，將再次轉變為供應不足的情況，預計2023年供應不足量為13.4萬t，2024年為44.2萬t，2025年87.3萬t，供應不足的現象可能加劇。

（1）鋼支架鋼制底盤是堅固的鋼結構件，用于安裝和支撐過濾器、水泵調節組件，控制器柜以及其它相關的管道和配件，便于運輸、安裝調試。

（3）氣路系統由壓縮空氣吹掃旁路等組成。在系統停用時，可以通過低壓吹掃保持噴槍內的微正壓，保證含塵煙氣不會進入噴槍，有效地防止噴槍的堵塞。

（2）供水系統由過濾單元、水泵單元、壓力表等組成，負責按系統需要向噴槍供水。過濾單元：在水源接口與水泵之間，安裝并聯管路過濾器，在過濾器的兩端分別裝有球閥,檢修人員可以通過過濾器后的閥門換向，在線清洗和更換濾芯而不影響系統的正常運行。如沒有特別的要求，一般過濾器濾精度為30目。水泵單元配置2臺立式多級離心泵，一用一備。水泵的揚程90m，流量22t/h，功率為11kW。

近年來，由于各種因素導致建筑智能化系統在施工過程中并不是十分順利，先后出現各種不盡如人意的質量問題。其中，系統設計存在許多問題，施工質量欠佳，對于完成部分的質量驗收和監管力度不夠，這些都會影響建筑智能化系統的質量。提高建筑智能化系統工程質量是所有工作部門共同的責任，智能建筑系統工程本應是我國建筑業的一大進步，相關單位應齊心協力做好每個環節的工作，充分發揮其優勢。

1.2.2 自動加壓泵組

自動加壓泵組由鋼支架、供水系統、氣路系統電氣控制系統等組成。

2 噴水量對熟料強度、白度的影響

出漂白機熟料溫度會隨噴水量的增加呈遞減趨勢，因此可通過調節漂白機噴水閥門改變噴水量從而控制熟料溫度。為驗證冷卻漂白系統的改造效果并確定合適的噴水量，利用測溫槍測量出漂白機熟料溫度，在100～150℃、150～200℃、200～250℃、250～300℃、≥300℃溫度區間下，取樣檢測研究噴水量對熟料的強度和白度影響，分析結果如表1、圖3、圖4和圖5所示。

1)樣品預處理裝置，包括采樣探針及過濾器、流量計、電磁多支管、真空泵、管型燃燒爐、冷凝器、凝聚式過濾器、脫水器及真空變換器等；

結合表中數據和圖3、圖4可以看到，隨著溫度的逐漸降低，即噴水量增大，熟料1d的抗折強度在4.0～4.6 MPa之間波動，不同溫度區間的差異較小；30d抗折強度在100～300℃溫度區間內呈現先降低后升高的趨勢，其中在100～250℃溫度范圍內，隨著溫度的升高3d抗折強度逐漸由6.2 MPa下降至5.9 MPa，在 250～300℃溫度范圍內又逐漸升高至7.0MPa；28d抗折強度也有相同的升降趨勢。對于抗壓強度，熟料的1 d抗壓強度在16.8～17.7 MPa之間波動，3 d和28 d抗壓強度基本隨著熟料溫度的降低成上升趨勢，在100～150℃溫度區間時抗壓強度3 d和28 d抗壓強度均達到最大值，分別為34.5 MPa和61.0 MPa。由此可以看出，在試驗溫度段內，熟料10d早期強度基本受噴水量影響不大，而30d和280d強度會隨著出漂白機溫度的降低而略有提高，調整噴水量控制出漂白機熟料溫度在100～1500℃溫度段內最為合適。

表1 白熟料噴水后不同溫度時的物理性能

圖3 不同溫度下熟料抗折強度

圖4 不同溫度下熟料抗壓強度

圖5是不同出機溫度對熟料白度的影響，由圖5可以明顯看到，隨著噴水量的增加，出機溫度的降低，漂白效果成遞增的趨勢，在100～150℃溫度段內熟料白度最高，亨特白度和藍光白度分別達到89.49,75.93。白水泥熟料噴水冷卻漂白的原理是利用冷卻水快速吸熱，在最短的時間內降低高溫熟料的溫度，同時水吸熱后汽化成水蒸氣，隔絕空氣中的氧與高溫熟料的直接接觸，降低了高溫熟料中著色元素的氧化程度，從而提高熟料的白度。噴水量越大，水蒸氣隔絕空氣的作用越好，越有利于熟料白度的提高。

圖5 不同溫度下熟料的白度

3 結語

本改造中設計的轉角導料溜床引導熟料進入漂白機入口，溜床具備熱交換功能滿足窯內二次風溫要求。優化的噴水系統使用自動加壓調節，使噴水更加均勻穩定，達到熟料溫度穩定在設定的范圍內，提高了熟料冷卻漂白效率。研究結果表明，適宜的噴水量可以有效控制熟料溫度，提高熟料的白度和強度。