不均匀生料危害分析

    某厂在1996年6、7月份连续发生数起结窑和喷窑事故,不仅严重影响正常生产和熟料质量,而且还造成窑面操作人员伤害。为防喷窑伤人,窑面操作工只开一个窑门作为观察窑情和调整布料机,其余窑门用扣子紧闭。这样的后果是不能及时清除已炼边的窑壁,帮助窑面整体均匀下沉,必然是炼边和抽心等不正常窑情经常出现,不安全隐患更为突出。机立窑作为水泥熟料煅烧设备已有百余年历史,发展至今已相当完善,只要配料和操作合理,窑的结构正常,其生产的安全性是有保证的。现在看来该厂一段时间连续发生结窑和喷窑事故,主要是入窑生料均匀性差所致。

1  生料均匀性度量

    如何评价生料均匀性的优劣,一般工厂皆用TC(CaO)、TFe合格率,即其检测数据要求分别落在K±0.5和K±0.2范围内。许多水泥厂质量统计报表上,对应每个检测项目还有一个平均值,这样做直观易统计,为不少厂家所接受。但却往往造成质量控制人员忽视表征生料均匀性更为重要的指标———标准偏差的计算统计,更不用说用来指导质量调控。合格率和平均值接近的两批生料样,其标准偏差可能相差甚远,这样的例子每个工厂都能找到。因此笔者建议,在统计报表上应增加标准偏差(S)计算栏目。对于采用全黑生料的机立窑企业,应分别计算统计TC(CaO)、TFe、Loss和细度的合格率、平均值和标准偏差。这四项质量控制指标的三项统计数值基本能反映生料的成分、分散度、配热准确度和离散程度。前者反映配料方案是否实现,后者衡量生料的均匀性和稳定性。我们一定要像重视生料配料率值一样,重视生料的均匀性。

2  不均匀生料的危害

    不均匀生料对熟料质量的影响是显而易见的。众所周知,熟料矿物的形成是一个多相的物理化学过程,熟料矿物形成的前提是反应组分充分地接近,所以说均匀性好的生料是生产高品质熟料的基础。在窑上反映是料子易烧性好。而均匀性差的生料不仅对熟料质量产生不良影响,而且还影响机立窑正常安全生产。该厂4号机立窑一段时间内连续出现结窑和喷窑事故,每次事故处理都要停窑5h以上,最长一次处理结窑达31h,当时整个窑内结成一个大柱,卸不下料子。后来只好打开窑下铁砖位置的检修窑门,用大钎子打,逐步地敲开结柱熟料。出现这种窑情是入窑生料含煤量不稳所致。表1是结窑前两个班的入窑生料烧失量测定值(该厂习惯用烧失量结合TC值来间接测定生料中含煤量),当时Loss的目标是37.30%。表2为结柱料化学成分。

表1   结窑前生料烧失量测定值(%)

表2   结柱熟料化学成分分析

黑色熟料烧失量高,估计为含碳量高所致,后为定碳仪定量检测所证实。除了氧化铁偏高以外,各种数据与配料方案确定的目标值比较接近。而发白熟料块明显为还原气氛下熟料样,其氧化铝表现为异常高,显然是煤灰集中区,而氧化铁又远低于正常控制值。对该窑当天入窑生料和出窑熟料的综合样分析看出,瞬时样的波动是很大的,说明生料的均匀性很差,见表3。 　

表3  入窑生料和出窑熟料综合样分析

仅隔10d,该窑又一次发生先结窑后喷窑的恶性事故。夜班时,窑中心有轻度结火柱现象,处理至早班接班开始正常卸料,由于长时间明火处理异常窑情,导致窑温偏低。临时从窑面外加一些粉煤。由于颗粒较粗,碳粒燃烬时间长,中间拉空后,产生的CO积累在空洞处,达到爆炸极限,CO爆炸引发喷窑事故。从事故前两个班的入窑生料部分检测数据中(见表4)也可以看出,该厂的生料均匀性差,是引发事故的首要因素。 　

表4  事故前两班入窑生料部分检测结果

从上述的两起结窑和喷窑事故可以看出:生料均匀性应该包括生料化学成分和含热量(亦即含煤量)的稳定均匀。但目前一般立窑水泥厂均采用定碳仪或烧失量法来测定生料相关参数,然后再转化为含煤量,从而计算出含热量。但在转化为含煤量时,由于所用煤的标准含碳量或烧失量数据均是以前某个时刻的煤样测定结果,不一定就代表配料时煤样,出磨生料经过储存、倒库,到入窑时分析出来的含碳量或烧失量数据,在转化为含煤量时误差就更大。如能有一种快速简捷直接测定全黑生料含热量仪器的话,可能就会减少这方面的误差。