水分儀在生料水分測定上的方案

在生料的質量控制中，常常出現Tc值符合控制指標，而KH值偏離指標較多的情況，其原因與原料成分已發生改變而未及時調整配比，或者原料成分雖未發生變化，但配料時未嚴格按照配比執行等因素有關。但物料水分變化引起的KH值波動，卻往往被忽視。
1、物料水分的變化對配料的影響
水泥各種原料都含有一定的水分，并隨季節和氣候的變化而波動。水分的變化，即影響生料配比的準確性，同時對粉磨構成影響。
1.1對檢驗數據的影響
出料生料控制的檢驗，大多數水泥廠均是帶水分測定Tc、Fe2O3。并進行生產控制的，而化學全分析時一般都對樣品先烘干再進行檢驗，這就導致同一試樣因水分不同而使Tc值的控制值T與分析值T′間存在差值。分析值T總要高于控制值T′，兩者的關系如下：
T′
T= ×100 ………………（1）
100-M
式中：
T —— 分析Tc值（%）
T′—— 控制Tc值（%）
M —— 生料總水分（%）
從式（1）中可以看出，當某種或幾種原燃料水分發生較大變化時，生料的總水分發生變化時，所測定的濕基分析值與干基控制值相差為⊿Tc，此值隨生料水分M的增加而增加，并隨Tc值的升高而增大，例如：
當T′=70.00，M=1時：
T=70.00/（100-1）×100=70.71，⊿Tc=0.71
若生料水分由1%增加至2%，控制值T′不變時，即：
T′=70.00，M=2時：
70.00
T= ×100=71.34，⊿Tc=1.34
100-2
可見，即使以相同的Tc值控制生料，但由于原料水分的變化，⊿Tc也隨之增大。根據《立窯水泥企業質量管理規程》規定：出磨料Tc允許波動范圍為±0.5%。按此計算，當生料總水分偏差達到1%以上時，⊿Tc標準偏差均超過0.5%，這就帶來生料Tc的波動范圍增大。例如，某廠某一階段出磨生料Tc控制范圍是70.50±0.50%，即Tc在70.00～71.00%之間為合格，此時的合格率達到75%，平均Tc也在控制范圍內。但在相同條件下，由于生料水分實際增加了1%，其實際測定值Tc平均值超出了控制范圍，合格率也只有25%，兩個控制階段的測定值見表1。
表1 某廠兩個生產階段的Tc實際測定值
序號 1 2 3 4 5 6 7 8 平均值
原始水分的Tc值 70.63 70.88 70.50 69.88 70.25 70.75 70.23 70.50 70.58
水分增加后的Tc值 71.34 71.60 71.21 70.59 70.96 71.46 71.97 71.21 71.29

其中，4#樣為69.88%，超過了允許波動范圍，如果這時按控制值70.50±0.50去調整，勢必增加石灰石，減少粘土來提高Tc值。同樣，5#樣的測定值70.25%，看似接近中心值，而實際Tc值則為70.96%，已經接近上控線，其結果導致Tc總體偏高。這對于原料均化較好，Tc合格率較高的廠來講，影響不是很大，但對于不少原料成分波動較大，Tc合格率相對較低的廠來說，就不可忽視。
生產中若Tc控制在70.50%左右，要使⊿Tc在0.5%以下，按T=T′/100-m×100=⊿Tc/×100計算，則M至少要控制在0.71%以下。大多數水泥廠其生料水分偏差一般都在0.5～1.5%之間，多雨季節往往達到2.0%以上。因此，嚴格控制水分是準確配料的關鍵，這應引起足夠的重視。
1.2 對配料的影響
生料配料計算時，一般都是根據各種物料的水分，換算成對應濕物料的實際需要量，這時通過對Tc值、Fe2O3、含煤量等指標的控制來控制生料KH值，如果這時各種物料的成分沒有變化，僅僅是某種或幾種物料的水分發生變化時，就會引起實際配比與配料要求的差異。當某種物料水分增大時，所增加的水分就會當作該物料而配入，造成該物料的實際配比低于配料要求。因此，盡管正常喂料，而出磨生料的化學成分也不能達到規定的要求。以配料舉例說明，某廠原燃料分析數據見表2。
表2 各種原燃材料化學成分
原料 SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO Loss
石灰石 2.42 1.14 0.52 52.93 0.39 42.02
粘土 68.40 13.70 3.68 1.12 1.47 6.20
鐵粉 11.36 5.19 65.18 7.77 1.03 2.40
煤灰 47.80 29.28 8.73 5.93 1.91 ——
煤 10.22 6.27 1.87 1.27 0.41 78.60

注：（1）煤工業分析：Aad=21.40%,Qnet=25979KJ/Kg。
(2) 煤的燒失量=（1-Aad）×100%,SiO2等其他成分為“煤灰中的各成分×Aad”
假設他們所含水分不再波動，其配料組成見表3，計算的生料三率值為：KH=0.95，n=1.94,p=1.14。
表3 不含水分的生料配比
原料 配比（%） SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO Loss
石灰石 75.0 1.82 0.86 0.39 39.70 0.29 31.52
粘土 14.0 9.58 1.92 0.52 0.16 0.21 0.87
鐵粉 3.0 0.34 0.16 1.96 0.23 0.03 0.07
煤 8.0 0.82 0.50 0.15 0.10 0.03 6.29
生料 100.0 12.56 3.44 3.02 40.19 0.56 38.75

如果這時粘土水分增加1%，那么就有0.14%的水分被當作粘土配入，使粘土的實際配比只有13.84%，這時的配料計算結果見表4，據此計算的生料三率值為KH=0.96,n=1.94,p=1.14。
表4 相同條件下粘土含水1%時的生料配比
原料 配比（%） SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO Loss
石灰石 75.0 1.82 0.86 0.39 39.70 0.29 31.52
粘土 13.86 9.48 1.90 0.51 0.16 0.20 0.86
鐵粉 3.0 0.34 0.16 1.96 0.23 0.03 0.07
煤 8.0 0.82 0.50 0.15 0.10 0.03 6.29
生料 99.86 12.46 3.42 3.01 40.19 0.55 38.74

可見，n、p基本沒有變化，但KH卻升高了0.01。相反，如果粘土成分降低1%，所減少的水分被粘土所取代，使粘土的實際配比高于配料要求，KH要降低0.01。在實際生產過程中，水分的變化往往都不止1%，而且還會出現幾種物料的水分同時變化的情況。這就使KH的波動范圍更大。煤的水分主要影響生料中的熱含量。按表2中的配料計算，其生料熱含量要求為2090KJ/Kg，煤配8.0%，當煤水分增加1%時，煤的實際配比為7.92%，這時生料熱含量為：7.92%×25979=2057KJ/Kg，這就使配熱不足，反之則配熱過多。煤質較好時，煤的水分變化對生料配熱影響較大，而對成分影響較小；煤質較差時，對生料的化學成分影響較大，兩者都影響配料的準確性。
1.3 對粉磨的影響
原材料所含水分偏高時，物料的流動性較差，磨機下料管、提升機、料庫進、出料口等處易發發生粘堵，下料不暢，造成物料斷料及輸送困難的產生，直接影響到配料及喂料的準確性。尤其是水泥均化庫對水分的影響十分敏感，一些廠的均化庫不能正常使用，主要原因之一就是由于生料含水量偏高所至，由表5可見，水分對生料磨機產量及電耗的影響更大。

表5 不同水分條件下的生料磨產量對比

0.8～1.0 2.00 2.50 3.00 3.50
安徽狄港水泥廠Φ2.2×6.5/M 15 12.8 11 不能生產
江西南城縣水泥廠Φ2.2×6.5M閉路 20 18.7 15.5 14.2 不能生產

2、應對措施：
2.1 采用高效節能烘干技術：
進廠原材料（除石灰石外）均應進行烘干處理，烘干后的水分應低于2～3%以下。為確保其烘干效果，可對傳統烘干系統進行必要的技術改造，選擇快速沸騰烘干技術和新型組合式揚料裝置等有效烘干設備，通過合理控制物料在烘干機內的停留時間，以較底的煤耗強化熱交換和物料水分的蒸發強度等技術手段，來確保出機物料水分低于2～3%。目前，快速沸騰烘干技術的應用相對與傳統烘干工藝，已達到增產80～120%，節煤50%以上的生產效果。
2.2 加強物料水分控制管理
水分的變化使配料的準確性受到影響，鐵粉水分的變化主要影響生料中Fe2O3的穩定；石灰石、粘土的水分變化對生料成分和率值都有影響。而煤水分的變化則還要影響到生料的熱含量。因此在生產控制中要注意加強對水分的控制，可采取以下措施。
（1）水分的變化主要影響配料和粉磨兩個環節，要求各環節都要加強控制，尤其是多雨季節和南方地區，每班至少測定一次生料的水分，及時調整Tc值，控制指標應根據生料水分的大小按實際情況下達。
（2）統一基準，對測定Tc的生料樣先烘干水分，以干基Tc值作為生產控制值，消除水分對檢驗數據的影響。
2.3 烘干粉磨工藝
生料粉磨采用烘干兼粉磨工藝，在粉磨的同時進行生料的烘干。烘干熱源視生料含水狀態可由磨前熱風爐供給或利用窯廢氣進行烘干，隨著物料水分的**，一般可增產15～20%，出磨生料顆粒均勻，對立窯煅燒十分有利。這種方法對于烘干能力不足的立窯水泥廠較為適用，但不利于大規模生產，能耗高。