水泥全黑生料配热控制技术

摘要

一种水泥黑生料配热控制技术,涉及物料取样及分析方法,主要用于水泥全黑生料制备过程中保持生料发热量的稳定,通过设计的“块状物料取样装置”及氧弹测定煤样灰份的方法,使生料配热波动控制在1.13%,比目前的常规方法提高4倍以上,控制滞后时间显著缩短,对于稳定熟料质量,提高立窑产量和节约能源具有重要意义。

说明书

本发明涉及一种物料取样及分析技术，属于水泥生产分析技术领域。

黑生料可以使煤均匀地分布在生料中，进而使煤灰能真正成为熟料的矿物。因而黑生料立窑煅烧技术有许多独到的优点。目前已被广泛应用于立窑水泥厂。由于黑生料中煤是与原料配合共同入磨的，因而窑上的操作工无法根据窑的烧成情况及时对煤进行调整，因此，生料配热的稳定与适宜至关重要，它是黑生料煅烧技术的基础和前提。

目前，水泥黑生料的配热控制方法是采用对成品生料中的煤进行测定，根据生料中的煤含量调整煤的配比，以保持煤含量的稳定。这实际上是对生料煤含量的控制。由于煤质的差别，相同的煤含量并不意味着具有相同的热值。就目前煤的测定方法精度而言，一般绝对误差为0.5％。由于测定误差引起窑温波动的程度计算如下：

设定生料中煤含量为10％，则生料中煤含量测定的相对误差为： $>>>>0.5>\%>>>10>\%>>>\times >100>\%>=>5>\%>$>

因此，引起熟料热耗的相对误差也为5％。

设定熟料热耗为4180KJ/kg，则熟料热耗的热值波动，即绝对误差为：

      4180KJ/Kg×5％＝209KJ/Kg

查有关手册知：熟料的比热为1.045KJ/kg.℃，故由此热值波动引起的窑温变化为：209/1.045＝200℃。

计算结果表明，在不考虑窑体散热的情况下，由于煤测定方法的误差可导致窑温产生200℃的波动。

本发明的思路不将生料中的煤含量做为控制指标，也不将生料的煤含量结果做为调整煤配比的依据，而是直接测定库底煤的热值，并根据库底煤的热值确定生料中入磨煤的配比，从而准确地在生料中配入设定的热值。

本发明的目的在于设计一种分析方法及相应的取样装置，以便根据库底煤的热值确定生料中入磨煤的配比

煤的热值采用工业分析方法。按照目前工业分析精度水平，灰份A、水份W和挥发份V的测定误差分别小于0.5％、0.5％和1％，设煤的发热量为25000KJ/kg，上述误差引起的窑温波动的程度计算如下：

由发热量公式Q＝K₀-384A-359W-100V微分得

dQ＝-384dA-359dW-100dV $>>|>dQ>|>=>>>>(>384>dQ>)>>2>>+>>>(>359>dW>)>>2>>+>>>(>100>dV>)>>2>\; >$>

对热值测定的相对误差为 $>>>>|>dQ>|>>Q>>=>>1>Q>>>>>(>384>dQ>)>>2>>+>>>(>359>dW>)>>2>>+>>>(>100>dV>)>>2>\; >$>

把Q＝25000KJ/kg；dA＝0.5％；dW＝0.5％；dV＝1％代入得 $>>>>|>dQ>|>>Q>>=>1.13>\%>$>即热值测定的相对误差为1.13％，对应引起熟料热耗的热值的相对误差亦为1.13％。仍设熟料的热耗为4180KJ/kg，则熟料热耗的热值波动，即绝对误差为：4180×1.13％＝47.23KJ/kg。由此热值波动引起的窑温变化为

计算结果表明，在不考虑窑体散热的情况下，本发明的生料配热控制技术可使窑温波动范围减少4.4倍。    

在实际生产过程中，对于同一堆煤水份波动0.5％，挥发份波动1％的周期很长，相应的对水份和挥发份控制的周期也可以较长。在此周期内，水份和挥发份对煤热值的影响可视为常数K′₀，因而煤的发热量公式可简化为通过测定煤的灰份即可测得其热值。

本发明的技术关键在于入磨煤样品的获取和其灰份的快速测定。

本发明采用专用的＂块状物料取样装置＂获取入磨煤的样品。附图为本发明所述的＂块状物料取样装置＂构成示意图，如附图所示，＂块状物料取样装置＂由第一分料器3、分料通道4、破碎机5、第二分料器6、分料通道7、盘式磨8、第三分料器9、分料通道10及样品盒11构成。如附图所示，取样时，由煤库底1下来的煤2首先进入第一分料器3，经分料通道4分取适量的煤送入破碎机5，由破碎机5破碎后的煤样进入第二分料器6后，经分料通道7再分取适量的煤进入盘式磨8，由盘式磨8磨细的煤样通过第三分料器9和分料通道10分取适量的样品进入样品盒11供测定用上述各分料器分取后的煤分别落入煤库底下的主传送带13，并送入生料磨12。

本发明采用氧弹测定煤的灰份。将重量为G的煤样放入恒重的镍质坩埚中，并一起装入盛有10ml水的氧弹中，将氧弹充氧后，用电打火将煤样引燃，待煤样燃烧完毕后(约5-10分钟)，将燃烧后的残渣称量计为G1。与标准的灰份测定条件相比较，由于煤样燃烧时温度迅速升高，使煤中的部分硫转化为气体SO₃，进而溶于水生成H₂SO₄，用NaOH标准溶液滴定氧弹中的H₂SO₄，即可获得灰份中SO₃的挥发量G2，煤的灰份按下式计算： $>>A>=>>>G>1>+>G>2>>G>>\times >100>\%>$>

本发明的主要优点有：

1.控制精度较高，是目前所用方法的4倍以上

2.控制的滞后时间显著缩短，最大滞后时间为控制检测周期。而目前常规的控

  制滞后时间为控制检测周期与物料在生料磨中停留时间之和。

3.本发明所述的＂块状物料取样装置＂可直接应用到石灰石等物料的取样系统

  中，对于提高生料率值合格率具有重要意义。

本发明应用于水泥全黑生料的制备，可以有效地稳定生料配热，进而稳定立窑煅烧和熟料质量，避免不必要的燃料浪费，节约能源。我国有数以千计的立窑水泥厂，全黑生料煅烧技术的应用较为普遍，利用本发明将会产生较大的经济及社会效益。