利用温度校正生料成分的可行性研究

　　摘要：在水泥生产中，“五稳保一稳”是实现优质高产的前提，生料成分的稳定又是“五稳”中的重中之重。本文通过对立磨出磨温度的研究，来预判石灰石的变化，再结合荧光配料的计算值进行修正，从而提高出磨生料的合格率。

　　0  前 言

　　新型干法水泥生产技术是以悬浮预热和预分解技术为核心，并把现代科学技术广泛应用于生产全过程，使水泥生产具有高效、优质、节约资源、清洁生产、符合环境保护要求和工艺装备大型化、生产控制自动化、实行科学管理的现代化水泥生产方法，而生料配料和熟料煅烧是整个生产过程的两大核心环节。在新型干法水泥生产过程中，为保证煅烧稳定，提高熟料产量和质量，生料成分的稳定性要求远比其他生产方法要严格得多。在生产过程中，为了有效进行生料质量控制，必须随时对生料化学成分进行检测，根据化学成分的变换趋势对原料配合比进行更改确保生料化学成分在控制范围，因此，合理的原料配合比显得特别重要。

　　1  研究背景

　　我公司现在采用五组分原材料配料，包括石灰石、砂岩、铝矾土、铜矿渣以及煤矸石，其中石灰石原料占配料比例的80%以上。公司拥有自己的石灰石矿山，能提供丰富的资源。但是生产中为了实现矿山的零排放，石灰石的品位总有一些差异，另外，原料配料库内也有一定的离析等因数造成有时配料用石灰石波动偏大，使生料配料存在一定困难，出磨生料化学成分波动大。同时，由于生料均化库的均化效果远远不能达到设计范围，从而导致入窑生料化学成分波动偏大，制约了进一步提高窑产量和降低消耗。再者，通过荧光控制生料化学成分最快都要一个小时作为一个周期，而荧光控制生料化学成分的计算基础是以上一个生料化学成分与目标值偏差的情况进行计算控制，如果在自动取样的时间内石灰石偏好，就容易造成出磨生料化学成分偏高，而荧光分析仪只能从测量数据与目标值之间的绝对偏差对原料配比进行更改，但这与出磨生料化学成分变化至少相差半个小时，这样就容易造成荧光分析仪修改的原材料配比滞后性偏大，如果更改原材料配比的时候石灰石发生波动，就会造成生料化学成分出现剧烈波动。

　　在实际生产中，通过统计发现，出磨温度的高低在很大程度上能够反应生料化学成分的变化趋势，同时通过统计分析发现生料磨出磨温度的高低与出磨生料的饱和比成一元正相关关系，在此统计分析基础上提出通过出磨温度来修正原材料配比的可行性研究。

　　2  研究过程

　　通过长期对石灰石化学成分的波动情况进行监测，结合生料磨入磨温度、出磨温度以及产量总结发现，当生料磨的入磨温度和产量保持不变时，石灰石的品位好坏会引起生料磨出磨温度的变动，即相同情况下，当石灰石品位好时，出磨温度高，反之则低。为此从出磨和入磨温度的变化入手，科学地利用统计分析技术，对大量出磨生料化学成分、原材料配比的调整数据和当时温度数据进行回归分析，找出温度变化与出磨生料化学成分的线性关联关系。通过出磨温度的变化对原料配比进行优化，使原料配比的修改具有更强的可靠性和准确性，从而改善出磨生料化学成分的可控性。

　　在研究过程中主要以我厂某台生料磨进行研究，研究的开始阶段分别统计以前的生产数据以及不同时候的化学成分情况。分析数据时生料磨入磨温度以170℃为基准，生料磨台时产量以230t为基准，通过对大量数据的研究过后发现其主要关系如下图：

　　从以上关系图中可以发现出磨温度与出磨生料的KH基本上是呈一元线性相关的，在对统计数据进行进行线性回归分析发现其关系式如下：

　　KH=0.017*t-0.052                          （2—1）

　　式中：KH——表示出磨生料饱和比；

　　t——表示校正后出磨温度，℃。

　　当确定出磨温度与生料率值的关系后，要研究的就是如何根据温度的变化来更改配比。为了简化计算方法以及简化计算工作量，利用回归分析出磨生料成分的变化与出磨温度的关系，并进行简单的程序编译，通过程序计算能够降低更多的劳动强度。在实际的程序编译中主要以荧光分析的数据为主，在对荧光计算配比进行修正的过程中，主要考虑的是石灰石与砂岩的配比变化（石灰石与砂岩的配比在生料配比中占90%以上），而其它组分的变化主要以荧光计算的为主，这样不但提高了准确性，同时也减少程序的计算次数，提高程序实用性。在程序的编写初始阶段必须明白现目前所使用率值系统的控制原理，它以目标值为基础，在以出磨生料的率值为对象，在结合上一次所发原料配比为基准进行下一次的计算，从而能够给出这次应该对各种原材料分别配多少，在读懂这控制原理的基础上我们才可以进行程序编译。通过程序的编译，只需在控制程序中输入目标值以及给定的其他原料配比和生料磨台时产量、入磨温度、出磨温度以及校正系数就可以进行优化配比计算。配比优化计算程序如下图：

　　3  研究结果分析

　　3.1 使用原有的率值系统修改配比

　　对以上三图简要分析如下：

　　（1）出磨生料的目标值不是固定值，但是不管目标值控制在什么范围内，总是可以看出生料的实际成分与目标值偏离较大；

　　（2）三幅图中可以明显看出往往会出现连续两个小时出磨生料的实际值振幅巨大，两者之间甚至超过0.10，当这种情况出现时往往是因为原料库里面发生离析，造成石灰石粒度大小不均从而造成石灰石质量波动大，这时只通过荧光控制就显得比较困难；

　　（3）有时出磨生料成分还容易出现连续偏低甚至连续偏高的状态，这种情况出现主要是因为石灰石连续偏差或者连续偏好，而荧光控制时它总是在前一次的基础上一点一点把石灰石配比加上去或者是减下来，从而就容易连续偏高或者连续偏低。

　　3.2 通过温度优化控制配比后出磨生料波动情况

　　从以上三图可以得出如下结论：

　　（1）通过出磨温度将原料配比校正后，所得的出磨生料成分波动振幅有所减小；

　　（2）通过出磨温度将原料配比校正后，连续两个小时出磨生料成分很少有巨大波动；

　　（3）通过出磨温度将原料配比校正后，出磨生料成分很少有连续偏低或者连续偏高的情况产生。

　　4  结束语

　　在生料控制过程中通过引入出磨温度对原料配比进行优化，能够有效的降低生料成分的波动范围，降低波动振幅，但要使出磨生料成分合格率更高必须考虑生料磨的工况，因为生料磨在不同的工况下会有不同的出磨温度，容易对控制结果产生误导。总的说来，通过本次研究，为降低出磨生料成分波动范围，提高出磨生料成分合格率提供了一种新的研究思路。