水泥生料質(zhì)量控制正向自動化和智能化方向發(fā)展，好多在線控制系統(tǒng)已用于水泥生料質(zhì)量控制當(dāng)中。就目前而言，多數(shù)企業(yè)還是靠人工根據(jù)經(jīng)驗來調(diào)整生料目標(biāo)值，具有一定的盲目性，也存在調(diào)整滯后的缺陷。如何準(zhǔn)確和快速實現(xiàn)水泥生料目標(biāo)值的調(diào)整，是企業(yè)技術(shù)人員共同關(guān)心的問題。
1 影響生料目標(biāo)值調(diào)整準(zhǔn)確度的因素
每個水泥企業(yè)都有一個合適的熟料三率值控制范圍，熟料三率值是最終控制目標(biāo)，生料三率值則是過程控制目標(biāo)，當(dāng)生料與熟料之間的對應(yīng)關(guān)系發(fā)生改變或更換生產(chǎn)用煤后都需要調(diào)整生料的目標(biāo)值。
目前，由于缺少一種實用和有效的生料目標(biāo)值調(diào)整計算方法，企業(yè)技術(shù)人員通常是根據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)來簡單計算一下或干脆估計一個生料目標(biāo)值。影響生料目標(biāo)值計算準(zhǔn)確度的因素主要有以下 幾個方面：（1）煤發(fā)熱量的測量誤差；（2）灰分的測量誤差；（3）煤粉計量設(shè)備的誤差；（4）生料和熟料檢驗數(shù)據(jù)的誤差；（5）收塵料帶入成分的影響（出磨生料取樣點大多避開了收塵料，煤粉中也含有少量的收塵料，因此，收塵料帶入成分的影響是客觀存在的）；（6）熟料熱耗的估計不準(zhǔn)；（7）生料燒失量的波動或估計不準(zhǔn)。前五個方面是系統(tǒng)因素，后兩個方面是不確定因素，都影響生料目標(biāo)值計算的準(zhǔn)確度。
正常生產(chǎn)時，用出磨生料化學(xué)成分和生產(chǎn)用煤有關(guān)數(shù)據(jù)，計算出的熟料化學(xué)成分和熟料的檢驗數(shù)據(jù)并不相符，這就是許多系統(tǒng)誤差存在造成的。所以，理論上計算出的數(shù)據(jù)并不實用，必須利用生產(chǎn)中的對應(yīng)關(guān)系，去解決生產(chǎn)中的實際問題。
2 生料標(biāo)準(zhǔn)成分計算
2.1 熟料平均成分
熟料平均成分是指統(tǒng)計時間內(nèi)，檢驗儀器測定的熟料化學(xué)成分的平均值。
2.2 生料平均成分
生料平均成分是指生料煅燒成熟料后，在時間上和熟料平均成分相對應(yīng)的一段時間內(nèi)的出磨生料化學(xué)成分的平均值。
2.3 熟料標(biāo)準(zhǔn)成分
用熟料三率值的目標(biāo)值和熟料平均成分的SO3和總和M（SiO2、A12O3、Fe2O3、CaO之和）值計算出的熟料化學(xué)成分，稱為熟料標(biāo)準(zhǔn)成分。
熟料標(biāo)準(zhǔn)成分按下式計算：
2.4 生料標(biāo)準(zhǔn)成分
不改變生料平均成分的燒失量和熟料熱耗，符合實際生產(chǎn)中的對應(yīng)關(guān)系，恰好能使熟料三率值達(dá)到目標(biāo)值要求的生料成分，稱為生料標(biāo)準(zhǔn)成分。
生料標(biāo)準(zhǔn)成分不表示它的數(shù)據(jù)十分準(zhǔn)確，實際生產(chǎn)控制中，生料成分的真實值到底是多少并不重要，如何使熟料三率值符合目標(biāo)值要求才是真正目的。日常檢驗管理中，要加強熟料儀器檢驗數(shù)據(jù)和手工分析的對比，一旦產(chǎn)生誤差將影響熟料的物理性能。
2.5 生料標(biāo)準(zhǔn)成分計算
熟料成分由灼燒基生料帶入成分、煤灰?guī)氤煞帧⑹諌m料帶入成分組成，存在下列關(guān)系：
（熟料平均成分）＝（生料平均成分）×K＋（煤灰?guī)氤煞郑ㄊ諌m料帶入成分）
（熟料標(biāo)準(zhǔn)成分）＝（生料標(biāo)準(zhǔn)成分）×K＋（煤灰?guī)氤煞郑ㄊ諌m料帶入成分）
熟料標(biāo)準(zhǔn)成分和生料標(biāo)準(zhǔn)成分是一定生產(chǎn)工藝條件下的理想成分，和平均成分相比較并無很大差別，為計算方便，假設(shè)生料燒失量和熟料熱耗不變，兩式中的K值、煤灰?guī)氤煞忠约笆諌m料帶入成分相同，則熟料成分與灼燒基生料帶入成分（生料成分與K值的乘積）之差基本不變，下列關(guān)系成立：
（熟料平均成分）－（生料平均成分）×K＝（熟料標(biāo)準(zhǔn)成分）－（生料標(biāo)準(zhǔn)成分）×K整理后得：
（生料標(biāo)準(zhǔn)成分）＝（生料平均成分）＋[（熟料標(biāo)準(zhǔn)成分）－（熟料平均成分）]÷K其中：K＝（1－q÷Qnet，ad×Aad×0.01）×100÷（100－Loss）
式中：q—熟料熱耗，kJ/kg；
Qnet，ad—煤的空氣干燥基發(fā)熱量，kJ/kg；
Aad—煤的空氣干燥基灰分（%）；
Loss—生料平均成分的燒失量（%）。
熟料熱耗可以估計一個值，生料燒失量用一定時間內(nèi)的綜合樣測定一個數(shù)據(jù)，如果生料MgO和生料KH（目標(biāo)值）變化不大，不必重新測定生料燒失量，生料燒失量的波動對生料標(biāo)準(zhǔn)成分計算結(jié)果影響不大。用上面的公式計算出生料標(biāo)準(zhǔn)成分的SiO2、A12O3、Fe2O3、CaO含量，再計算出生料標(biāo)準(zhǔn)成分的三率值。
2.6 不確定因素對生料標(biāo)準(zhǔn)成分計算的影響
實際生產(chǎn)中，熟料熱耗無法準(zhǔn)確估計，生料燒失量經(jīng)常波動，也無法快速準(zhǔn)確提供，因此，熟料熱耗和生料燒失量都是不確定因素。
表1是熟料的平均成分和以熟料目標(biāo)值為基準(zhǔn)計算出的熟料標(biāo)準(zhǔn)成分及率值，熟料目標(biāo)值為：KH＝0.900；SM＝2.75；IM＝1.50。
假設(shè)熟料熱耗q＝3 400kJ/kg；生料燒失量Loss＝35.50；表2是用不同的熟料熱耗和生料燒失量，以熟料標(biāo)準(zhǔn)成分為基準(zhǔn)，用生料平均成分和熟料平均成分計算出的三個生料標(biāo)準(zhǔn)成分。表中的生料標(biāo)準(zhǔn)成分②、生料標(biāo)準(zhǔn)成分③和生料標(biāo)準(zhǔn)成分①對比，數(shù)據(jù)差別不大，表明熟料熱耗q變化300kJ/kg和生料燒失量Loss變化2.00時，對生料標(biāo)準(zhǔn)成分三率值的計算結(jié)果影響很小，可以忽略不計。
2.7 煤空氣干燥基發(fā)熱量及空氣干燥基灰分波動對生料標(biāo)準(zhǔn)成分計算的影響
在計算生料標(biāo)準(zhǔn)成分時用不到煤灰化學(xué)成分，因此煤灰化學(xué)成分是否發(fā)生變化并不重要，而在K值計算時要用到煤空氣干燥基發(fā)熱量Qnet，ad及空氣干燥基灰分Aad，這兩個數(shù)據(jù)是分析室測得的，有一定的分析誤差，生產(chǎn)中也有可能產(chǎn)生波動。表3是用不同Qnet，ad和Aad以及上面的有關(guān)數(shù)據(jù)計算出的兩個生料標(biāo)準(zhǔn)成分，表中生料標(biāo)準(zhǔn)成分④、生料標(biāo)準(zhǔn)成分⑤和表2的生料標(biāo)準(zhǔn)成分 ①對比，數(shù)據(jù)差別不大，表明Qnet，ad及Aad波動，對生料標(biāo)準(zhǔn)成分的計算結(jié)果影響很小。
3 生料標(biāo)準(zhǔn)成分控制法
生料標(biāo)準(zhǔn)成分控制法就是在不更換生產(chǎn)用煤的情況下，以生料標(biāo)準(zhǔn)成分為目標(biāo)值的控制方法。生產(chǎn)控制過程中，每產(chǎn)生一個熟料檢驗數(shù)據(jù)，就會對應(yīng)一個新的平均成分，因此生料標(biāo)準(zhǔn)成分是不斷變化的，該法可實現(xiàn)水泥生料質(zhì)量的自動化控制。在標(biāo)準(zhǔn)成分控制過程中，應(yīng)注意以下幾個問題：
（1）熒光室有時要進(jìn)行儀器化學(xué)偏差調(diào)整，當(dāng)調(diào)整熟料化學(xué)偏差后，要及時對標(biāo)準(zhǔn)成分進(jìn)行修正，即采用調(diào)整化學(xué)偏差后的一個熟料樣品的檢驗數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)成分計算。
（2）正常時熟料平均成分取值不得小于兩個樣品的檢驗數(shù)據(jù)，生料可多取幾個小時的樣品檢驗數(shù)據(jù)，并且在取值時間上和熟料相對應(yīng)。熟料成分取值時間長，反應(yīng)遲鈍；取值時間短，靈敏度太高，檢驗數(shù)據(jù)稍有誤差會起誤導(dǎo)作用。
（3）要正確判斷儀器檢驗數(shù)據(jù)和手工分析數(shù)據(jù)的合理性（見《中國水泥》2013年第11期“水泥生料檢驗數(shù)據(jù)的判斷和修正方法”一文），不要盲目調(diào)整儀器的化學(xué)偏差，否則會打亂生料與熟料之間的對應(yīng)關(guān)系。
（4）最好和生熟料檢驗數(shù)據(jù)存儲與判斷系統(tǒng)、原料配比調(diào)整計算系統(tǒng)、待用石灰石原料配比預(yù)測系統(tǒng)結(jié)合在一起，實現(xiàn)自動化和智能化控制。不更換生產(chǎn)用煤，就按生料標(biāo)準(zhǔn)成分進(jìn)行控制，更換生產(chǎn)用煤，則按指定成分（待用煤的生料目標(biāo)值）進(jìn)行控制，待用煤使用一定時間后，有了2～4個待用煤煅燒的熟料檢驗數(shù)據(jù)后再按生料標(biāo)準(zhǔn)成分進(jìn)行控制。
4 待用煤生料目標(biāo)值調(diào)整
更換生產(chǎn)用煤后，由于煤的有關(guān)數(shù)據(jù)全部發(fā)生變化，引起熟料中煤灰?guī)氤煞职l(fā)生變化，必須根據(jù)煤粉及生料粉的庫存量，提前調(diào)整出磨生料的目標(biāo)值，否則熟料三率值會偏離目標(biāo)值要求。
4.1 待用煤生料目標(biāo)值計算方法
熟料成分由煤灰?guī)氤煞帧⒆茻蠋氤煞旨笆諌m料帶入成分三部分組成，當(dāng)生產(chǎn)工藝穩(wěn)定時，收塵料帶入成分基本不變，如果熟料成分不變，則熟料中煤灰?guī)氤煞趾妥茻蠋氤煞种突静蛔儭．?dāng)熟料三率值一定時，如不計熟料SO3和MgO以及其它微量元素的波動，熟料成分是一個定值，煤灰?guī)氤煞肿兓茻蠋氤煞謩t向相反的方向變化，生料三率值也隨之改變，在用煤和待用煤之間存在下列關(guān)系：
（在用煤熟料成分）=（在用煤煤灰?guī)氤煞郑ㄔ谟妹鹤茻蠋氤煞郑ㄊ諌m料帶入成分）
（ 待用煤熟料成分）=（待用煤煤灰?guī)氤煞郑ù妹鹤茻蠋氤煞郑ㄊ諌m料帶入成分）
兩式中的熟料成分及收塵料帶入成分相同，因此有下列關(guān)系：
（待用煤灼燒基生料帶入成分）=（在用煤煤灰?guī)氤煞郑ㄔ谟妹鹤茻蠋氤煞郑?（待用煤煤灰?guī)氤煞郑?
在用煤灼燒基生料帶入成分用在用煤生料標(biāo)準(zhǔn)成分計算，在上式中求出待用煤灼燒基生料帶入的SiO2、A12O3、Fe2O3、CaO，用這四個數(shù)據(jù)直接計算出灼燒基生料的三率值，即為待用煤生料的目標(biāo)值。
4.2 不確定因素對待用煤生料目標(biāo)值計算的影響
在用煤數(shù)據(jù)和待用煤數(shù)據(jù)，都是同一個實驗室測定的，是一個固定的系統(tǒng)誤差，不影響待用煤生料目標(biāo)值計算，不確定因素還是熟料熱耗和生料燒失量。在用煤和待用煤的有關(guān)數(shù)據(jù)見表4，在用煤的生料標(biāo)準(zhǔn)成分見表2，表5是用不同的生料燒失量和熟料熱耗計算出的三個待用煤生料三率值，表中待用煤生料三率值②、待用煤生料三率值③和待用煤生料三率值①對比數(shù)據(jù)差別不大，表明熟料熱耗變化150kJ/kg，生料燒失量變化1.00，對待用煤生料三率值計算結(jié)果影響很小。
5 結(jié)束語
水泥生料標(biāo)準(zhǔn)成分控制法是自動化控制的基礎(chǔ)，在標(biāo)準(zhǔn)成分計算過程中，充分利用了實際生產(chǎn)中的對應(yīng)關(guān)系，消除了化學(xué)分析、過程檢驗及生產(chǎn)中可能存在的系統(tǒng)誤差，對不確定因素進(jìn)行單獨分析，計算準(zhǔn)確度高較高。采用標(biāo)準(zhǔn)成分控制法，可跟蹤檢驗數(shù)據(jù)的變化情況，實現(xiàn)生料目標(biāo)值的及時調(diào)整，提高自動化程度。
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