提高白水泥熟料冷卻漂白效率的技術(shù)改造

程海平，黃英姿，何小平，龔 健，張 浩，龔紅運

（1.葛洲壩石門特種水泥有限公司，湖南 常德 415302；2.中國葛洲壩集團水泥有限公司，湖北 武漢430000）

0 引言

我公司一條白水泥生產(chǎn)線，現(xiàn)有漂白噴水裝置的噴水量是根據(jù)定時檢測的輸送機熟料溫度使用手動控制的，由于侍候時間長、對噴水量的控制不夠精準，冷卻水無法充分全面地噴淋至水泥熟料表面，導致高溫的熟料冷卻不均勻，漂白不充分；同時由于無法保證合適的噴水量，生產(chǎn)的白水泥熟料質(zhì)量得不到保障：噴水過多會降低水泥熟料強度，噴水過少影響水泥白度的提升。為提高熟料強度和白度，我公司從導料溜床和噴水系統(tǒng)兩方面對白水泥熟料冷卻工藝進行了技術(shù)改造。

1 熟料冷卻漂白系統(tǒng)的技術(shù)改造

1.1 導料溜床技術(shù)改造

我們設(shè)計了轉(zhuǎn)角導料溜床引導熟料進入漂白機入口，該溜床具備熱交換功能，滿足窯內(nèi)二次風溫要求。溜床采用模塊化設(shè)計，外型尺寸3 200 mm×202000mm，篦板總面積5.472m2（如圖1所示），坐落于窯頭罩中，其結(jié)構(gòu)由內(nèi)側(cè)充氣梁、中部充氣梁、外側(cè)充氣梁、高溫篦板、頂封板、側(cè)封板及支撐立柱等組成。窯頭罩側(cè)面鋼立墻上焊接固定鉸座8件，溜床頭端與鉸座通過Φ80 mm銷軸連接，溜床尾端與支撐立柱通過Φ80 mm銷軸連接，支撐立柱與固定鉸座通過Φ80 mm銷軸連接。支撐立柱采用HW150×150工字鋼制作而成。溜床通過支撐立柱與鉸座固定，溜床角度為20°，見圖1。

圖1 溜床結(jié)構(gòu)

1.2 噴水系統(tǒng)技術(shù)改造

改造后的噴水系統(tǒng)主要由噴槍和自動加壓泵組成，如圖2所示。

圖2 噴水系統(tǒng)

1.2.1 噴槍部分

2支JHPS01型噴槍，以及每支噴槍帶有的12個噴嘴。噴槍為耐高溫不銹鋼材質(zhì)，工作水壓約為0.2～0.5 MPa左右，每個噴嘴的實際最佳噴水量為500～1000kg/h，每支噴槍噴水量為6～12t/h。兩支噴槍最大噴水量24 t/h。

(4)農(nóng)業(yè)生態(tài)保護。農(nóng)業(yè)生態(tài)保護包括農(nóng)用水保護、農(nóng)用地保護、生物資源保護以及農(nóng)藥、化肥污染防治等，但為了追求農(nóng)產(chǎn)品的高產(chǎn)量生產(chǎn)，許多農(nóng)戶在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中大量使用農(nóng)藥及農(nóng)用化肥，過量的農(nóng)藥及農(nóng)用化肥滲透到土壤中，造成土壤板結(jié)，使之達不到農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展過程中所需的土壤條件。同時，農(nóng)藥和化肥通過蒸發(fā)，進入到空氣中，污染大氣環(huán)境。因此，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程要適當合理地進行施肥，盡量少使用農(nóng)藥，以促進農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展。本文使用各地區(qū)單位耕地面積化肥施用量與各地區(qū)單位耕地面積農(nóng)藥使用量之和(萬噸)表示農(nóng)業(yè)生態(tài)保護，用x4表示。

（4）電氣控制系統(tǒng)包括變頻器控制柜和PLC,可視觸摸屏電氣控制柜。其中變頻器控制柜實現(xiàn)對水泵的自動調(diào)頻處理，保證系統(tǒng)所需要的合適水量；PLC可視觸摸屏電氣控制柜包括PLC可視觸摸屏，控制軟件為主的電氣控制柜為邏輯處理中心，實現(xiàn)自動噴霧控制。

根據(jù)熟料溫度的變化自動調(diào)節(jié)噴槍的噴水量，保證漂白機出口熟料溫度維持在適當?shù)臏囟确秶鷥?nèi)。工作時，冷卻水自水源水箱經(jīng)過過濾器過濾后由變頻水泵升壓并調(diào)節(jié)到一定的壓力和流量，經(jīng)出口管路送到噴槍，產(chǎn)生高壓針型的液柱水，直接沖淋在熟料上，吸收熟料的大量熱量，使熟料溫度迅速降低并維持在一定溫度范圍內(nèi)。當漂白機料筒的測溫組件檢測煙氣溫度超過溫度設(shè)定值范圍時，在控制器的控制下，變頻水泵自動調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，增大供水壓力和流量，使噴水量增大，從而使出口熟料溫度降低到指定范圍內(nèi)；當出口溫度降低到溫度設(shè)計值范圍以下時，在控制器的控制下，變頻水泵自動調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，減小供水壓力和流量，使噴水量減小，從而使出口熟料溫度回升到指定范圍內(nèi)。

SMC—10瀝青混合料配合比設(shè)計所用集料分別為：5～10mm、3～5mm粗集料，0～3mm細集料均產(chǎn)自賀蘭山干溝石料廠，均為石灰?guī)r。各項技術(shù)指標滿足規(guī)范要求，檢測結(jié)果如表2、表3。

而從2023年開始，將再次轉(zhuǎn)變?yōu)楣蛔愕那闆r，預計2023年供應不足量為13.4萬t，2024年為44.2萬t，2025年87.3萬t，供應不足的現(xiàn)象可能加劇。

（1）鋼支架鋼制底盤是堅固的鋼結(jié)構(gòu)件，用于安裝和支撐過濾器、水泵調(diào)節(jié)組件，控制器柜以及其它相關(guān)的管道和配件，便于運輸、安裝調(diào)試。

（3）氣路系統(tǒng)由壓縮空氣吹掃旁路等組成。在系統(tǒng)停用時，可以通過低壓吹掃保持噴槍內(nèi)的微正壓，保證含塵煙氣不會進入噴槍，有效地防止噴槍的堵塞。

（2）供水系統(tǒng)由過濾單元、水泵單元、壓力表等組成，負責按系統(tǒng)需要向噴槍供水。過濾單元：在水源接口與水泵之間，安裝并聯(lián)管路過濾器，在過濾器的兩端分別裝有球閥,檢修人員可以通過過濾器后的閥門換向，在線清洗和更換濾芯而不影響系統(tǒng)的正常運行。如沒有特別的要求，一般過濾器濾精度為30目。水泵單元配置2臺立式多級離心泵，一用一備。水泵的揚程90m，流量22t/h，功率為11kW。

近年來，由于各種因素導致建筑智能化系統(tǒng)在施工過程中并不是十分順利，先后出現(xiàn)各種不盡如人意的質(zhì)量問題。其中，系統(tǒng)設(shè)計存在許多問題，施工質(zhì)量欠佳，對于完成部分的質(zhì)量驗收和監(jiān)管力度不夠，這些都會影響建筑智能化系統(tǒng)的質(zhì)量。提高建筑智能化系統(tǒng)工程質(zhì)量是所有工作部門共同的責任，智能建筑系統(tǒng)工程本應是我國建筑業(yè)的一大進步，相關(guān)單位應齊心協(xié)力做好每個環(huán)節(jié)的工作，充分發(fā)揮其優(yōu)勢。

1.2.2 自動加壓泵組

自動加壓泵組由鋼支架、供水系統(tǒng)、氣路系統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)等組成。

2 噴水量對熟料強度、白度的影響

出漂白機熟料溫度會隨噴水量的增加呈遞減趨勢，因此可通過調(diào)節(jié)漂白機噴水閥門改變噴水量從而控制熟料溫度。為驗證冷卻漂白系統(tǒng)的改造效果并確定合適的噴水量，利用測溫槍測量出漂白機熟料溫度，在100～150℃、150～200℃、200～250℃、250～300℃、≥300℃溫度區(qū)間下，取樣檢測研究噴水量對熟料的強度和白度影響，分析結(jié)果如表1、圖3、圖4和圖5所示。

1)樣品預處理裝置，包括采樣探針及過濾器、流量計、電磁多支管、真空泵、管型燃燒爐、冷凝器、凝聚式過濾器、脫水器及真空變換器等；

結(jié)合表中數(shù)據(jù)和圖3、圖4可以看到，隨著溫度的逐漸降低，即噴水量增大，熟料1d的抗折強度在4.0～4.6 MPa之間波動，不同溫度區(qū)間的差異較?。?0d抗折強度在100～300℃溫度區(qū)間內(nèi)呈現(xiàn)先降低后升高的趨勢，其中在100～250℃溫度范圍內(nèi)，隨著溫度的升高3d抗折強度逐漸由6.2 MPa下降至5.9 MPa，在 250～300℃溫度范圍內(nèi)又逐漸升高至7.0MPa；28d抗折強度也有相同的升降趨勢。對于抗壓強度，熟料的1 d抗壓強度在16.8～17.7 MPa之間波動，3 d和28 d抗壓強度基本隨著熟料溫度的降低成上升趨勢，在100～150℃溫度區(qū)間時抗壓強度3 d和28 d抗壓強度均達到最大值，分別為34.5 MPa和61.0 MPa。由此可以看出，在試驗溫度段內(nèi)，熟料10d早期強度基本受噴水量影響不大，而30d和280d強度會隨著出漂白機溫度的降低而略有提高，調(diào)整噴水量控制出漂白機熟料溫度在100～1500℃溫度段內(nèi)最為合適。

表1 白熟料噴水后不同溫度時的物理性能

圖3 不同溫度下熟料抗折強度

圖4 不同溫度下熟料抗壓強度

圖5是不同出機溫度對熟料白度的影響，由圖5可以明顯看到，隨著噴水量的增加，出機溫度的降低，漂白效果成遞增的趨勢，在100～150℃溫度段內(nèi)熟料白度最高，亨特白度和藍光白度分別達到89.49,75.93。白水泥熟料噴水冷卻漂白的原理是利用冷卻水快速吸熱，在最短的時間內(nèi)降低高溫熟料的溫度，同時水吸熱后汽化成水蒸氣，隔絕空氣中的氧與高溫熟料的直接接觸，降低了高溫熟料中著色元素的氧化程度，從而提高熟料的白度。噴水量越大，水蒸氣隔絕空氣的作用越好，越有利于熟料白度的提高。

圖5 不同溫度下熟料的白度

3 結(jié)語

本改造中設(shè)計的轉(zhuǎn)角導料溜床引導熟料進入漂白機入口，溜床具備熱交換功能滿足窯內(nèi)二次風溫要求。優(yōu)化的噴水系統(tǒng)使用自動加壓調(diào)節(jié)，使噴水更加均勻穩(wěn)定，達到熟料溫度穩(wěn)定在設(shè)定的范圍內(nèi)，提高了熟料冷卻漂白效率。研究結(jié)果表明，適宜的噴水量可以有效控制熟料溫度，提高熟料的白度和強度。