提高白水泥熟料冷却漂白效率的技术改造

2020-10-28程海平黄英姿何小平龚红运

水泥工程 2020年3期

程海平，黄英姿，何小平，龚健，张浩，龚红运

（1.葛洲坝石门特种水泥有限公司，湖南常德 415302；2.中国葛洲坝集团水泥有限公司，湖北武汉430000）

0 引言

我公司一条白水泥生产线，现有漂白喷水装置的喷水量是根据定时检测的输送机熟料温度使用手动控制的，由于侍候时间长、对喷水量的控制不够精准，冷却水无法充分全面地喷淋至水泥熟料表面，导致高温的熟料冷却不均匀，漂白不充分；同时由于无法保证合适的喷水量，生产的白水泥熟料质量得不到保障：喷水过多会降低水泥熟料强度，喷水过少影响水泥白度的提升。为提高熟料强度和白度，我公司从导料溜床和喷水系统两方面对白水泥熟料冷却工艺进行了技术改造。

1 熟料冷却漂白系统的技术改造

1.1 导料溜床技术改造

我们设计了转角导料溜床引导熟料进入漂白机入口，该溜床具备热交换功能，满足窑内二次风温要求。溜床采用模块化设计，外型尺寸3 200 mm×202000mm，篦板总面积5.472m2（如图1所示），坐落于窑头罩中，其结构由内侧充气梁、中部充气梁、外侧充气梁、高温篦板、顶封板、侧封板及支撑立柱等组成。窑头罩侧面钢立墙上焊接固定铰座8件，溜床头端与铰座通过Φ80 mm销轴连接，溜床尾端与支撑立柱通过Φ80 mm销轴连接，支撑立柱与固定铰座通过Φ80 mm销轴连接。支撑立柱采用HW150×150工字钢制作而成。溜床通过支撑立柱与铰座固定，溜床角度为20°，见图1。

图1 溜床结构

1.2 喷水系统技术改造

改造后的喷水系统主要由喷枪和自动加压泵组成，如图2所示。

图2 喷水系统

1.2.1 喷枪部分

2支JHPS01型喷枪，以及每支喷枪带有的12个喷嘴。喷枪为耐高温不锈钢材质，工作水压约为0.2～0.5 MPa左右，每个喷嘴的实际最佳喷水量为500～1000kg/h，每支喷枪喷水量为6～12t/h。两支喷枪最大喷水量24 t/h。

(4)农业生态保护。农业生态保护包括农用水保护、农用地保护、生物资源保护以及农药、化肥污染防治等，但为了追求农产品的高产量生产，许多农户在农业生产过程中大量使用农药及农用化肥，过量的农药及农用化肥渗透到土壤中，造成土壤板结，使之达不到农业绿色发展过程中所需的土壤条件。同时，农药和化肥通过蒸发，进入到空气中，污染大气环境。因此，在农业生产过程要适当合理地进行施肥，尽量少使用农药，以促进农业绿色发展。本文使用各地区单位耕地面积化肥施用量与各地区单位耕地面积农药使用量之和(万吨)表示农业生态保护，用x4表示。

（4）电气控制系统包括变频器控制柜和PLC,可视触摸屏电气控制柜。其中变频器控制柜实现对水泵的自动调频处理，保证系统所需要的合适水量；PLC可视触摸屏电气控制柜包括PLC可视触摸屏，控制软件为主的电气控制柜为逻辑处理中心，实现自动喷雾控制。

根据熟料温度的变化自动调节喷枪的喷水量，保证漂白机出口熟料温度维持在适当的温度范围内。工作时，冷却水自水源水箱经过过滤器过滤后由变频水泵升压并调节到一定的压力和流量，经出口管路送到喷枪，产生高压针型的液柱水，直接冲淋在熟料上，吸收熟料的大量热量，使熟料温度迅速降低并维持在一定温度范围内。当漂白机料筒的测温组件检测烟气温度超过温度设定值范围时，在控制器的控制下，变频水泵自动调节转速，增大供水压力和流量，使喷水量增大，从而使出口熟料温度降低到指定范围内；当出口温度降低到温度设计值范围以下时，在控制器的控制下，变频水泵自动调节转速，减小供水压力和流量，使喷水量减小，从而使出口熟料温度回升到指定范围内。

SMC—10沥青混合料配合比设计所用集料分别为：5～10mm、3～5mm粗集料，0～3mm细集料均产自贺兰山干沟石料厂，均为石灰岩。各项技术指标满足规范要求，检测结果如表2、表3。

而从2023年开始，将再次转变为供应不足的情况，预计2023年供应不足量为13.4万t，2024年为44.2万t，2025年87.3万t，供应不足的现象可能加剧。

（1）钢支架钢制底盘是坚固的钢结构件，用于安装和支撑过滤器、水泵调节组件，控制器柜以及其它相关的管道和配件，便于运输、安装调试。

（3）气路系统由压缩空气吹扫旁路等组成。在系统停用时，可以通过低压吹扫保持喷枪内的微正压，保证含尘烟气不会进入喷枪，有效地防止喷枪的堵塞。

（2）供水系统由过滤单元、水泵单元、压力表等组成，负责按系统需要向喷枪供水。过滤单元：在水源接口与水泵之间，安装并联管路过滤器，在过滤器的两端分别装有球阀,检修人员可以通过过滤器后的阀门换向，在线清洗和更换滤芯而不影响系统的正常运行。如没有特别的要求，一般过滤器滤精度为30目。水泵单元配置2台立式多级离心泵，一用一备。水泵的扬程90m，流量22t/h，功率为11kW。

近年来，由于各种因素导致建筑智能化系统在施工过程中并不是十分顺利，先后出现各种不尽如人意的质量问题。其中，系统设计存在许多问题，施工质量欠佳，对于完成部分的质量验收和监管力度不够，这些都会影响建筑智能化系统的质量。提高建筑智能化系统工程质量是所有工作部门共同的责任，智能建筑系统工程本应是我国建筑业的一大进步，相关单位应齐心协力做好每个环节的工作，充分发挥其优势。

1.2.2 自动加压泵组

自动加压泵组由钢支架、供水系统、气路系统电气控制系统等组成。

2 喷水量对熟料强度、白度的影响

出漂白机熟料温度会随喷水量的增加呈递减趋势，因此可通过调节漂白机喷水阀门改变喷水量从而控制熟料温度。为验证冷却漂白系统的改造效果并确定合适的喷水量，利用测温枪测量出漂白机熟料温度，在100～150℃、150～200℃、200～250℃、250～300℃、≥300℃温度区间下，取样检测研究喷水量对熟料的强度和白度影响，分析结果如表1、图3、图4和图5所示。

1)样品预处理装置，包括采样探针及过滤器、流量计、电磁多支管、真空泵、管型燃烧炉、冷凝器、凝聚式过滤器、脱水器及真空变换器等；

结合表中数据和图3、图4可以看到，随着温度的逐渐降低，即喷水量增大，熟料1d的抗折强度在4.0～4.6 MPa之间波动，不同温度区间的差异较小；30d抗折强度在100～300℃温度区间内呈现先降低后升高的趋势，其中在100～250℃温度范围内，随着温度的升高3d抗折强度逐渐由6.2 MPa下降至5.9 MPa，在 250～300℃温度范围内又逐渐升高至7.0MPa；28d抗折强度也有相同的升降趋势。对于抗压强度，熟料的1 d抗压强度在16.8～17.7 MPa之间波动，3 d和28 d抗压强度基本随着熟料温度的降低成上升趋势，在100～150℃温度区间时抗压强度3 d和28 d抗压强度均达到最大值，分别为34.5 MPa和61.0 MPa。由此可以看出，在试验温度段内，熟料10d早期强度基本受喷水量影响不大，而30d和280d强度会随着出漂白机温度的降低而略有提高，调整喷水量控制出漂白机熟料温度在100～1500℃温度段内最为合适。

表1 白熟料喷水后不同温度时的物理性能

图3 不同温度下熟料抗折强度

图4 不同温度下熟料抗压强度

图5是不同出机温度对熟料白度的影响，由图5可以明显看到，随着喷水量的增加，出机温度的降低，漂白效果成递增的趋势，在100～150℃温度段内熟料白度最高，亨特白度和蓝光白度分别达到89.49,75.93。白水泥熟料喷水冷却漂白的原理是利用冷却水快速吸热，在最短的时间内降低高温熟料的温度，同时水吸热后汽化成水蒸气，隔绝空气中的氧与高温熟料的直接接触，降低了高温熟料中着色元素的氧化程度，从而提高熟料的白度。喷水量越大，水蒸气隔绝空气的作用越好，越有利于熟料白度的提高。