入窑煤灰量与物料KH经验关系式的建立与运用

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【摘要】在实践探索中建立了熟料KH与生料KH及入窑煤灰量的关系，即经验公式：KH熟=（KH生-kAf）/x，并用数理统计方法确定了k与X的大小。利用这一经验公式，根据每班分析出来的Af值和确定的KH熟值迅速确定KH生值，下达配料指标，提高了工作效率和配料准确率。根据水泥品种与具体的生产条件，选择合理的熟料矿物组成，并由此计算确定所用原料的配合比，水泥工艺上称为配料。其任务是：①使煅烧出来的熟料具有良好的性能和较高的强度；②确定各种原料的正确配比；③指导生产，要求达到易于烧成和粉磨，生产上易于控制和操作。

【关键词】煤灰量；KH；经验公式；建立；运用

在原、燃材料既定的情况下，配料的主要任务就是设计熟料组成和生料配比。一般来说，大多数水泥企业，都是根据自身原燃材料的品质、生料制备与熟料煅烧的工艺，在保证水泥优质高产低耗、设备安全运转的前提下，确定某一品种的水泥熟料率值，计算其氧化物含量和矿物组成，再运用代数法或尝试误差法计算生料配比。

但是在实际生产中，由于原燃材料水分变化幅度较高，很难按以上配料方案实施。原因是无法保证原料按配比入磨，且熟料的成分与理论计算值相距甚远。故实际生产中只能参考配料设计来分析现场数据，探索配料的经验公式，指导生产。

1.KH熟、KH生与入窑煤灰量经验关系式的建立

所谓水泥配料工艺，即是在全面系统地了解和掌握原燃材料的成分、品质波动的情况下，根据水泥品种与具体工艺生产条件，确定所用的水泥原料与校正原料的配合比来磨制适应水泥窑热工煅烧制度的水泥生料的过程。

配料工艺中存在着各种各样人为的、客观的因素，对熟料的形成产生或大或小、或直接或间接的影响。配料工艺的过程，就是各种因素相互作用与相互影响的过程。其中不但有单一原料自身的、各种原料之间的相互联系与作用，还有着磨机与生料、生料与回转窑、回转窑和燃料以及设备与操作者等多层次多网络多变量的作用与影响。因此建立经验公式的时候，既要把生料的成分变化与热工制度的影响作为牵连制约熟料质量的主要因素，也要将其他人为的、偶然的、瞬变的各种微观因素考虑进去。

根据实际生产经验，在总体上来说，熟料的KH值除与生料成分、入窑煤粉质量有关外，还受到生产过程中各种因素（操作、设备、检验上的瞬变误差）的影响。这些因素将影响煤灰掺入的不均匀导致煤灰掺入量的变化。另一方面，熟料的KH值总是与生料的KH值成正比，与入窑煤粉的灰份以及工艺过程中各种综合因素的波动程度成反比。据此建立下列经验公式：

KH熟=（KH生-kAf）/x

式中：KH熟—熟料的石灰饱和系数；

KH生—生料的石灰饱和系数；

Af—入窑煤粉灰份（分析基）百分含量，%；

k—相对定值（系Af每变动1%时对KH熟的影响值）；

x—整个工艺过程中诸多综合因素影响的综合变量。

2.对KH熟=（KH生-kAf）/x的考察

熟料的生产要经过两大阶段：生料的配制和熟料的煅烧。在生产中，原燃材料的优劣，配料方案是否可行，热工参数是否合理，最终都体现在熟料质量上。也就是说，熟料的生产与生料的成分、物料的煅烧有着直接的必然的联系，而物料煅烧又与入窑煤粉的质量有直接的联系。所以把生料成分（主要是kh生）以及煅烧情况（在某种情况下，特别是在操作正常的情况下，可用Af代表煅烧制度的变化）称为配料工艺过程中的必然因素，而把其它人为的、设备上操作上难以觉察的、瞬变的无规律性的波动情况，称为偶然因素。

为便于说明问题，先假设在整个工艺过程中，除了生料成分KH生与热工制度Af是变化因素外，其它生产过程中的瞬变因素x是稳定的或波动不明显的，这样我们即可认为熟料质量与生料和煤质的关系是一个线形函数关系：KH熟=KH生-kAf

式中k是对应于入窑煤粉灰份变化的一个常量。生产条件不同，k值也不同，但一般变动范围不太大。Af每增减1%时，KH熟就相应降低或提高0.010～0.015，此数值就是式中k值的意义。用数理统计方法对生产数据进行计算，可得到的k值为0.012～0.013（配料时取k=0.0125）。

然而，熟料的煅烧过程是一个复杂的综合的连续工艺过程，即使把生料中的各种成分配制得当，也不一定就能煅烧出合格、优质的熟料。从化学反应的角度看，生料入窑后，经过水分干燥、物料预热、碳酸盐分解、矿物形成等一系列物理、化学及物理化学的多相反应过程。从热力学角度来看，在整个煅烧过程中，存在着气体流动、物料和载热介质之间热交换（传导、对流、辐射）与传质热运动形式。由于这些复杂的反应与运动，致使物料煅烧过程充满着各种各样的相互联系与制约，要求整个工艺过程处在一个无波动的稳定状态，是不大可能的，这样就不可忽略这些瞬变的偶然因素对熟料质量的影响。因此在建立经验公式时，把这些瞬变的偶然因素（x）与熟料质量（KH熟）以反比关系处理。也就是说，生产情况越稳定，熟料质量波动就越小；反之，生产情况杂乱或处在失控状态，就不会有好熟料出窑。

综上所述，不论从整个工艺过程来考察，还是从工艺的必然因素与偶然因素上进行推敲，经验公式的内涵及其数学形式，都可以较为客观地反映配料工艺的真实情况。

因为x是一个各种因素综合形成的变量，用一般的算术平均值来推导是不严谨的。工程数学原理指出，对某数量受到为数众多的相互独立的随机因素的影响，而每一个别因素的影响都很微小的这种情形，称为正态分布。水泥生产中的因变误差波动，正是属于这种正态分布形式，只有用数理统计方法来推算变量x，才是较为正确的，也才能检验其数值的准确性。

推算变量x的步骤如下：

①选择数据：把实际生产中相同的KH生相应得到的熟料KH熟作为一组数据，选出至少50组这样的对应数值；