水泥生料标准成分控制法

水泥生料标准成分控制法

摘要：通过生料化学成分和熟料化学成分对应关系的研究，提出了水泥生料的标准成分控

制法，该法无需人工参与生料目标值调整，可降低企业技术人员的劳动强度，提高熟料三率

值的合格率，设计成电子表格或软件，可实现出磨生料目标值的自动调整。

关键词：平均成分；标准成分；自动化控制；在用煤；待用煤；目标值调整

水泥生料质量控制正向自动化和智能化方向发展，好多在线控制系统已用于水泥生料质

量控制当中。就目前而言，多数企业还是靠人工根据经验来调整生料目标值，具有一定的盲

目性，也存在调整滞后的缺陷。如何准确和快速实现水泥生料目标值的调整，是企业技术人

员共同关心的问题。

1 影响生料目标值调整准确度的因素

每个水泥企业都有一个合适的熟料三率值控制范围，熟料三率值是最终控制目标，生料

三率值则是过程控制目标，当生料与熟料之间的对应关系发生改变或更换生产用煤后都需要

调整生料的目标值。

目前，由于缺少一种实用和有效的生料目标值调整计算方法，企业技术人员通常是根据

有关数据来简单计算一下或干脆估计一个生料目标值。影响生料目标值计算准确度的因素主

要有以下几个方面：（1）煤发热量的测量误差；（2）灰分的测量误差；（3)煤粉计量设备的

误差；（4）生料和熟料检验数据的误差；（5）收尘料带入成分的影响（出磨生料取样点大多

避开了收尘料，煤粉中也含有少量的收尘料，因此，收尘料带入成分的影响是客观存在的）；

（6）熟料热耗的估计不准；（7）生料烧失量的波动或估计不准。前五个方面是系统因素，

后两个方面是不确定因素，都影响生料目标值计算的准确度。

正常生产时，用出磨生料化学成分和生产用煤有关数据，计算出的熟料化学成分和熟料

的检验数据并不相符，这就是许多系统误差存在造成的。所以，理论上计算出的数据并不实

用，必须利用生产中的对应关系，去解决生产中的实际问题。

2 生料标准成分计算

2.1 熟料平均成分

熟料平均成分是指统计时间内，检验仪器测定的熟料化学成分的平均值。

2.2 生料平均成分

生料平均成分是指生料煅烧成熟料后，在时间上和熟料平均成分相对应的一段时间内的

出磨生料化学成分的平均值。

2.3 熟料标准成分

用熟料三率值的目标值和熟料平均成分的SO3和总和M(SiO2、A12O3、Fe2O3、CaO

之和)值计算出的熟料化学成分，称为熟料标准成分。

熟料标准成分按下式计算：

Fe2O3＝（M－0.70×SO3）÷[(2.8×KH＋1)×(IM＋1)×SM＋2.65×IM＋1.35] A12O3＝IM×Fe2O3

SiO2＝SM×(A12O3＋Fe2O3)

CaO＝M―SiO2―A12O3―Fe2O3

式中：SO3—熟料平均成分的SO3含量；

KH、SM、IM—熟料的目标值；

M—熟料平均成分SiO2、A12O3、Fe2O3、CaO之和。

2.4 生料标准成分

不改变生料平均成分的烧失量和熟料热耗，符合实际生产中的对应关系，恰好能使熟料

三率值达到目标值要求的生料成分，称为生料标准成分。

生料标准成分不表示它的数据十分准确，实际生产控制中，生料成分的真实值到底是多少并不重要，如何使熟料三率值符合目标值要求才是真正目的。日常检验管理中，要加强熟料仪器检验数据和手工分析的对比，一旦产生误差将影响熟料的物理性能。

2.5 生料标准成分计算

熟料成分由灼烧基生料带入成分、煤灰带入成分、收尘料带入成分组成，存在下列关系：(熟料平均成分)＝(生料平均成分)×K＋(煤灰带入成分)＋（收尘料带入成分）

(熟料标准成分)＝(生料标准成分)×K＋(煤灰带入成分)＋（收尘料带入成分）

熟料标准成分和生料标准成分是一定生产工艺条件下的理想成分，和平均成分相比较并无很大差别，为计算方便，假设生料烧失量和熟料热耗不变，两式中的K值、煤灰带入成分以及收尘料带入成分相同，则熟料成分与灼烧基生料带入成分（生料成分与K值的乘积）之差基本不变，下列关系成立：

(熟料平均成分)－(生料平均成分)×K＝(熟料标准成分)－(生料标准成分)×K

整理后得：

(生料标准成分)＝（生料平均成分）＋[(熟料标准成分)－（熟料平均成分)]÷K

其中：K＝（1－q÷Qnet,ad×Aad×0.01）×100÷（100－Loss）

式中：q—熟料热耗，KJ/㎏；

Qnet,ad—煤的空气干燥基发热量，KJ/㎏；

Aad—煤的空气干燥基灰分（%）；

Loss—生料平均成分的烧失量（%）。

熟料热耗可以估计一个值，生料烧失量用一定时间内的综合样测定一个数据，如果生料MgO和生料KH（目标值）变化不大，不必重新测定生料烧失量，生料烧失量的波动对生料标准成分计算结果影响不大。用上面的公式计算出生料标准成分的SiO2、A12O3、Fe2O3、CaO含量，再计算出生料标准成分的三率值。

2.6 不确定因素对生料标准成分计算的影响

实际生产中，熟料热耗无法准确估计，生料烧失量经常波动，也无法快速准确提供，因此，熟料热耗和生料烧失量都是不确定因素。

表1是熟料的平均成分和以熟料目标值为基准计算出的熟料标准成分及率值，熟料目标值为：KH＝0.900；SM＝2.75；IM＝1.50

假设熟料热耗q＝3400KJ/㎏；生料烧失量Loss＝35.50；表2是用不同的熟料热耗和生料烧失量，以熟料标准成分为基准，用生料平均成分和熟料平均成分计算出的三个生料标准成分。表中的生料标准成分②、生料标准成分③和生料标准成分①对比，数据差别不大，表明熟料热耗q变化300 KJ/㎏和生料烧失量Loss变化2.00时，对生料标准成分三率值的计算结果影响很小，可以忽略不计。

表 2 生料的平均成分以及用不同的熟料热耗和不同的生料烧失量计算出的三组生料