仪器设备在实施水泥新标准质量控制中的作用

发热量测定仪在水泥生产用煤及黑生料配热控制中的应用 煤炭是我国水泥生产的主要燃料，它不仅是水泥熟料煅烧的燃料，而且煤炭燃烧后留下的煤灰又成为水泥的组分。所以，煤炭在水泥生产中既是燃料也是原料。因此，加强煤炭质量的控制，不仅是对水泥熟料质量的保证，也是降低水泥成本的重要环节。 长期以来，我国水泥煤耗居高不下，其原因除生产设备及工艺煅烧问题外，与煤质分析测试手段有很大关系。 煤炭的性质十分复杂，它是有机物和无机物组成的混合物，是自然界矿物中最不均匀的矿物，同一煤矿不同矿井其煤质相差很大。因此在工业生产应用中，对煤的质量控制就更为重要。水泥生产用煤目前控制的指标仅有两项，一是煤的工业分析，二是煤灰化学分析。而其中最主要的煤的发热量指标，是利用工业分析值按经验公式进行计算后得到的结果。其结果并不是“真值”。 我国水泥生产中只有少数重点水泥企业应用发热量测定仪，绝大多数水泥厂基本上是采用煤的工业分析结果（水分、灰分、挥发分）计算的发热量结果。经验公式有它的局限性，不同煤种有不同的经验公式。在煤矿系统中经验公式仅为内部控制参考。商品煤炭销售国家有明文规定，必须以实测的低位发热量计价。水泥配煤要求十分严格，至今仍以经验公式计算的发热量显然是太落后了。 70年代初，地方水泥大量兴起，煤炭供不应求，国家能源委员会要求对工业生产企业煤耗要严格考核，由于我国建材工业用煤基本上是采用经验公式计算的发热量，所用公式各不相同，其结果也相差很大。为此，原建材局于1980年曾下文规定“统一标准煤耗折算方法及煤发热量计算的经验公式”。至今大多数水泥企业仍在应用此规定。但是该规定中也明确指出在将来有条件时，应以实测的发热量为准。 为了满足水泥企业对水泥生产用煤的质量控制要求，从1997年我公司先后开发研制了JLR系列发热量测定仪。 发热量测定仪的推广应用不仅解决了进厂原煤发热量的控制，也为配料计算提供了快速而准确的结果，解决了长期以来难以解决的黑生料配热量的控制方法问题。采用发热量测定仪直接测定黑生料中的发热量，这与配料计算的热耗单位表述取得了一致，使得工艺控制更为直观。发热量测定仪为降低煤耗，提高煅烧水泥熟料质量，提供了快速、准确而有效的测试手段。 近几年来，在推广发热量测定仪应用中，我们注意到，采用发热量测定仪与利用煤工业分析结果计算的发热量之间相差甚远，有的水泥厂计算的结果与实测发热量结果相差高达2000多焦耳（500多卡） 。主要原因就是计算煤发热量的经验公式有它的局限性，研究推导公式依据的取样数据，大多来自有代表性的大煤矿分析结果。如果采用经验公式计算这些大煤矿的煤，其误差可能就小，而用于计算地方小煤矿的煤误差就比较大。另一个原因是经验公式利用煤工业分析水分、灰分、挥发分的分析结果，这其中任何一项产生测定误差都会对计算结果有影响。因此，使用发热量测定仪直接控制水泥生产用煤十分必要。 全自动水泥压力试验机在水泥强度检验中的应用 我国水泥胶砂强度检验方法，从1953年制定全国统一的标准方法后，又经过两次修订，每次修订对其相关仪器和设备进行了更新，惟有手动液压式水泥压力机在我国水泥企业一直沿用至今。 我国水泥标准与国际标准接轨，执行《水泥胶砂强度检验方法（ISO法） 》，方法中对压力机有明确要求，其中主要有两点： 一是荷载精度必须达到±1％，二是加荷速率必须保持2400牛／秒±200牛／秒。 这是老式压力机难以达到的要求。因此，我国目前大多数水泥企业的人工操作的压力机面临两种选择，一是进行压力机改造，二是更新引进新型自动压力机。 目前国内有两种类型自动压力试验机可供选择，一种为液压工作方式，一种为机械工作方式。国外20吨以下的高精度压力试验机多为机械工作方式。国外20吨以上的液压自动机一般采用伺服控制方式。改用ISO标准后，100兆帕的水泥或熟料，其抗压为16吨，因此，20吨位水泥压力试验机足以满足使用要求。就其质量品质、稳定性、易维护性而言，尤其是在低受力段恒速加荷方面，机械式全自动压力机有其明显优势。 我国自主开发生产的液压自动压力机以及改造装置普遍采用比例调节阀对油路进行控制，由于该比例阀不是专业计量用的调节阀，而是生产控制用的设备，因此其控制灵敏度难以保证，又加上控制特性非线性特点，导致在压力机初始工作阶段（0～50千牛），液压机要保证恒速加荷相当困难。改用新标准后， 水泥3～7天强度受力范围又正好在0～60千牛受力段。因此液压式自动压力机要达到新标准技术要求，必须真正解决恒速加荷难题。另外，液压式压力机通常在油管上进行测力计量，从油管到油缸到受压台，该测试值要经过约20倍放大后才是试体的真正受压值，这其中任何环节摩擦力或其它因素的变化都会导致最终结果出现偏差。 相比之下，机械式自动压力机完全避免了液压机缺陷。该机采用变频控制器线性控制压台升降，从检测到试体受力开始即非常容易达到恒速加荷技术要求。加之该机直接在上压台上通过高精度压力传感器检测试体受力，其测力值为试体受力真值，无偏差可言。因此计量检定部门往往非常认可机械式压力机的计量精度。 在耐磨损方面，机械压力机亦无后顾之忧。原因在于，空载运行时几乎无机械磨损， 加载时试体形变行程往往在1～2毫米之间， 相对运动很少。此外还有润滑系统保护。因此只要保证用料质量和机加工精度，机械式压力机所有技术指标都达到了国外先进技术水平。早期用户，例如，拉发基集团北京兴发公司、北京强力水泥厂等用户使用的机械式自动压力机迄今已长达9年，仍在正常投用。 我公司于1993年开发成功HY－300型机械式全自动恒应力加荷水泥压力试验机，该机具有良好的线性控制功能，确保在整个受力范围内均能恒速自动加荷，彻底解决了液压试验机漏油、加压过程抖动等难题；计量精度高、长期稳定性好；数据处理能力强，可根据熟料矿物组成预测28天强度等；完全适应ISO水泥标准的要求。该机在全国大中小水泥企业、石油检测中心、建工系统质检站等近百家单位使用，使用年限至今已长达9年，效果良好，深得用户信赖。（完） 编后:建材行业本是一个自动化水平相对较低的行业，我国水泥标准与国际标准接轨，决不仅仅是一个测试方法问题，而是一个关系到企业如何生存、如何发展的问题。提高水泥产品质量、降低生产成本不再是锦上添花之举，而是企业必须努力去做的工作。引进现代化的测试手段，看准企业存在的薄弱环节，找到技改的最佳途径，企业才能化被动为主动，争取更大的发展。