碳酸鈣煅燒是鈣粉加工、建材生產(chǎn)、化工原料制備等行業(yè)中的重要工序。煅燒過程控制得好不好,直接影響到產(chǎn)品的活性指標(biāo),進(jìn)而影響下游產(chǎn)品的質(zhì)量。傳統(tǒng)的煅燒爐操作較多地依賴人工經(jīng)驗(yàn),不僅操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度大,而且產(chǎn)品質(zhì)量容易出現(xiàn)波動(dòng)。如何在穩(wěn)定產(chǎn)品活性的同時(shí),降低人工操作強(qiáng)度,是很多生產(chǎn)企業(yè)面臨的實(shí)際問題。本文結(jié)合碳酸鈣煅燒工藝的特點(diǎn),從工藝優(yōu)化和自動(dòng)化改進(jìn)兩個(gè)方面,探討解決這一問題的思路。
一、傳統(tǒng)煅燒工藝面臨的主要問題
在傳統(tǒng)的碳酸鈣煅燒生產(chǎn)中,產(chǎn)品活性不穩(wěn)定和人工操作強(qiáng)度大是兩個(gè)比較突出的問題。
(一)產(chǎn)品活性波動(dòng)較大
碳酸鈣煅燒的目的是通過高溫分解,將碳酸鈣轉(zhuǎn)化為氧化鈣,同時(shí)控制產(chǎn)品的活性。產(chǎn)品活性與煅燒溫度、煅燒時(shí)間、物料粒度等多個(gè)因素有關(guān),任何一個(gè)因素控制不好,都會(huì)影響最終的產(chǎn)品質(zhì)量。
在人工操作的模式下,煅燒爐的溫度控制主要依靠操作人員的經(jīng)驗(yàn)。操作人員通過觀察爐溫儀表、查看火焰狀態(tài),來調(diào)節(jié)燃料的供給。但不同操作人員的經(jīng)驗(yàn)和判斷習(xí)慣不同,即使是同一個(gè)操作人員,不同時(shí)間的操作也可能存在差異。這種人為因素的波動(dòng),會(huì)導(dǎo)致爐溫不穩(wěn)定,進(jìn)而影響產(chǎn)品的煅燒程度,造成活性波動(dòng)。
進(jìn)料的均勻性也是影響產(chǎn)品活性的重要因素。如果進(jìn)料量忽大忽小,或者物料在爐內(nèi)分布不均勻,就會(huì)出現(xiàn)有的物料煅燒過度、有的物料煅燒不足的情況,最終產(chǎn)品的活性自然也不穩(wěn)定。傳統(tǒng)的人工進(jìn)料方式,很難做到長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定均勻地進(jìn)料。
另外,出料時(shí)機(jī)的判斷也依賴人工。什么時(shí)候出料、出多少料,很多時(shí)候靠操作人員的經(jīng)驗(yàn)來把握。出料過早,物料煅燒不夠,活性達(dá)不到要求;出料過晚,物料煅燒過度,同樣會(huì)影響活性。
(二)人工操作強(qiáng)度大
碳酸鈣煅燒通常是連續(xù)生產(chǎn),煅燒爐需要 24 小時(shí)不間斷運(yùn)行,這就要求操作人員輪班值守。
操作人員的工作內(nèi)容比較繁雜。要定時(shí)查看爐溫、風(fēng)壓、進(jìn)料等情況,根據(jù)變化及時(shí)進(jìn)行調(diào)整;要定期巡檢設(shè)備,看看有沒有異常情況;進(jìn)料和出料環(huán)節(jié)也需要人工操作或監(jiān)控。這些工作重復(fù)性強(qiáng),需要操作人員長(zhǎng)時(shí)間保持注意力,勞動(dòng)強(qiáng)度不小。
尤其是在一些規(guī)模不大的企業(yè),煅燒爐的自動(dòng)化程度不高,很多操作都需要人工完成。比如人工加料、人工調(diào)節(jié)閥門、人工判斷出料時(shí)機(jī)等,操作人員的體力消耗和精神壓力都比較大。
而且煅燒車間的工作環(huán)境相對(duì)較差,溫度高、粉塵多,長(zhǎng)期在這樣的環(huán)境下工作,對(duì)操作人員的身體健康也有影響。
二、穩(wěn)定產(chǎn)品活性的工藝措施
要穩(wěn)定碳酸鈣的產(chǎn)品活性,需要從煅燒過程的各個(gè)環(huán)節(jié)入手,減少人為因素和隨機(jī)因素的影響。
(一)進(jìn)料系統(tǒng)的優(yōu)化
進(jìn)料是煅燒過程的第一步,進(jìn)料的穩(wěn)定性直接影響后續(xù)的煅燒效果。
傳統(tǒng)的人工進(jìn)料方式很難保證進(jìn)料的均勻性。可以通過改進(jìn)進(jìn)料設(shè)備,實(shí)現(xiàn)連續(xù)均勻的進(jìn)料。比如采用定量給料機(jī),按照設(shè)定的進(jìn)料量穩(wěn)定地向爐內(nèi)加料,避免進(jìn)料量忽大忽小。
同時(shí),要保證進(jìn)料的粒度均勻。物料粒度差異太大的話,細(xì)顆粒容易煅燒過度,粗顆粒又可能煅燒不透。可以在進(jìn)料前增加篩分和破碎工序,將物料控制在合適的粒度范圍內(nèi),再送入煅燒爐。
物料在爐內(nèi)的分布也很重要。通過布料裝置的改進(jìn),讓物料在爐內(nèi)分布得更加均勻,避免出現(xiàn)偏料、堆料的情況,使每一部分物料都能得到相近的煅燒條件。
(二)溫度控制的精細(xì)化
煅燒溫度是影響產(chǎn)品活性最關(guān)鍵的因素。溫度控制得越穩(wěn)定、越精準(zhǔn),產(chǎn)品活性的一致性就越好。
傳統(tǒng)的人工調(diào)節(jié)溫度方式,響應(yīng)速度慢,調(diào)節(jié)精度也不高??梢圆捎米詣?dòng)溫控系統(tǒng),通過溫度傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)爐內(nèi)各點(diǎn)的溫度,根據(jù)溫度的變化自動(dòng)調(diào)節(jié)燃料和空氣的供給量,使?fàn)t溫穩(wěn)定在設(shè)定的范圍內(nèi)。
溫度檢測(cè)點(diǎn)的布置也要合理。只測(cè)一個(gè)點(diǎn)的溫度往往不能全面反映爐內(nèi)的溫度分布,可能會(huì)出現(xiàn)局部溫度過高或過低的情況。在爐膛的不同位置布置多個(gè)溫度測(cè)點(diǎn),可以更全面地掌握爐內(nèi)的溫度場(chǎng),便于進(jìn)行更精細(xì)的控制。
對(duì)于不同規(guī)格、不同要求的產(chǎn)品,可以設(shè)置不同的溫度曲線。根據(jù)產(chǎn)品的要求,自動(dòng)控制升溫、保溫和降溫的過程,保證每一批產(chǎn)品都按照相同的工藝曲線進(jìn)行煅燒,從而保證產(chǎn)品質(zhì)量的一致性。
(三)煅燒氣氛的調(diào)控
煅燒爐內(nèi)的氣氛狀況對(duì)碳酸鈣的分解和產(chǎn)品活性也有一定影響。
合理控制空氣供給量,保證燃料充分燃燒,同時(shí)又不會(huì)因?yàn)檫^量空氣帶走過多熱量。燃燒不充分不僅浪費(fèi)燃料,還可能產(chǎn)生還原性氣氛,影響產(chǎn)品質(zhì)量;空氣過量太多,則會(huì)降低爐溫,增加能耗。
可以通過檢測(cè)煙氣中的成分,來判斷燃燒狀況,進(jìn)而自動(dòng)調(diào)節(jié)空燃比,使燃燒始終處于較為合理的狀態(tài)。這樣不僅能節(jié)約燃料,也有助于穩(wěn)定爐內(nèi)的溫度和氣氛,從而穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量。
對(duì)于一些對(duì)產(chǎn)品活性要求較高的場(chǎng)合,還可以對(duì)煅燒氣氛進(jìn)行更精細(xì)的調(diào)控。比如控制爐內(nèi)的二氧化碳濃度,或者引入特定的氣氛,來優(yōu)化碳酸鈣的分解過程,獲得活性更好的產(chǎn)品。
(四)冷卻環(huán)節(jié)的改進(jìn)
煅燒后的產(chǎn)品需要經(jīng)過冷卻才能進(jìn)入下一道工序。冷卻過程控制得好不好,也會(huì)影響產(chǎn)品的最終活性。
如果冷卻速度太慢,高溫下的產(chǎn)品可能會(huì)繼續(xù)發(fā)生變化,影響活性;如果冷卻太快,又可能產(chǎn)生應(yīng)力,影響產(chǎn)品的其他性能。
通過改進(jìn)冷卻設(shè)備,實(shí)現(xiàn)冷卻過程的可控化。比如控制冷卻風(fēng)量、冷卻時(shí)間等,讓產(chǎn)品按照合適的速度冷卻,保證產(chǎn)品活性在冷卻過程中不會(huì)發(fā)生大的變化。
三、降低人工操作強(qiáng)度的途徑
在穩(wěn)定產(chǎn)品活性的同時(shí),通過自動(dòng)化和智能化的改進(jìn),可以大幅降低人工操作的強(qiáng)度。
(一)進(jìn)料與出料的自動(dòng)化
進(jìn)料和出料是人工操作比較多的環(huán)節(jié),也是最容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的環(huán)節(jié)。
進(jìn)料方面,采用自動(dòng)給料設(shè)備代替人工加料。操作人員只需要在控制系統(tǒng)中設(shè)定好進(jìn)料量,設(shè)備就會(huì)自動(dòng)按照設(shè)定值穩(wěn)定進(jìn)料,不需要人工頻繁操作。料倉的料位也可以自動(dòng)監(jiān)測(cè),料位低了自動(dòng)提醒補(bǔ)料,或者自動(dòng)啟動(dòng)上料設(shè)備。
出料方面,采用自動(dòng)出料裝置,根據(jù)煅燒時(shí)間或產(chǎn)品溫度自動(dòng)控制出料。不需要操作人員守在出料口,憑經(jīng)驗(yàn)判斷什么時(shí)候出料。出料后的輸送、包裝等環(huán)節(jié)也可以配套自動(dòng)化設(shè)備,進(jìn)一步減少人工操作。
進(jìn)料和出料實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化后,操作人員從繁重的體力勞動(dòng)中解放出來,只需要監(jiān)控設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)就可以了,勞動(dòng)強(qiáng)度大大降低。
(二)溫度與燃燒的自動(dòng)控制
溫度調(diào)節(jié)和燃燒控制也是人工操作強(qiáng)度較大的部分。
采用自動(dòng)控制系統(tǒng)后,溫度的調(diào)節(jié)wan全由系統(tǒng)自動(dòng)完成。系統(tǒng)根據(jù)溫度傳感器的反饋,自動(dòng)調(diào)節(jié)燃料閥門和空氣閥門的開度,保持爐溫穩(wěn)定。操作人員不需要頻繁地去調(diào)節(jié)閥門,也不用時(shí)刻盯著溫度表,大大減輕了工作負(fù)擔(dān)。
燃燒狀態(tài)的監(jiān)控也可以由系統(tǒng)自動(dòng)完成。系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)燃燒的相關(guān)參數(shù),發(fā)現(xiàn)異常自動(dòng)報(bào)警,提醒操作人員處理。正常運(yùn)行情況下,系統(tǒng)可以自動(dòng)維持穩(wěn)定的燃燒狀態(tài),不需要人工過多干預(yù)。
(三)集中監(jiān)控與遠(yuǎn)程操作
將煅燒爐的各個(gè)運(yùn)行參數(shù)都集中到控制室的監(jiān)控系統(tǒng)中,操作人員在控制室就可以看到整個(gè)生產(chǎn)線的運(yùn)行情況,不用頻繁地到現(xiàn)場(chǎng)巡檢。
監(jiān)控系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)顯示爐溫、進(jìn)料量、出料量、風(fēng)壓、煙氣成分等各種參數(shù),還可以記錄歷史數(shù)據(jù),方便操作人員查看和分析。有異常情況時(shí),系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)發(fā)出報(bào)警,提醒操作人員及時(shí)處理。
有些企業(yè)還實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程監(jiān)控和操作,管理人員不在車間也能了解生產(chǎn)情況,甚至可以進(jìn)行一些簡(jiǎn)單的操作。這不僅方便了管理,也減少了現(xiàn)場(chǎng)操作人員的數(shù)量和工作量。
(四)設(shè)備狀態(tài)的自動(dòng)監(jiān)測(cè)
除了生產(chǎn)工藝參數(shù)的監(jiān)控,設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)也可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)監(jiān)測(cè)。
比如風(fēng)機(jī)、泵類等主要設(shè)備的運(yùn)行電流、振動(dòng)、溫度等參數(shù),都可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)設(shè)備有異常跡象時(shí),提前發(fā)出預(yù)警,讓維護(hù)人員及時(shí)處理,避免設(shè)備突然故障造成生產(chǎn)中斷。
有了自動(dòng)監(jiān)測(cè),操作人員就不用定期到現(xiàn)場(chǎng)挨個(gè)檢查設(shè)備了,只需要在監(jiān)控室查看各項(xiàng)參數(shù)就可以,巡檢的工作量大大減少。
四、實(shí)施中的注意事項(xiàng)
在推進(jìn)工藝優(yōu)化和自動(dòng)化改進(jìn)的過程中,也有一些需要注意的地方。
首先,要結(jié)合企業(yè)的實(shí)際情況來選擇合適的方案。不同規(guī)模的企業(yè)、不同類型的煅燒爐,適合的自動(dòng)化程度和工藝改進(jìn)方式是不一樣的。不要盲目追求高配置,適合自己的才是好的。
其次,設(shè)備和系統(tǒng)的可靠性很重要。自動(dòng)化程度越高,對(duì)設(shè)備和系統(tǒng)的可靠性要求也越高。如果系統(tǒng)經(jīng)常出故障,反而會(huì)影響正常生產(chǎn),操作人員還要花時(shí)間去處理故障,可能起不到降低勞動(dòng)強(qiáng)度的效果。選擇質(zhì)量可靠的設(shè)備和成熟的控制系統(tǒng),是順利實(shí)施的基礎(chǔ)。
另外,操作人員的培訓(xùn)也不能忽視。自動(dòng)化程度提高了,對(duì)操作人員的要求也發(fā)生了變化。雖然體力勞動(dòng)減少了,但需要操作人員掌握更多的知識(shí),比如會(huì)操作監(jiān)控系統(tǒng)、會(huì)判斷常見的故障、會(huì)處理簡(jiǎn)單的問題。做好操作人員的培訓(xùn),讓他們適應(yīng)新的生產(chǎn)方式,才能充分發(fā)揮自動(dòng)化設(shè)備的作用。
還有,工藝優(yōu)化和自動(dòng)化改進(jìn)是一個(gè)持續(xù)的過程,不是一勞永逸的。設(shè)備投用后,還要根據(jù)實(shí)際運(yùn)行情況不斷調(diào)整和優(yōu)化,讓系統(tǒng)運(yùn)行得更穩(wěn)定,產(chǎn)品質(zhì)量更好,人工操作更簡(jiǎn)便。
結(jié)語
碳酸鈣煅燒爐要實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定產(chǎn)品活性和降低人工操作強(qiáng)度的雙重目標(biāo),需要從工藝和設(shè)備兩個(gè)方面入手。通過進(jìn)料系統(tǒng)、溫度控制、氣氛調(diào)控和冷卻環(huán)節(jié)的工藝優(yōu)化,可以讓煅燒過程更加穩(wěn)定,從而保證產(chǎn)品活性的一致性;通過進(jìn)料出料自動(dòng)化、溫度控制自動(dòng)化、集中監(jiān)控和設(shè)備狀態(tài)自動(dòng)監(jiān)測(cè)等技術(shù)改進(jìn),可以大幅減少人工操作的內(nèi)容,降低操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。
隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步,煅燒爐的自動(dòng)化水平還會(huì)繼續(xù)提高。對(duì)于生產(chǎn)企業(yè)來說,結(jié)合自身的實(shí)際情況,逐步推進(jìn)工藝優(yōu)化和自動(dòng)化改造,不僅可以提升產(chǎn)品質(zhì)量,還能改善工作環(huán)境、降低人力成本,是企業(yè)提升競(jìng)爭(zhēng)力的有效途徑。