張良宏

(中材裝備集團(tuán)有限公司，天津市 300400)

淺談礦粉儲(chǔ)存庫的設(shè)計(jì)

張良宏

(中材裝備集團(tuán)有限公司，天津市 300400)

目前，水泥廠粉狀物料的儲(chǔ)存庫形式主要為MF庫、IBAU庫、CP 庫及CF庫。本文將結(jié)合礦渣粉的物料特性，在CP庫的基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。從而降低了礦粉庫的施工難度，壓縮了工程投資，并且大幅降低了物料的出庫電耗，

MF庫；IBAU庫；CP庫；CF庫；礦粉；儲(chǔ)存庫

在水泥廠里粉庫主要分為生料庫和水泥庫水泥技術(shù)。由于生料的均化程度影響到熟料的穩(wěn)定性，因此生料必須要經(jīng)過嚴(yán)格的均化才能入窯。而水泥是水泥廠的最終產(chǎn)品，因此其穩(wěn)定性也十分重要，所以水泥儲(chǔ)庫也必須有均化。礦渣粉大規(guī)模的應(yīng)用于水泥還是最近10來年才開始的，其儲(chǔ)存形式也大多是沿用了水泥廠一些常規(guī)的儲(chǔ)庫形式。本文根據(jù)礦渣的物料特性對(duì)原有的儲(chǔ)存方式進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，從而達(dá)到更加的節(jié)省工程投資，降低電耗的目標(biāo)。

1. 水泥廠常規(guī)儲(chǔ)庫形式

目前大規(guī)模的粉狀物料儲(chǔ)存在水泥廠大致可以分為以下幾種方式： MF庫、、IBAU庫、CP 庫和CF庫 。這些庫主要用來儲(chǔ)存生料、水泥、粉煤灰及礦渣粉等粉料。本文將簡(jiǎn)要介紹一下這幾種粉料儲(chǔ)存庫，并進(jìn)一步分析適合儲(chǔ)存礦渣粉的儲(chǔ)庫形式。

1.1 MF庫

MF均化庫（1-1）是Multi-Flow.Silo（多股流庫）的簡(jiǎn)稱，是德國伯力鳩斯公司70年代開發(fā)的重力連續(xù)式生料均化庫

MF均化庫在庫底有若干的充氣單元料區(qū)，卸料時(shí)向兩個(gè)相對(duì)的料區(qū)充氣，每個(gè)區(qū)域舍友松動(dòng)物料的充氣斜槽及形成多股料流的溝底輸送充氣斜槽組成，在溝底經(jīng)混合后的物料被送入中心室，進(jìn)入中心室的物料需保持一定的料位，到達(dá)高料位時(shí)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的風(fēng)機(jī)將風(fēng)送入通風(fēng)道，氣體由此進(jìn)入收塵器，當(dāng)中心室物料經(jīng)2個(gè)卸料口連續(xù)卸料達(dá)到最低位時(shí)氣體進(jìn)入下一個(gè)充氣單元，重復(fù)上述均化過程，依次輪流循環(huán)工作，卸料口卸出的料經(jīng)閘板閥、氣動(dòng)開關(guān)閥、流量控制調(diào)節(jié)閥、輸送斜槽送出。

MF庫單獨(dú)使用時(shí)，均化系數(shù)可達(dá)5～8，由于系統(tǒng)卸料時(shí)采用重力均化，中心室較小，因而其電耗較不高，單庫電耗0.3～0.4kWh /t。

1.2 IBAU庫

IBAU庫的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是庫底中心有一個(gè)較大的圓錐體作為攪拌倉，通過錐體將物料的荷載傳遞至庫壁，因而庫底可不用立柱支撐，結(jié)構(gòu)較為合理。庫壁與錐體間的環(huán)形區(qū)被分為6個(gè)扇形區(qū)。每個(gè)區(qū)均設(shè)閘板閥、氣動(dòng)開關(guān)閥、流量控制調(diào)節(jié)閥及短斜槽，卸料時(shí)，間隔的3個(gè)扇形區(qū)同時(shí)充氣，間隔一定時(shí)間后剩余3個(gè)扇形區(qū)充氣卸料，依次循環(huán)。物料在庫內(nèi)形成漏斗形物料流對(duì)料層進(jìn)行切割，從而產(chǎn)生重力混合均化作用。 生料進(jìn)入攪拌小倉后，又依靠連續(xù)空氣攪拌得到均化。這種庫的動(dòng)力消耗低，僅為0.2～0.3kWh//t。均化系數(shù)可達(dá)7左右。由于IBAU庫均化系數(shù)高，結(jié)構(gòu)較為合理，因此普遍用來儲(chǔ)存生料。

1.3 CP庫

CP庫Claudius Peters公司推出一種儲(chǔ)庫形式，在庫底有一個(gè)圓錐形的混合室，庫底從庫邊至庫中心有一定的斜度約為10～12°，庫底均布開式斜槽，分成8～12個(gè)充氣區(qū)，卸料時(shí)，對(duì)稱布置的2個(gè)區(qū)同時(shí)充氣，間隔一定時(shí)間輪流對(duì)庫底充氣。當(dāng)輪流向某一充氣區(qū)送入空氣時(shí)，該區(qū)物料呈流態(tài)化，并向中心流動(dòng)。進(jìn)入錐體內(nèi)后，經(jīng)錐體下開式斜槽送入中心卸料孔，物料卸料孔處進(jìn)一步混合均化。在物料的下移過程中產(chǎn)生重力均化。物料均化系數(shù)一般為5～左右,電耗一般為0.1～0.3kWh/t。CP庫因?yàn)榫禂?shù)一般，因此一般用于儲(chǔ)存水泥和礦粉。

1.4 CF庫

CF庫是史密斯公司于20世紀(jì)80年代初推出的一種連續(xù)式均化庫。庫底分為7個(gè)下料區(qū)下料口并設(shè)置7個(gè)下料口，每區(qū)又由六個(gè)等邊三角形的充氣箱所覆蓋，各個(gè)三角形的充氣箱由專用的控制閥來控制充氣，每個(gè)卸料口上部設(shè)置減壓錐，下料口下部連接可自動(dòng)控制的卸料閥和卸料槽?；旌鲜以O(shè)置在庫的下部位于庫中央。物料可在混合室通過混合室底部的充氣斜槽進(jìn)行二次均化。采用PLC編程對(duì)42個(gè)三角區(qū)按照設(shè)定的組合方式進(jìn)行輪流充氣下料。由于各區(qū)的下料量不等，可使不同時(shí)間入庫的粉體物料同時(shí)達(dá)到庫底，因而重力均化效果更佳。

CF庫的均化系數(shù)8～10，均化出庫電耗約為0.2kWh/t. 由于該庫減壓錐較小，因此庫底施工較為簡(jiǎn)單，庫的有效儲(chǔ)量增大，因此CF庫在現(xiàn)代水泥工程中應(yīng)用越來越多。

2 礦渣粉的物料特性

礦渣是煉鐵高爐排出的水淬廢渣，其主要化學(xué)成分為SiO2、Al2O3和CaO，其成分與水泥成分接近，超細(xì)粉磨后具有超高活性。礦渣制成的超細(xì)微粉，具有潛在的水硬性，成為水泥或混凝土的優(yōu)質(zhì)混合、摻合材料。用礦渣微粉作為混凝土摻合料不僅可等量取代水泥，而且還可使混凝土的多項(xiàng)性能得到極大改善。

由于鐵礦石來自穩(wěn)定的礦山，所以對(duì)于同一鋼廠出廠的礦渣，其均一性較好。而礦渣經(jīng)過粉磨成礦粉的過程中一般也不需要添加其他成分，因而粉磨后的礦渣微粉其組成的均一性也較好。綜上，本文認(rèn)為礦渣微粉的儲(chǔ)存及出料過程中，不需要特別的均化，只要充分清空庫底，防止庫壁及庫底結(jié)料即可。

3 礦渣微粉散裝儲(chǔ)存庫的優(yōu)化設(shè)計(jì)

通過上面一節(jié)礦渣微粉的特性可知，礦渣微粉的儲(chǔ)存庫可以不用特別的均化，但是要避免庫的結(jié)料。所以常用的礦渣微粉儲(chǔ)存庫大多采用CP庫的形式，因?yàn)檫@種庫雖然均化效果不是最好，但是物料出庫的電耗較低，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，施工較為方便，所以這種形式的儲(chǔ)庫較為普遍的用來做礦渣微粉散裝儲(chǔ)存庫

通過大量設(shè)計(jì)及應(yīng)用實(shí)踐，本文認(rèn)為CP庫還有很大的優(yōu)化空間，通過優(yōu)化設(shè)計(jì)可以進(jìn)一步降低工程投資及電耗。主要的優(yōu)化方案如下：

3.1 庫底圓錐的優(yōu)化

一般CP庫的庫底圓錐均采用混凝土結(jié)構(gòu)形式，其直徑一般在5m左右，高度在8m左右。對(duì)于礦粉廠而言，由于經(jīng)常是小規(guī)模的投資建廠，通常全廠只有這幾個(gè)礦粉庫，因此所選用的施工隊(duì)水平參差不齊。這樣的圓錐體對(duì)于一些小規(guī)模的施工隊(duì)來說施工難度非常大，即使按圖施工了，其施工質(zhì)量也往往沒有保證。

因此在設(shè)計(jì)中我們將混凝土圓錐體改為鋼錐結(jié)構(gòu)形式，鋼錐的直徑在3m左右，高度不超過3.5m，錐體下部采用6根鋼梁支撐，上部采用厚板拼接進(jìn)行封閉，從而使礦粉不能直接將載荷作用在庫中心的下料點(diǎn)。在混凝土施工時(shí)，只要在庫頂板預(yù)留鋼錐的焊接埋板即可。鋼錐通過在庫外整體焊接成型，通過起重設(shè)備放入庫內(nèi)與埋板焊接即可。

3.2 庫底開式斜槽及充氣形式的優(yōu)化

一般CP庫將庫底分為12個(gè)均布的扇形區(qū)域，每個(gè)扇形區(qū)域都采用單獨(dú)的電磁閥來控制羅茨風(fēng)機(jī)充氣。每次卸料時(shí)，相對(duì)的兩個(gè)區(qū)進(jìn)行充氣下料，依次循環(huán)的進(jìn)行充氣。這種充氣卸料的形式可以對(duì)物料進(jìn)行垂直切割，從而使物料得到充分的均化。但是均化物料帶來的是電耗的相應(yīng)增高，其卸料的電耗一般為0.1～0.3kWh/t.

由于礦渣微粉不需要特別的均化，因此我們?cè)O(shè)計(jì)時(shí)對(duì)庫底充氣形式進(jìn)行了優(yōu)化。我們將鋼錐下面的圓形區(qū)域作為常吹區(qū)，鋼錐外至庫壁的環(huán)形區(qū)域分為12個(gè)區(qū)。正常卸料時(shí)，只對(duì)鋼錐下開式斜槽進(jìn)行充氣，因?yàn)殇撳F下的物料是通過鋼錐側(cè)的物料溢流至鋼錐下的，所以為鋼錐下區(qū)域充氣的羅茨風(fēng)機(jī)風(fēng)壓可以大幅降低，從而降低卸料的電耗。若庫內(nèi)料位較高時(shí)也可不充氣，依靠重力自然卸料。通過進(jìn)行PLC編程，設(shè)定外圈的環(huán)形區(qū)域每隔幾個(gè)小時(shí)充氣一段時(shí)間，以達(dá)到對(duì)物料進(jìn)行松動(dòng)和清空庫底。通過對(duì)庫底充氣方式的優(yōu)化，礦渣微粉卸料的電耗可降低至0.02～0.05kWh/t.可見其降低電耗是十分明顯的。對(duì)于一個(gè)年產(chǎn)60萬噸礦渣微粉的中等礦粉企業(yè)而言，每年可省電150000kwh。對(duì)于小規(guī)模的礦粉廠來說這些費(fèi)用積少成多，也是相當(dāng)可觀的。

4 結(jié)論

由于礦粉的物料特性，普通CP庫的設(shè)計(jì)形式需要進(jìn)一步的優(yōu)化和改進(jìn)。通過將CP庫的混凝土錐改為鋼錐以及將庫內(nèi)分區(qū)進(jìn)行重新布置，可以使得施工難度大大降低，并且減少了工程的投資，更重要的是可以大大降低物料的出庫電耗。

TU7

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1007-6344（2015）10-0020-02