浅谈矿粉储存库的设计

2015-04-07张良宏

四川水泥 2015年10期

关键词：库底斜槽微粉

张良宏

(中材装备集团有限公司，天津市 300400)

浅谈矿粉储存库的设计

张良宏

(中材装备集团有限公司，天津市 300400)

目前，水泥厂粉状物料的储存库形式主要为MF库、IBAU库、CP 库及CF库。本文将结合矿渣粉的物料特性，在CP库的基础上进行优化设计。从而降低了矿粉库的施工难度，压缩了工程投资，并且大幅降低了物料的出库电耗，

MF库；IBAU库；CP库；CF库；矿粉；储存库

在水泥厂里粉库主要分为生料库和水泥库水泥技术。由于生料的均化程度影响到熟料的稳定性，因此生料必须要经过严格的均化才能入窑。而水泥是水泥厂的最终产品，因此其稳定性也十分重要，所以水泥储库也必须有均化。矿渣粉大规模的应用于水泥还是最近10来年才开始的，其储存形式也大多是沿用了水泥厂一些常规的储库形式。本文根据矿渣的物料特性对原有的储存方式进行优化改进，从而达到更加的节省工程投资，降低电耗的目标。

1. 水泥厂常规储库形式

目前大规模的粉状物料储存在水泥厂大致可以分为以下几种方式： MF库、、IBAU库、CP 库和CF库。这些库主要用来储存生料、水泥、粉煤灰及矿渣粉等粉料。本文将简要介绍一下这几种粉料储存库，并进一步分析适合储存矿渣粉的储库形式。

1.1 MF库

MF均化库（1-1）是Multi-Flow.Silo（多股流库）的简称，是德国伯力鸠斯公司70年代开发的重力连续式生料均化库

MF均化库在库底有若干的充气单元料区，卸料时向两个相对的料区充气，每个区域舍友松动物料的充气斜槽及形成多股料流的沟底输送充气斜槽组成，在沟底经混合后的物料被送入中心室，进入中心室的物料需保持一定的料位，到达高料位时连续运转的风机将风送入通风道，气体由此进入收尘器，当中心室物料经2个卸料口连续卸料达到最低位时气体进入下一个充气单元，重复上述均化过程，依次轮流循环工作，卸料口卸出的料经闸板阀、气动开关阀、流量控制调节阀、输送斜槽送出。

MF库单独使用时，均化系数可达5～8，由于系统卸料时采用重力均化，中心室较小，因而其电耗较不高，单库电耗0.3～0.4kWh /t。

1.2 IBAU库

IBAU库的结构特点是库底中心有一个较大的圆锥体作为搅拌仓，通过锥体将物料的荷载传递至库壁，因而库底可不用立柱支撑，结构较为合理。库壁与锥体间的环形区被分为6个扇形区。每个区均设闸板阀、气动开关阀、流量控制调节阀及短斜槽，卸料时，间隔的3个扇形区同时充气，间隔一定时间后剩余3个扇形区充气卸料，依次循环。物料在库内形成漏斗形物料流对料层进行切割，从而产生重力混合均化作用。生料进入搅拌小仓后，又依靠连续空气搅拌得到均化。这种库的动力消耗低，仅为0.2～0.3kWh//t。均化系数可达7左右。由于IBAU库均化系数高，结构较为合理，因此普遍用来储存生料。

1.3 CP库

CP库Claudius Peters公司推出一种储库形式，在库底有一个圆锥形的混合室，库底从库边至库中心有一定的斜度约为10～12°，库底均布开式斜槽，分成8～12个充气区，卸料时，对称布置的2个区同时充气，间隔一定时间轮流对库底充气。当轮流向某一充气区送入空气时，该区物料呈流态化，并向中心流动。进入锥体内后，经锥体下开式斜槽送入中心卸料孔，物料卸料孔处进一步混合均化。在物料的下移过程中产生重力均化。物料均化系数一般为5～左右,电耗一般为0.1～0.3kWh/t。CP库因为均化系数一般，因此一般用于储存水泥和矿粉。

1.4 CF库

CF库是史密斯公司于20世纪80年代初推出的一种连续式均化库。库底分为7个下料区下料口并设置7个下料口，每区又由六个等边三角形的充气箱所覆盖，各个三角形的充气箱由专用的控制阀来控制充气，每个卸料口上部设置减压锥，下料口下部连接可自动控制的卸料阀和卸料槽。混合室设置在库的下部位于库中央。物料可在混合室通过混合室底部的充气斜槽进行二次均化。采用PLC编程对42个三角区按照设定的组合方式进行轮流充气下料。由于各区的下料量不等，可使不同时间入库的粉体物料同时达到库底，因而重力均化效果更佳。

CF库的均化系数8～10，均化出库电耗约为0.2kWh/t. 由于该库减压锥较小，因此库底施工较为简单，库的有效储量增大，因此CF库在现代水泥工程中应用越来越多。

2 矿渣粉的物料特性

矿渣是炼铁高炉排出的水淬废渣，其主要化学成分为SiO2、Al2O3和CaO，其成分与水泥成分接近，超细粉磨后具有超高活性。矿渣制成的超细微粉，具有潜在的水硬性，成为水泥或混凝土的优质混合、掺合材料。用矿渣微粉作为混凝土掺合料不仅可等量取代水泥，而且还可使混凝土的多项性能得到极大改善。

由于铁矿石来自稳定的矿山，所以对于同一钢厂出厂的矿渣，其均一性较好。而矿渣经过粉磨成矿粉的过程中一般也不需要添加其他成分，因而粉磨后的矿渣微粉其组成的均一性也较好。综上，本文认为矿渣微粉的储存及出料过程中，不需要特别的均化，只要充分清空库底，防止库壁及库底结料即可。

3 矿渣微粉散装储存库的优化设计

通过上面一节矿渣微粉的特性可知，矿渣微粉的储存库可以不用特别的均化，但是要避免库的结料。所以常用的矿渣微粉储存库大多采用CP库的形式，因为这种库虽然均化效果不是最好，但是物料出库的电耗较低，结构简单，施工较为方便，所以这种形式的储库较为普遍的用来做矿渣微粉散装储存库

通过大量设计及应用实践，本文认为CP库还有很大的优化空间，通过优化设计可以进一步降低工程投资及电耗。主要的优化方案如下：

3.1 库底圆锥的优化

一般CP库的库底圆锥均采用混凝土结构形式，其直径一般在5m左右，高度在8m左右。对于矿粉厂而言，由于经常是小规模的投资建厂，通常全厂只有这几个矿粉库，因此所选用的施工队水平参差不齐。这样的圆锥体对于一些小规模的施工队来说施工难度非常大，即使按图施工了，其施工质量也往往没有保证。

因此在设计中我们将混凝土圆锥体改为钢锥结构形式，钢锥的直径在3m左右，高度不超过3.5m，锥体下部采用6根钢梁支撑，上部采用厚板拼接进行封闭，从而使矿粉不能直接将载荷作用在库中心的下料点。在混凝土施工时，只要在库顶板预留钢锥的焊接埋板即可。钢锥通过在库外整体焊接成型，通过起重设备放入库内与埋板焊接即可。

3.2 库底开式斜槽及充气形式的优化

一般CP库将库底分为12个均布的扇形区域，每个扇形区域都采用单独的电磁阀来控制罗茨风机充气。每次卸料时，相对的两个区进行充气下料，依次循环的进行充气。这种充气卸料的形式可以对物料进行垂直切割，从而使物料得到充分的均化。但是均化物料带来的是电耗的相应增高，其卸料的电耗一般为0.1～0.3kWh/t.

由于矿渣微粉不需要特别的均化，因此我们设计时对库底充气形式进行了优化。我们将钢锥下面的圆形区域作为常吹区，钢锥外至库壁的环形区域分为12个区。正常卸料时，只对钢锥下开式斜槽进行充气，因为钢锥下的物料是通过钢锥侧的物料溢流至钢锥下的，所以为钢锥下区域充气的罗茨风机风压可以大幅降低，从而降低卸料的电耗。若库内料位较高时也可不充气，依靠重力自然卸料。通过进行PLC编程，设定外圈的环形区域每隔几个小时充气一段时间，以达到对物料进行松动和清空库底。通过对库底充气方式的优化，矿渣微粉卸料的电耗可降低至0.02～0.05kWh/t.可见其降低电耗是十分明显的。对于一个年产60万吨矿渣微粉的中等矿粉企业而言，每年可省电150000kwh。对于小规模的矿粉厂来说这些费用积少成多，也是相当可观的。