原料的預(yù)均化和堆場選擇
一.原料預(yù)均化的意義主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:
(1)有利于穩(wěn)定水泥窯入窯生料成分穩(wěn)定
特別是大型生產(chǎn)線,保證均衡穩(wěn)定生產(chǎn),對(duì)于提高產(chǎn)品質(zhì)量及生產(chǎn)效率,降低能耗,長期安全運(yùn)轉(zhuǎn)起著重要作用。中國是一個(gè)產(chǎn)煤大國,水泥工業(yè)幾乎全部以煤為燃料,煤質(zhì)差別大、波動(dòng)亦大。在原燃、料質(zhì)量波動(dòng)情況下,如果不采取預(yù)均化措施,是很難滿足穩(wěn)定生產(chǎn)要求的。
(2)有利于擴(kuò)大資源的利用范圍
中國水泥工業(yè)所用的石灰石資源品質(zhì)較好,而歐洲許多國家石灰石品位不高。采用預(yù)均化技術(shù)可以利用過去難以利用的礦石,夸大資源利用范圍。
?。?)有利于利用礦山夾層廢石,擴(kuò)大礦山使用年限
礦山開采中,常遇到廢石夾層,過去均剝離擯棄,既增加開采成本,又占用土地。采用預(yù)均化技術(shù)可將夾層廢石搭配到品位極高的礦石之中,既有效的利用了資源,又降低了成本和延長礦山的服役年限。
(4)滿足礦山儲(chǔ)存及均化雙重要求,節(jié)約建設(shè)投資
二.原料預(yù)均化堆場的選用條件 水泥工業(yè)生產(chǎn)中,判斷是否需要建設(shè)預(yù)均化堆場,可根據(jù)原料成分波動(dòng)及生產(chǎn)要求條件確定。
?。?)根據(jù)生產(chǎn)工藝要求
例如:大型預(yù)分解窯生產(chǎn)線,對(duì)生料的波動(dòng)限制較嚴(yán),一般要求生料CaCO3標(biāo)準(zhǔn)偏差不大于?0.2%,因此即使在有高均化效果的生料均化庫的條件下,出磨的生料CaCO3%的標(biāo)準(zhǔn)偏差要求≤?2%.因此,當(dāng)進(jìn)料石灰石CaCO3%的標(biāo)準(zhǔn)偏差大于?3%,而其他原料如粘土、煤炭等成分亦有較大波動(dòng)時(shí),就應(yīng)該考慮采用石灰石預(yù)均化堆場。
?。?)按原料進(jìn)料的成分波動(dòng)范圍確定
當(dāng)成分波動(dòng)范圍R<5%是,可以認(rèn)為原料的均勻性良好,不需要采用預(yù)均化;當(dāng)R=5%~10%是,表示原料有一定的波動(dòng),應(yīng)結(jié)合其他原料的波動(dòng)情況,包括煤炭的質(zhì)量、設(shè)備條件和其他工藝上的種種因素綜合考慮,最后根據(jù)生料在入窯前要求達(dá)到規(guī)定的均齊度而確定;當(dāng)R>10%時(shí),表示原料波動(dòng)較大,則必須建設(shè)預(yù)均化堆場。
?。?)結(jié)合原料礦山的具體情況統(tǒng)一考慮
如:礦山覆蓋層厚薄,喀斯特發(fā)育情況,裂隙土和夾層的多少,低品位礦石的數(shù)量和位置等因素。
三.煤炭預(yù)均化堆場的選用條件
水泥企業(yè)遇到煤炭質(zhì)量波動(dòng)時(shí),亦應(yīng)考慮建設(shè)預(yù)均化堆場。尤其是市場供應(yīng)煤炭礦點(diǎn)難以穩(wěn)定、煤炭灰分波動(dòng)在5%時(shí),建設(shè)預(yù)均化堆場既有必要。
1.圓形預(yù)均化堆場
圓形預(yù)均化堆場是使用較多的堆場,其特點(diǎn)如下:|
?。?)原料由皮帶機(jī)送到堆場中心,由可以圍繞中心作360回轉(zhuǎn)的懸臂皮帶機(jī)進(jìn)行堆料。
?。?)取料由橋式刮板取料機(jī)完成。橋架的一端聯(lián)接在堆場中心立柱上,另一端則架設(shè)在料堆外圍的圓形軌道上??勺?60旋轉(zhuǎn)。取出的原料經(jīng)刮板機(jī)送到堆場底部的中心卸料口,由地溝內(nèi)的出料皮帶機(jī)送走。
2.矩形和圓形預(yù)均化堆場的比較
?。?) 占地面積:同樣有效的存儲(chǔ)面積,矩形場地占地面積大,而圓形堆場約克減少 30%~40%。 (2) 需用投資:圓形堆場設(shè)備購置費(fèi)較低,比矩形堆場可節(jié)約25%,總投資可減少 30%~40%。 (3) 均化效果:矩形堆場的均化比較均勻,而且可以用各種堆料方法,圓形堆場一般都 用人字形或圓錐體和人字形料堆結(jié)合方法。由于料堆呈圓環(huán)形,內(nèi)外圈相差很大,物料分布不如矩形對(duì)稱而均勻。但20世紀(jì)80年代PHB公司創(chuàng)新的圓形堆場Peha-Chevcon工作系統(tǒng)消滅了過去圓形堆場料堆分為三段的過渡帶,所以均化效果大為提高。
?。?) 設(shè)備操作和維護(hù)使用:矩形堆場的堆、取料機(jī)要分別對(duì)兩個(gè)料堆作業(yè),在兩個(gè)料堆 作平行布置時(shí),要設(shè)立專門的轉(zhuǎn)換臺(tái)車,使設(shè)備由這個(gè)料堆轉(zhuǎn)向另一個(gè)料堆。如果操作不慎,或者自動(dòng)控制失靈,堆料機(jī)和取料機(jī)還有相撞的危險(xiǎn)。 圓形堆場的堆、取料機(jī)永遠(yuǎn)不用移動(dòng)場地,總是一前一后,保持一定間隔,連續(xù)圍繞中心運(yùn)轉(zhuǎn)。所以操作方便,有利于自動(dòng)控制,沒有相撞的危險(xiǎn)。設(shè)備維護(hù)費(fèi)用亦較低。但是,由于圓形堆場的出料經(jīng)中心卸料斗轉(zhuǎn)運(yùn),在均化黏性物料時(shí),要防止發(fā)生堵塞。
?。?) 企業(yè)改建擴(kuò)建:矩形堆場可以根據(jù)需要和場地條件予以擴(kuò)建,而圓形堆場無法再原 有基礎(chǔ)上擴(kuò)大,只能另建新堆場。
四. 預(yù)均化堆場的堆料方式
在進(jìn)料保持衡定的條件下,均化效果取決于堆料和取料方式。為求得較高的均化效果。理論上要求對(duì)料時(shí)料層平行重疊,厚薄一致。在實(shí)際作業(yè)時(shí),由于設(shè)備的實(shí)際可行性和經(jīng)濟(jì)上的原因,只能采用近似均勻一致的鋪料方法。根據(jù)設(shè)備的條件和均化的要求,堆料方式有人字形堆料法、波浪形法、水平層法、橫向傾斜層法、縱向傾斜層法、以及人字形與縱向傾斜層相結(jié)合的連續(xù)堆料法等。
人字形堆料法
?。?) 采用帶卸料小車的皮帶機(jī)堆料,堆料機(jī)沿著縱長方向在料堆兩端之間王府運(yùn)轉(zhuǎn)即可 完成堆料過程。
?。?) 堆料時(shí),除第一層為三角形堆料外,以上各層均在三角形料堆上,按人字形料堆。
?。?) 使用設(shè)備簡單,均化效果較好,應(yīng)用較普遍。
?。?) 缺點(diǎn)是物料顆粒離析比較顯著,料堆兩側(cè)及底部大顆粒較多。
波浪形堆料法
?。?) 采用帶卸料小車的皮帶機(jī)堆料。皮帶機(jī)需要能上、下、前后及水平旋回運(yùn)動(dòng),完成 堆料過程。
?。?) 堆料時(shí),物料首先在底層 許多平行的等腰三角形的長條料帶,然后第二層鋪在三角 形料帶之間,呈菱形。接著依次鋪上其他各個(gè)菱形料層。
?。?) 這種堆料法的優(yōu)點(diǎn)在于減少顆粒的離析作用。特別在物料顆粒相差較大或不同成分 在大小顆粒物料中相差很大時(shí),可取得良好的均化效果。
?。?) 缺點(diǎn)在于堆料點(diǎn)需要在整個(gè)堆場寬度范圍內(nèi)移動(dòng)、拉伸、回轉(zhuǎn),因此設(shè)備價(jià)格較高, 控制亦較復(fù)雜。因此,僅在有少量物料堆場時(shí)使用。
五.人字形與縱向傾斜料層相結(jié)合的連續(xù)堆料法
人字形與縱向傾斜層相結(jié)合的連續(xù)堆料法師德國PHB公司于20世紀(jì)80年代初期結(jié)合圓形預(yù)均化堆場工作條件的優(yōu)化改進(jìn)而發(fā)明的連續(xù)式堆料方法,亦稱Chevcon法。
(1) 在圓形預(yù)均化堆場堆料時(shí),堆料機(jī)在旋轉(zhuǎn)堆料時(shí),不但按軟件程序作向前方旋轉(zhuǎn)的 運(yùn)動(dòng),同時(shí)根據(jù)料堆已堆到的最高點(diǎn)后,按規(guī)定程序向下逐漸移動(dòng),以保持卸料點(diǎn)與料堆頂端一定距離。每次所作上網(wǎng)扇形面往返作業(yè),卸料點(diǎn)不斷從最高點(diǎn)移至最低點(diǎn),再有最低點(diǎn)升到最高點(diǎn)。其行程長度、回轉(zhuǎn)角度、升降高度、向前移動(dòng)距離 等,都是受事先編制的計(jì)算機(jī)程序控制的。
?。?) Chevcon料堆法的發(fā)明,使圓形料堆場從三角區(qū)段作業(yè)法改進(jìn)為連續(xù)作業(yè),消滅了 料堆的過渡帶和端錐。進(jìn)一步提高了均化效果和堆場利用率。
?。?) Peha-Chevcon工作系統(tǒng)投資較高,自動(dòng)化系統(tǒng)管理維修要求嚴(yán)格。 預(yù)均化堆場的取料方式 堆料形式取決于堆料設(shè)備,但取料時(shí)的取料方式與設(shè)備必須配套,方可取得預(yù)期的均化效果。一般來說,預(yù)均化堆場的取料方式有端面取料、側(cè)面取料、底部取料三種。其中端面取料最常用。
端面取料
取料機(jī)從料堆的一端向另一端或整個(gè)環(huán)形料堆推進(jìn)。取料在料堆的整個(gè)橫斷面上進(jìn)行,最理想的取料是同時(shí)竊取料堆端面上各部位的物料,循序漸進(jìn)。這種取料方法,最適用于人字形、波浪形和水平層的料堆。常用的取料機(jī)是橋式刮板取料機(jī)、橋式四盤取料機(jī)和橋式斗輪取料機(jī)等。
六. 生料均化的重要作用
在水泥工業(yè)制備過程的“均化鏈”中,生料均化是最重要的鏈環(huán)。高長明曾對(duì)此作了歸納,如表所示。在生料制備四個(gè)主要鏈環(huán)中,生料均化年平均均化周期較短,均化效果良好,又是入窯前的最后一個(gè)均化環(huán)節(jié),其重要地位十分顯著。特別是懸浮預(yù)熱和預(yù)分解技術(shù)誕生以來,在同濕法生產(chǎn)模式競爭匯總,“均化鏈”的不斷完善,支撐著新型干法生產(chǎn)的發(fā)展和大型化,保證生產(chǎn)“均衡穩(wěn)定”進(jìn)行,其功不可沒。因此,在新型干法水泥生產(chǎn)的生料制備過程“均化鏈”中,生料均化占有最重要的地位
七.生料均化的原理
生料均化原理主要是采用空氣攪拌及重力作用下產(chǎn)生的“漏斗效應(yīng)”,使生料粉向下降落時(shí)切割盡量多層料面予以混合。同時(shí),在不同流化空氣的作用下,使沿庫內(nèi)平行料面發(fā)生大小不同的流化膨脹作用,有的區(qū)域卸料,有的區(qū)域流化,從而使庫內(nèi)料面產(chǎn)生徑向傾斜,進(jìn)行徑向混合均化。
水泥工業(yè)所用的生料均化庫,都是采用三種均化作用原理進(jìn)行匹配設(shè)計(jì)的。例如:間歇式均化庫,就是采用空氣攪拌原理,使生料粉按規(guī)定要求進(jìn)行沸騰、翻滾達(dá)到攪拌混合均勻的目的。這種攪拌庫雖然均化效果(H)高,但耗電量大和多庫間歇作業(yè)是其缺點(diǎn)。目前應(yīng)用最多的是多料流庫的研發(fā),主要在于保證滿意的均化效果(H)的同時(shí),力求節(jié)約電能消耗。因此,無論哪種型式的多料均化庫都是盡量發(fā)揮重力均化的作用,利用多料流使庫內(nèi)生料產(chǎn)生眾多漏斗流,同時(shí)產(chǎn)生徑向傾斜料面運(yùn)動(dòng),提高均化效果。此外,在力求弱化空氣攪拌以 節(jié)約電力消耗的同時(shí),許多多料流庫也設(shè)置容積大小不等的卸料小倉,使生料庫內(nèi)已經(jīng)過漏斗流及徑向混合流均化的生料再卸入庫內(nèi)或庫下的小倉內(nèi),進(jìn)入小倉內(nèi)的物料再進(jìn)行空氣攪拌而后卸出運(yùn)走。
八.生料均化庫的選型原則
?。?) 滿足生產(chǎn)工藝要求。由于生料庫是生料入窯前最后的均化鏈環(huán),也是保證入窯生料 均齊穩(wěn)定的最后關(guān)口,因此均化庫均化能力必須滿足入窯生料CaCO3(或CaO)及其他成分含量的標(biāo)準(zhǔn)偏差,達(dá)到規(guī)定要求。
?。?) 根據(jù)原料波動(dòng)和預(yù)均化能力,考慮均化庫選型。如果礦山原料波動(dòng)幅度大、頻率低、 周期長,通過開采、運(yùn)輸搭配,有可能縮短運(yùn)輸周期,減小波動(dòng)幅度,再經(jīng)預(yù)均化堆場預(yù)均化,則可減小入磨原料標(biāo)準(zhǔn)偏差,為磨機(jī)配料創(chuàng)造條件,有可能減少出磨生料波動(dòng),相對(duì)來說,生料均化庫容易達(dá)到入窯生料成分要求。反之,生料均化庫則要承擔(dān)更多的均化任務(wù),選型要求則應(yīng)提高。
(3) 充分考慮出磨生料波動(dòng)幅度與頻率。力求通過原料預(yù)均化及磨機(jī)配料控制減少出磨 生料波動(dòng)幅度與頻率,縮短出磨生料波動(dòng)周期,為生料均化庫均化創(chuàng)造條件。
?。?) 生料制備系統(tǒng)“均化鏈”要合理匹配。雖然生料均化庫是保證入窯成分均齊的重要 環(huán)節(jié),但沒有其他均化鏈環(huán)配合,亦難單獨(dú)完成設(shè)定的均化任務(wù)。因此,生料均化庫的選型必須與其他均化環(huán)節(jié)合理匹配,方能滿足入窯生料成分均衡穩(wěn)定的要求。
九.多料流式均化庫
多料流式均化庫是目前使用比較廣泛的庫型。其原理是側(cè)重于庫內(nèi)的重力混合作用,而基本不用活減少氣力均化作用,以簡化設(shè)備和節(jié)省電力。在混合室或均化室?guī)靸?nèi),僅設(shè)有一個(gè)輪流充氣區(qū),向攪拌倉內(nèi)混合進(jìn)料,而多料流式均化庫則有多出平行的料流,漏斗料柱以不同流量卸料,在產(chǎn)生縱向重力混合作用的同時(shí),還進(jìn)行了徑向混合,因此一般單庫也能使均化效果H達(dá)到7。同時(shí),也有許多類型多料流庫在庫底增加了一個(gè)小型攪拌倉(一般100m3)左右,使經(jīng)過庫內(nèi)重力作用切割料層均化后的物料,在進(jìn)入小倉后再經(jīng)攪拌后卸料,以增加均化效果,一般62Kpa壓力的空氣即可滿足攪拌要求,故動(dòng)力消耗不大。
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