淺析干混砂漿生產(chǎn)設(shè)備的選型

呂曉光

（天津市森保建筑材料有限公司，天津 300480）

0 引言

由于社會(huì)分工和專業(yè)化，在混凝土實(shí)現(xiàn)商品化后，預(yù)拌砂漿的應(yīng)用在國內(nèi)悄然興起。但由于干混砂漿在國內(nèi)依然是新生事物，其生產(chǎn)設(shè)備選型及應(yīng)用技術(shù)均處于探索、實(shí)踐階段。干混砂漿分為普通和特種兩個(gè)大類，普通型需求量大，對(duì)設(shè)備計(jì)量精度要求相對(duì)較低，但要求大規(guī)模、自動(dòng)化生產(chǎn)；特種型需求量小，對(duì)設(shè)備計(jì)量精度要求較高。本文主要研究不同投資情況下，普通干混砂漿大規(guī)模生產(chǎn)設(shè)備的選型。

1 干混砂漿目前在國內(nèi)的應(yīng)用情況

我國推廣干混砂漿始于上個(gè)世紀(jì)九十年代，蓬勃發(fā)展則始于本世紀(jì)初。為了控制大氣污染，降低粉塵排放，減少霧霾天氣，全國各地市級(jí)城市大部分已出臺(tái)相關(guān)措施，鼓勵(lì)發(fā)展干混砂漿，禁止城區(qū)內(nèi)的施工現(xiàn)場攪拌砂漿。此舉推動(dòng)了我國干混砂漿應(yīng)用技術(shù)水平和生產(chǎn)設(shè)備規(guī)模的快速提升。以天津市為例，截止到 2013 年 9 月，已備案的干混砂漿生產(chǎn)企業(yè) 29 家、生產(chǎn)線 34 條，年實(shí)際生產(chǎn)能力約 400 萬噸。

2 干混砂漿生產(chǎn)設(shè)備的選型

國內(nèi)目前有眾多干混砂漿生產(chǎn)線制造商，生產(chǎn)線實(shí)際建成數(shù)量較多的有南方路機(jī)、三一重工、天地重工、新鄉(xiāng)北海等。不同廠家的生產(chǎn)線設(shè)計(jì)各具特點(diǎn)，可總結(jié)為以下三類：

（1）塔式生產(chǎn)線

其特點(diǎn)是投資高、產(chǎn)能大、占地小。設(shè)備垂直式、緊湊式布置。塔式生產(chǎn)線適用于大規(guī)模生產(chǎn)袋裝和散裝砂漿。設(shè)備的垂直式布置，可大量使用溜管而非螺旋機(jī)作為物料輸送管道，最大限度地減少了生產(chǎn)和維護(hù)成本，同時(shí)提高生產(chǎn)效率，設(shè)備的生產(chǎn)能力最高可達(dá) 200 噸/小時(shí)。但是由于設(shè)備高度在 40～50 米，導(dǎo)致物料下落高度過大，容易導(dǎo)致離析；其次，設(shè)備的檢修難度、風(fēng)險(xiǎn)加大。

（2）水平階梯式生產(chǎn)線

其特點(diǎn)為投資少、產(chǎn)能較低、占地較大。設(shè)備為階梯式布置，高度較低。當(dāng)規(guī)劃部門對(duì)建筑高度有限制時(shí)，該生產(chǎn)線可以滿足要求。該生產(chǎn)線的生產(chǎn)能力可達(dá) 50 噸/小時(shí)。由于高度限制，大多物料需要水平螺旋輸送，干砂計(jì)量完畢后需要二次提升。設(shè)備的增多導(dǎo)致維修量加大，輸送、計(jì)量較慢，導(dǎo)致生產(chǎn)效率降低。

（3）塔式、階梯結(jié)合式生產(chǎn)線

該類生產(chǎn)線集合塔式、階梯式的優(yōu)點(diǎn)，將階梯式生產(chǎn)線的部分干砂倉設(shè)置在計(jì)量層之上，用溜管替代輸送螺旋，縮短配料時(shí)間、提高了生產(chǎn)效率，最大生產(chǎn)能力可達(dá) 100 噸/每小時(shí)。其投資、產(chǎn)能、占地、高度介于塔式及階梯式之間。

3 干混砂漿各主要生產(chǎn)設(shè)備的性能

干混砂漿的生產(chǎn)涉及烘干、篩選、提升、計(jì)量、攪拌、倉儲(chǔ)、運(yùn)輸?shù)冗^程，下面分工序介紹各種關(guān)鍵生產(chǎn)設(shè)備。

3.1 烘干

由于混合機(jī)的生產(chǎn)能力大于烘干系統(tǒng)的生產(chǎn)能力，因此烘干系統(tǒng)產(chǎn)能應(yīng)較基準(zhǔn)指標(biāo)提高 25%～30%。烘干設(shè)備目前主要是沸騰爐和機(jī)械滾筒式干燥機(jī)。

沸騰爐的燃料為熱量為 4000～5000 大卡的燃煤。沸騰爐燃燒效率較高、維修率低。除沸騰爐外設(shè)備商一般還會(huì)提供煤粉爐、燃?xì)鉅t。煤粉爐燃燒率高，但維修量大，不適合大型生產(chǎn)線。燃?xì)鉅t成本低、維修量小，但燃料貴，一般建在化工區(qū)的企業(yè)可考慮采用。

機(jī)械滾筒式干燥機(jī)分為雙滾筒分開干燥冷卻式、單滾筒干燥強(qiáng)制風(fēng)冷卻式。單滾筒干燥強(qiáng)制風(fēng)冷卻式又分為兩回程、三回程干燥冷卻式等兩種類型。目前國內(nèi)應(yīng)用較多的是單滾筒兩回程式，烘干能力每小時(shí) 20～100 噸。

3.2 篩選

干砂篩分機(jī)有圓形篩、投影式篩分機(jī)和傳統(tǒng)的水平式篩分機(jī)等。圓形篩及水平式篩分機(jī)篩余率高、廢料排放不方便、產(chǎn)量較低，不適用于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。目前國內(nèi)選用的多是投影式篩分機(jī)，該型號(hào)設(shè)備采用概率篩分原理，通過合理選擇篩網(wǎng)孔徑和篩面傾角使物料迅速過篩，篩分效率高。

3.3 提升

物料提升過程主要使用斗式提升機(jī)，包括環(huán)鏈?zhǔn)健彐準(zhǔn)絻煞N。環(huán)鏈?zhǔn)綊伾浣谴螅m合煤、濕砂等物料的提升，但其提升效率較低、維修量大；板鏈?zhǔn)竭m用于成品砂漿、干砂等干燥物料的提升，提升效率高、維修量小。

3.4 計(jì)量

干粉砂漿的計(jì)量裝置一般使用梅特勒·托利多公司的 S型拉式數(shù)字重量傳感器，能夠保證計(jì)量精度。

3.5 攪拌

混合攪拌是干混砂漿生產(chǎn)工藝過程中極為重要的一道工序。高質(zhì)量的砂漿是將膠凝材料、功能外加劑均勻地分布在骨料的表面。要達(dá)到此要求，必須將各組分?jǐn)嚢杈鶆颉Ｖ饕旌显O(shè)備有無重力雙軸槳葉混合機(jī)、臥式螺帶混合機(jī)、犁刀式混合機(jī)三種機(jī)型。

目前國內(nèi)廠商配備的大多是單軸犁刀式混合機(jī)，品牌有意大利 WAM、德國羅帝格等。在保證分散率的前提下選用較大的混合機(jī)有利于提高產(chǎn)能。由于下料高度低，可有效降低砂漿在下落過程的離析問題。

3.6 倉儲(chǔ)

干混砂漿可以根據(jù)實(shí)際需求選擇筒倉數(shù)量，一般配備四個(gè)儲(chǔ)存?zhèn)}，單倉容量為 90m3 左右。

3.7 運(yùn)輸

目前國內(nèi)使用的運(yùn)輸車是在散裝水泥運(yùn)輸車的基礎(chǔ)上改造而來。一般車載罐體體積為 25m3。

3.8 施工現(xiàn)場存儲(chǔ)

干混砂漿企業(yè)會(huì)在施工現(xiàn)場配備一定數(shù)量的儲(chǔ)存罐，每個(gè)專用儲(chǔ)存罐體積為 23m3，約儲(chǔ)存干混砂漿 35 噸。由于干混砂漿使用期一般為 3 至 6 個(gè)月，導(dǎo)致儲(chǔ)存罐有不可避免的閑置情況，因此儲(chǔ)存罐的數(shù)量大于實(shí)際使用量。根據(jù)天津生產(chǎn)企業(yè)的統(tǒng)計(jì)分析，平均年銷售 1 萬噸干混砂漿建議配備 10個(gè)儲(chǔ)存罐。

4 影響干混砂漿生產(chǎn)設(shè)備選型的技術(shù)問題

干混砂漿是由多組分構(gòu)成，且各組分比重相差很大，各組分間通過表面吸附作用混合在一起，容易發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致離析，影響產(chǎn)品質(zhì)量，且高溫對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量亦有明顯影響。因此在設(shè)備選型時(shí)，應(yīng)注意以下幾個(gè)方面：

4.1 倉儲(chǔ)過程中的離析問題

干混砂漿由混合機(jī)混合均勻后經(jīng)斗提機(jī)提升至成品倉頂。物料在入倉過程中，膠凝材料等粉料由于顆粒細(xì)小、比表面積大，受到的空氣阻力大，所以下落緩慢；而作為骨料的砂等材料，顆粒較大、比表面積較小，受到的空氣阻力小，下落較快。大量物料的下落導(dǎo)致筒倉內(nèi)氣流向上運(yùn)動(dòng)，加劇了粉料的漂浮，導(dǎo)致粉料、骨料分離，砂漿離析。

一般采用的儲(chǔ)存?zhèn)}容量 90m3、倉體直徑 3.0m、倉體高13m。以物料中各組分所占比例超出配合比 ±2% 為離析標(biāo)準(zhǔn)。以倉體出料口為基點(diǎn)，在倉體內(nèi)沒有物料的情況下生產(chǎn)至滿倉。基點(diǎn) 5m 以內(nèi)，產(chǎn)品均有不同程度的離析。

目前解決該問題的最有效措施是取消成品儲(chǔ)存。物料由混合機(jī)混合均勻后直接進(jìn)入運(yùn)輸車輛，因此在管理規(guī)范、維修保障率高的企業(yè)，可以不設(shè)置成品儲(chǔ)存?zhèn)}，減少離析的發(fā)生。

4.2 高溫對(duì)砂漿性能的影響

干混砂漿的主要特征是采用烘干后的砂子作為骨料，而目前的熱源主要采用天然氣、煤燃燒產(chǎn)生的熱氣將滾筒內(nèi)的濕砂烘干。根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)中得到的數(shù)據(jù)，為保證砂烘干后的含水率在 0.5% 以下，其出滾筒溫度一般控制在 65℃ 以上。砂入干砂倉后溫度降低較慢，很難在使用前降溫到 50℃ 以下。由于干混砂漿的主要外加劑——纖維素醚，隨著溫度的升高粘度降低，失去增稠作用，嚴(yán)重影響砂漿性能，因此，采用多回程滾筒及入倉前通風(fēng)強(qiáng)制降溫有助于保證產(chǎn)品質(zhì)量。

5 目前干混砂漿設(shè)備選型中存在的誤區(qū)

通常設(shè)備商所稱的年生產(chǎn)能力，是按照式 (1) 計(jì)算而來：

注：*0.80 為砂子在干混砂漿中所占比例的平均值。

如果砂漿生產(chǎn)企業(yè)根據(jù)式 (1) 來選定生產(chǎn)設(shè)備，將進(jìn)入嚴(yán)重的誤區(qū)，影響投資回收。以設(shè)備商所稱 20 萬噸生產(chǎn)線為例，配套的烘干系統(tǒng)生產(chǎn)能力為 30t/h。根據(jù)式 (1) 可得到烘干系統(tǒng)的生產(chǎn)能力約為 33t/h，兩者相當(dāng)，理論上可行。問題是占據(jù)干混砂漿用量 80% 以上的住宅建筑，砌筑、抹灰工作通常集中在春季和秋季集中進(jìn)行，因此砂漿生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)能夠保證在 200 個(gè)工作日，生產(chǎn)全年產(chǎn)量 80% 的產(chǎn)品。

通過“三班”24 小時(shí)生產(chǎn)的方案，能夠解決產(chǎn)能問題，但考慮到倉儲(chǔ)、運(yùn)輸設(shè)備的投資、設(shè)備的維護(hù)及非施工季節(jié)時(shí)人工成本的增加，此方案并不可行。因此在設(shè)備選型時(shí)，應(yīng)仔細(xì)調(diào)查本地區(qū)的建筑業(yè)施工情況，以保證產(chǎn)品供應(yīng)。

6 干混砂漿生產(chǎn)設(shè)備的選用組合及選用原則

6.1 生產(chǎn)設(shè)備的選用組合

針對(duì)設(shè)備的關(guān)鍵指數(shù)，根據(jù)企業(yè)投資情況、產(chǎn)能要求的不同，可參考表1 選擇相應(yīng)設(shè)備。

表1 設(shè)備選用組合表

6.2 生產(chǎn)設(shè)備的選型原則

（1）準(zhǔn)確定位。

設(shè)備選型前應(yīng)充分考察當(dāng)?shù)亟ㄖ袌觯瑢?duì)當(dāng)?shù)亟ㄖI(yè)的發(fā)展前景及問題要有充分的認(rèn)識(shí)，當(dāng)?shù)卣块T是否有“禁止現(xiàn)場攪拌砂漿”的規(guī)定，以此確定產(chǎn)品類型及所需產(chǎn)能。

（2）按需配置。

在根據(jù)市場考察的情況確定生產(chǎn)類型及所需產(chǎn)能后，應(yīng)按產(chǎn)能需求確定各個(gè)系統(tǒng)的生產(chǎn)能力。以混合機(jī)生產(chǎn)能力為基準(zhǔn)指標(biāo)，烘干系統(tǒng)等上游工序具備倉儲(chǔ)功能，產(chǎn)能應(yīng)較基準(zhǔn)指標(biāo)提高 25%～30%；提升系統(tǒng)等下游工序產(chǎn)能與基準(zhǔn)指標(biāo)等同即可。

（3）類型兼顧。

設(shè)備應(yīng)保證普通砂漿與特種砂漿均可生產(chǎn)；散裝產(chǎn)品與袋裝產(chǎn)品均能夠保證供應(yīng)。

7 結(jié)語

干混砂漿目前在國的應(yīng)用逐漸興起，作為一種新型、環(huán)保、節(jié)能的建筑材料，干混砂漿的發(fā)展面臨著各種機(jī)遇與挑戰(zhàn)。由于起步階段的推廣困難，及砂漿產(chǎn)品本身的技術(shù)問題，導(dǎo)致大多數(shù)砂漿廠設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率較低，而干混砂漿設(shè)備的選型工作決定了干混砂漿生產(chǎn)企業(yè)的生產(chǎn)能力、未來的發(fā)展空間等一系列問題。因此，企業(yè)在投資前應(yīng)仔細(xì)研究該行業(yè)在當(dāng)?shù)氐陌l(fā)展形勢(shì)，充分做好可行性研究，本著準(zhǔn)確定位、按需配置、類型兼顧的原則進(jìn)行設(shè)備選型及市場開發(fā)，從企業(yè)優(yōu)化管理方面入手，提高效益，不可盲目追求規(guī)模，以免影響投資回收。

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