淺談礦粉儲存庫的設計

張良宏

(中材裝備集團有限公司，天津市 300400)

淺談礦粉儲存庫的設計

張良宏

(中材裝備集團有限公司，天津市 300400)

目前，水泥廠粉狀物料的儲存庫形式主要為MF庫、IBAU庫、CP 庫及CF庫。本文將結合礦渣粉的物料特性，在CP庫的基礎上進行優化設計。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；儲存庫

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

1. 水泥廠常規儲庫形式

目前大規模的粉狀物料儲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 。這些庫主要用來儲存生料、水泥、粉煤灰及礦渣粉等粉料。本文將簡要介紹一下這幾種粉料儲存庫，并進一步分析適合儲存礦渣粉的儲庫形式。

1.1 MF庫

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

MF均化庫在庫底有若干的充氣單元料區，卸料時向兩個相對的料區充氣，每個區域舍友松動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，在溝底經混合后的物料被送入中心室，進入中心室的物料需保持一定的料位，到達高料位時連續運轉的風機將風送入通風道，氣體由此進入收塵器，當中心室物料經2個卸料口連續卸料達到最低位時氣體進入下一個充氣單元，重復上述均化過程，依次輪流循環工作，卸料口卸出的料經閘板閥、氣動開關閥、流量控制調節閥、輸送斜槽送出。

MF庫單獨使用時，均化系數可達5～8，由于系統卸料時采用重力均化，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庫的結構特點是庫底中心有一個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，結構較為合理。庫壁與錐體間的環形區被分為6個扇形區。每個區均設閘板閥、氣動開關閥、流量控制調節閥及短斜槽，卸料時，間隔的3個扇形區同時充氣，間隔一定時間后剩余3個扇形區充氣卸料，依次循環。物料在庫內形成漏斗形物料流對料層進行切割，從而產生重力混合均化作用。 生料進入攪拌小倉后，又依靠連續空氣攪拌得到均化。這種庫的動力消耗低，僅為0.2～0.3kWh//t。均化系數可達7左右。由于IBAU庫均化系數高，結構較為合理，因此普遍用來儲存生料。

1.3 CP庫

CP庫Claudius Peters公司推出一種儲庫形式，在庫底有一個圓錐形的混合室，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個充氣區，卸料時，對稱布置的2個區同時充氣，間隔一定時間輪流對庫底充氣。當輪流向某一充氣區送入空氣時，該區物料呈流態化，并向中心流動。進入錐體內后，經錐體下開式斜槽送入中心卸料孔，物料卸料孔處進一步混合均化。在物料的下移過程中產生重力均化。物料均化系數一般為5～左右,電耗一般為0.1～0.3kWh/t。CP庫因為均化系數一般，因此一般用于儲存水泥和礦粉。

1.4 CF庫

CF庫是史密斯公司于20世紀80年代初推出的一種連續式均化庫。庫底分為7個下料區下料口并設置7個下料口，每區又由六個等邊三角形的充氣箱所覆蓋，各個三角形的充氣箱由專用的控制閥來控制充氣，每個卸料口上部設置減壓錐，下料口下部連接可自動控制的卸料閥和卸料槽。混合室設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行二次均化。采用PLC編程對42個三角區按照設定的組合方式進行輪流充氣下料。由于各區的下料量不等，可使不同時間入庫的粉體物料同時達到庫底，因而重力均化效果更佳。

CF庫的均化系數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單，庫的有效儲量增大，因此CF庫在現代水泥工程中應用越來越多。

2 礦渣粉的物料特性

礦渣是煉鐵高爐排出的水淬廢渣，其主要化學成分為SiO2、Al2O3和CaO，其成分與水泥成分接近，超細粉磨后具有超高活性。礦渣制成的超細微粉，具有潛在的水硬性，成為水泥或混凝土的優質混合、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性能得到極大改善。

由于鐵礦石來自穩定的礦山，所以對于同一鋼廠出廠的礦渣，其均一性較好。而礦渣經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，本文認為礦渣微粉的儲存及出料過程中，不需要特別的均化，只要充分清空庫底，防止庫壁及庫底結料即可。

3 礦渣微粉散裝儲存庫的優化設計

通過上面一節礦渣微粉的特性可知，礦渣微粉的儲存庫可以不用特別的均化，但是要避免庫的結料。所以常用的礦渣微粉儲存庫大多采用CP庫的形式，因為這種庫雖然均化效果不是最好，但是物料出庫的電耗較低，結構簡單，施工較為方便，所以這種形式的儲庫較為普遍的用來做礦渣微粉散裝儲存庫

通過大量設計及應用實踐，本文認為CP庫還有很大的優化空間，通過優化設計可以進一步降低工程投資及電耗。主要的優化方案如下：

3.1 庫底圓錐的優化

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

因此在設計中我們將混凝土圓錐體改為鋼錐結構形式，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。在混凝土施工時，只要在庫頂板預留鋼錐的焊接埋板即可。鋼錐通過在庫外整體焊接成型，通過起重設備放入庫內與埋板焊接即可。

3.2 庫底開式斜槽及充氣形式的優化

一般CP庫將庫底分為12個均布的扇形區域，每個扇形區域都采用單獨的電磁閥來控制羅茨風機充氣。每次卸料時，相對的兩個區進行充氣下料，依次循環的進行充氣。這種充氣卸料的形式可以對物料進行垂直切割，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，因此我們設計時對庫底充氣形式進行了優化。我們將鋼錐下面的圓形區域作為常吹區，鋼錐外至庫壁的環形區域分為12個區。正常卸料時，只對鋼錐下開式斜槽進行充氣，因為鋼錐下的物料是通過鋼錐側的物料溢流至鋼錐下的，所以為鋼錐下區域充氣的羅茨風機風壓可以大幅降低，從而降低卸料的電耗。若庫內料位較高時也可不充氣，依靠重力自然卸料。通過進行PLC編程，設定外圈的環形區域每隔幾個小時充氣一段時間，以達到對物料進行松動和清空庫底。通過對庫底充氣方式的優化，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。對于一個年產60萬噸礦渣微粉的中等礦粉企業而言，每年可省電150000kwh。對于小規模的礦粉廠來說這些費用積少成多，也是相當可觀的。

4 結論

由于礦粉的物料特性，普通CP庫的設計形式需要進一步的優化和改進。通過將CP庫的混凝土錐改為鋼錐以及將庫內分區進行重新布置，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