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)在以下幾個方面：
　?。?）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)，對于提高產(chǎn)品質(zhì)量及生產(chǎn)效率，降低能耗，長期安全運轉(zhuǎn)起著重要作用。中國是一個產(chǎn)煤大國，水泥工業(yè)幾乎全部以煤為燃料，煤質(zhì)差別大、波動亦大。在原燃、料質(zhì)量波動情況下，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。
　?。?）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。
　?。?）滿足礦山儲存及均化雙重要求，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)原料成分波動及生產(chǎn)要求條件確定。
　　（1）根據(jù)生產(chǎn)工藝要求
　　例如：大型預(yù)分解窯生產(chǎn)線，對生料的波動限制較嚴(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時，就應(yīng)該考慮采用石灰石預(yù)均化堆場。
　?。?）按原料進(jìn)料的成分波動范圍確定
　　當(dāng)成分波動范圍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，應(yīng)結(jié)合其他原料的波動情況，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，表示原料波動較大，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)量波動時，亦應(yīng)考慮建設(shè)預(yù)均化堆場。尤其是市場供應(yīng)煤炭礦點難以穩(wěn)定、煤炭灰分波動在5%時，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。可作360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)要分別對兩個料堆作業(yè)，在兩個料堆 作平行布置時，要設(shè)立專門的轉(zhuǎn)換臺車，使設(shè)備由這個料堆轉(zhuǎn)向另一個料堆。如果操作不慎，或者自動控制失靈，堆料機(jī)和取料機(jī)還有相撞的危險。  圓形堆場的堆、取料機(jī)永遠(yuǎn)不用移動場地，總是一前一后，保持一定間隔，連續(xù)圍繞中心運轉(zhuǎn)。所以操作方便，有利于自動控制，沒有相撞的危險。設(shè)備維護(hù)費用亦較低。但是，由于圓形堆場的出料經(jīng)中心卸料斗轉(zhuǎn)運，在均化黏性物料時，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。理論上要求對料時料層平行重疊，厚薄一致。在實際作業(yè)時，由于設(shè)備的實際可行性和經(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轉(zhuǎn)即可 完成堆料過程。
　?。?） 堆料時，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
　　（1） 采用帶卸料小車的皮帶機(jī)堆料。皮帶機(jī)需要能上、下、前后及水平旋回運動，完成 堆料過程。
　?。?） 堆料時，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菱形料層。
　?。?） 這種堆料法的優(yōu)點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，可取得良好的均化效果。
　　（4） 缺點在于堆料點需要在整個堆場寬度范圍內(nèi)移動、拉伸、回轉(zhuǎn)，因此設(shè)備價格較高， 控制亦較復(fù)雜。因此，僅在有少量物料堆場時使用。
　　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，堆料機(jī)在旋轉(zhuǎn)堆料時，不但按軟件程序作向前方旋轉(zhuǎn)的 運動，同時根據(jù)料堆已堆到的最高點后，按規(guī)定程序向下逐漸移動，以保持卸料點與料堆頂端一定距離。每次所作上網(wǎng)扇形面往返作業(yè)，卸料點不斷從最高點移至最低點，再有最低點升到最高點。其行程長度、回轉(zhuǎn)角度、升降高度、向前移動距離 等，都是受事先編制的計算機(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環(huán)形料堆推進(jìn)。取料在料堆的整個橫斷面上進(jìn)行，最理想的取料是同時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)。高長明曾對此作了歸納，如表所示。在生料制備四個主要鏈環(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切割盡量多層料面予以混合。同時，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。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，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，同時產(chǎn)生徑向傾斜料面運動，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，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)原料波動和預(yù)均化能力，考慮均化庫選型。如果礦山原料波動幅度大、頻率低、 周期長，通過開采、運輸搭配，有可能縮短運輸周期，減小波動幅度，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，相對來說，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。
　?。?） 充分考慮出磨生料波動幅度與頻率。力求通過原料預(yù)均化及磨機(jī)配料控制減少出磨 生料波動幅度與頻率，縮短出磨生料波動周期，為生料均化庫均化創(chuàng)造條件。
　　（4） 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，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，也有許多類型多料流庫在庫底增加了一個小型攪拌倉（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，故動力消耗不大。