企业总经理维一作者发表《水泥》杂志论文《一种粉状物料存储及出料工艺》

2019-05-01 14:15:08 134

一种粉状物料存储及出料工艺

白正勇

(山东华建仓储装备科技股份有限公司,山东 聊城 252400)

摘要:介绍了一种新型粉状物料存储及出料工艺,本种出料工艺目前在水泥和粉煤灰新建储库之中应用广泛,主要优点是在环向分区出料并且在径向也分区出料,从而从理论上解决了大型储存库出料容易有死区的问题。在实际应用中,环向和径向共计把库内分成几十至上百个部分,有其中极少部分不能出料的情况,也可以单独处理和检修,或者单独关闭不影响其他部分。

关键词:钢板仓,水泥存储,水泥出料

中图分类号:TQ172.6+83 TU249    文献标志码:B

1  前言

随着水泥行业5000t/d甚至10000t/d熟料生产线、火力发电行业百万千瓦机组遍地投入运行,市场上对于水泥、粉煤灰这种粉状物料产品的存储需求也日渐突出。若存储更多物料,无非两个途径,1,增大储存库单库容积;2,增加储存库数量。由于增加储存库数量会相应增加入料、出料等上下游工艺设备,也会大幅增加占地面积,所以增大单库容积是最经济合理的增大总储量的方法。增大单库容积意味着库本体直径和高度均大幅增加,大直径储存库带来一系列出料方面的新问题,需要采用更新的出料形式来解决。并且随着库容的增大,出料系统的重要性也更加凸显,试想库内5万吨水泥、粉煤灰出不来将会是多大问题。本文就“单廊道多点、流化重力式”出料系统做简要描述。

2  粉状物料储存库库底结构形式简介

由于施工周期短、成本低、可回收等优点,近年来新建粉状物料储存库已多为焊接式钢板筒仓。焊接式钢板筒仓是指采用焊接方式拼接而成的、平面为圆形,用于储存水泥或粉煤灰等粉状物料的落地直筒式钢板筒仓。我国大型钢板仓的应用是从2007年开始,最初应用于水泥行业,从2008年逐步应用到粉煤灰存储领域[1]。“单廊道多点、流化重力式”出料系统是随着大型钢板库的诞生应运而生的一种新型出料形式,随着粉状物料储存库直径的日益增大,传统的出料系统越来越无法满足需要,国内的几大水泥设计院以及有研发能力的钢板仓厂家都有开发自己的出料系统,最终市场上就形成了几种新型出料系统并存的局面,“单廊道多点、流化重力式”出料系统就是其中应用最广泛的一种。

采用“单廊道多点、流化重力式”出料系统的钢板库库底结构形式整体呈一个空心倒圆台形状,库底板环形卸料区与水平面呈17°的夹角(相当于圆台内壁与水平面呈17°夹角),库底主体结构形式为底部直径3~7米(此尺寸为底部减压仓壁)、顶部直径15~60米(此尺寸为钢板库直径),侧面角度17°的倒圆台内壁。钢板库库中心设置一个直径3~7米的减压仓,从减压仓设置有一条出料廊道直通到钢板库外部,此出料廊道从钢板库正中心减压仓开始至钢板库库壁处结束,并与库外廊道相连。

从钢板库库中心减压仓仓壁到钢板库外壁的方向上,共分为2~3个环形卸料区,φ36米以下通常采用2个环形卸料区,φ36米以上通常采用3个环形卸料区,从中心到库壁分别为内部环形卸料区,中部环形卸料区和外部环形卸料区。其中内部环形卸料区直接通过底部预埋长度约600mm、直径DN250的管道与中心减压仓相通,中部环形卸料区通过底部预埋长度约7500mm、直径DN250的管道与中心减压仓相通,外部部环形卸料区通过底部预埋长度约13000mm、直径DN250的管道与中心减压仓相通。内部环形卸料区卸料单元为倒圆台形状的17°钢板库混凝土底板上预埋DN250半开钢管,半开钢管上面铺设流化棒,内部环形卸料区距离钢板库库中心4米左右以内,为基础倒圆台状结构直接卸料到中心减压锥;内部环形卸料区距离钢板库库中心4米左右以外(直至中部、外部环形卸料区)在倒圆台状结构基础上,又用砖或者粉煤灰砌块等填充材料砌出50°斜坡的倒料堆,并用素混凝土找平。这些倒料锥的最低处,预埋DN250半开管,铺设流化棒;这些倒料锥的最高处,直接铺设有流化棒。中部环形卸料区及外部部环形卸料区卸料单元为倒圆台形状的17°钢板库混凝土底板上预埋DN250半开钢管,并在半开钢管两侧用砖或者粉煤灰砌块等填充材料砌出50°斜坡的倒料堆,并用素混凝土找平,半开钢管上面铺设流化棒。由于这些倒料堆的存在,钢板库库内底部在17°倒圆台斜坡的基础上仍然是高低不平的,大大增加了物料的卸料面积。其中中部环形卸料区的半开管道在经过内部环形卸料区时,变成封闭管道预埋在内部环形卸料区下部;外部环形卸料区的半开管道在经过中、内部环形卸料区时,变成封闭管道预埋在中、内区的下部,内、中、外环形卸料区卸料通道相互独立互不干涉,并在中心减压仓仓壁下部分别呈上、中、下并排三层管道。

除了在环向方向上钢板库分为三个独立的环形卸料区外,钢板库在径向方向上还分为不同的卸料区,每个卸料区3~4个卸料单元,每个区的卸料单元结构形式基本一致,用来区分它们的是按照一定规则进行编排的编号。钢板库在环向方向又分为内、中、外三个环形卸料区,故整个钢板库的卸料单元又要乘以3。如直径40米的钢板库,有约40个卸料区,那么内、中、外三个环形卸料区都有约40个卸料区,那么整个钢板库库底部分就有约120个独立的卸料单元。

所有的卸料单元一端在钢板库库外壁,另一端通过预埋管道通向钢板库库中间的减压仓。这个直径3~7米的减压仓,除了其中一个方向有一个出料廊道的结构设置外,其余方向布满了来自库内的预埋管道,上中下三排,整整三圈。减压仓是一个直径3~7米,高度3~5米左右一个圆锥形状的钢结构,上部用钢板焊接而成,并有加强装置,下部与钢板库库底混凝土结构做成一体。此减压仓与出料廊道相接,出料廊道为净空两米以上,净宽1.6米以上的一个位于钢板库底部的混凝土结构廊道,廊道内部设置有出料涌管等出料设备。

3  钢板库库底设备简介

在钢板库库底,所有环形卸料区的底部最低处,密密麻麻铺设有流化棒,整体形状呈放射状。钢板库库底约50~120个卸料单元,数量的确定就是根据钢板库库中心减压仓下部排列三排预埋管道,通俗讲尽量布置更多的卸料单元,故这些卸料的预埋管道在库中心减压仓这一端排列十分致密,而到了钢板库库壁一端就稀疏的多了,因为布置区域的直径从3~7米逐渐扩大到了15~60米。

在钢板库库壁外侧,有三圈DN100的主供气管道,分别负责给内、中、外环形卸料区供应出料活化用空气。三跟主供气管道一端连接在钢板库库壁附近的高压分气包上,每根主供气管道在环形方向约均等分为13分,分别接有13DN65分供气管道,每个分供气管道是否供气通过电磁阀来控制通断。每个分供气管道又连接了3-4根子供气管道,负责给库内流化棒供气,这些供气管道通过手动球阀来调节开度。

 

image.png 

图一:内、中、外1-2区流化棒布置图

对应图二中A1B1C1A2B2C2局部剖开放大的侧面图

 

 

 


中部环形卸料区 

内部环形卸料区 
外部环形卸料区 
image.png图二:库底整体流化棒布置图


 

 

由于以上的管道布置,所有的库内流化棒都可以独立的控制是否供气,而是否供气就能决定物料是否松动、流动,所以整个库库内这约70~120个卸料单元都可以独立卸料,互不干扰。除此之外,所有的卸料单元均为从库壁直通到库中心,通根长度约20米左右,在这20米长度的方向上,又采取分段供气的方式。每个卸料单元有两个供气管道,分别独立给这个卸料单元的不同长度位置供气。在钢板库库中心的减压仓内部,也铺设有流化棒,此处流化棒起到二次活化作用,采用独立的供气气源、独立的供气管道从钢板库廊道内通过来。在减压仓与出料廊道相接的部位,设置有一台物料发送器,若干套防堵器。通向出料廊道的是一根出料涌管,出料涌管内部也设置有防堵和疏通的结构,并独立供气,独立控制通断。出料涌管直接在廊道内部通向库外。

除了钢板库库底环向布置的卸料单元之外,在减压仓仓顶还设置有一套高料位卸料装置。在钢板库库内料位远远大于钢板仓仓底部减压仓高度时,可以不开启库内的卸料系统,而开启此套装置,在能耗更小的情况下把物料卸料到中心减压仓。

流化棒是大型仓储装备中气力卸料部分的关键部件,是仓内物料卸料基本保证要素。用于气体通过,使粉料蓬松后呈流动状态的管状构件。由管坯、网套、滤布等部件组成。1、管坯:用于制造流化棒的基层钢带卷制而成的钢管。根据物料用气量和卸料要求对钢带进行冲孔,用于流化同流化棒直接接触的物料。2、网套:用于包装流化棒的外层网状金属纺织物。网套应符合GB/T 5330-2003的要求,其金属丝材料为碳钢或不锈钢,要求符合GB/T 699-2008GB/T 4240-2009的有关规定。3、滤布应符合FZ/T 64015-2009的规定。采用单、双层滤布,接头处用万能胶粘接。位置严格对应流化棒焊缝。

4  钢板库卸料流程简介

钢板库卸料时,需要有两台可以正常运转的罗茨风机,升压要求分别为98KPa74.4KPa;对于不同储存储量、不同出料量要求的钢板库可以选择不同风量的这两种罗茨风机搭配使用。其次要确保下游输送设备及环保设备已正常开启。初次入料及初次卸料应按照相关标准做严格的相关检查,检查不通过,严禁入、卸料。

首先,开启升压为78.4KPa罗茨风机,本罗茨风机负责给钢板库减压仓内部流化棒、出料涌管供风,开通此罗茨风机是为了先保证物料从减压仓内部至钢板库库外的卸料通道。其次,开启钢板库出料控制箱,此出料控制箱通过PLC控制钢板库库外电磁阀的通断。开启此出料控制箱后,钢板库库周围内、中、外三区共计39个电磁阀通过设定好的顺序进行开启或关闭,由此来控制钢板库库内某个卸料区是否供风,从而控制某个卸料区是否卸料。最后,开启升压为98KPa罗茨风机,此罗茨风机通过供气管道联通钢板库库壁旁边的高压分气包,从而联通钢板库库外围三根供气管道。

升压98KPa的罗茨风机带来的高压风,通过供气管道输送到钢板库库壁旁边的分气包,分气包又联通钢板库外围的三根DN100的主供气管道,供气管道首先充满了高压风。正常情况下,出料控制箱首先控制1卸料区(对应图二中A1B1C1位置)内、中、外三个环形卸料区的电磁阀同时打开,其他区电磁阀关闭,此时1卸料区内、中、外三个环形卸料区内部流化棒同时供风,使得1卸料区从库壁到中心减压仓位置整个扇形面底部物料活化、松动,然后进入中心减压仓内部。进入中心减压仓内部的物料通过升压为78.4KPa罗茨风机吹向减压仓底部流化棒带来的高压风,进行二次沸腾活化、均化。之后通过出料涌管前端的物料发送器发送到出料涌管,在出料涌管内部经过水平低压浓相气力输送钢板库半径的长度,到达钢板库库外。 1卸料区出料一定时间后,顺时针旋转至2卸料区,以此类推。

之所以选择升压98KPa的罗茨风机用来钢板库库内供风,选择升压为78.4KPa罗茨风机用来减压仓二次沸腾活化、均化及输送供风,是因为物料气力输送倾向于从高压到低压流动,减压仓内部压力低于钢板库库内压力,所以物料很顺畅的从钢板库库内卸入减压仓,而钢板库外围下游设备又要比减压仓内部压力更低(一般为大气压力或微负压),所以钢板库中心减压仓内的物料出库输送也会比较顺畅。

钢板库库内底板与水平面的夹角为17°,此角度也是钢板库物料从库内输送至中心减压仓预埋管道的角度。17°经过多方实验可以保证物料在通气状态下容易活化、流动,而不通气状态下又不会自由流动。所以,在不通气的状态之下,钢板库库中心减压仓内部物料是不会自动进入的,故中心减压仓可以进人检修。此处的设置可以让钢板库在减压仓内部就完成检修维护,而不必去清理整个钢板库库内物料。

5  结论及典型案例

从以上的结构布置、设备布置以及出料流程可知, “单廊道多点、流化重力式”出料系统相对传统的出料形式的优点主要体现在1,具有更多的分区,都可以独立出料,最大限度的减少了物料死区;2,把储存库从周向分成不同的扇形区域,分别循环出料,减少了气化风机风量从而减少能耗;3,每一个分区都可以独立控制进风,进而对出料量的调整更加精准;4,分区增多以及扇形分区单独出料从根本上减少了偏库的可能,提高了钢板仓这种薄壁容器的安全性;5,扇形分区以及物料出料到中心减压仓之后再出库的流程使得这套系统具备了均化效果。

项目名称

冀东水泥吉林公司

新疆青松建材有限公司

河北沧州临港金隅水泥有限公司

张家口金隅水泥

皖能合肥发电有限公司

太钢粉煤灰综合利用有限公司

钢板库储量

2x5万吨

12x1万吨

6x1万吨

2x11.6万立方

2x5万立方

11.6万立方

投入使用时间

2009.11

2012.12

2009.12

2014.11

2013.12

2013.12

存储物料

水泥

水泥

水泥

粉煤灰

粉煤灰

粉煤灰

分区数量

39

16

16

51

39

51

售后反馈

运行良好

运行良好

运行良好

运行良好

运行良好

运行良好

钢板库出料系统规格

Φ40

双区

Φ30

双区

Φ30

双区

Φ60

双区

Φ44.5

双区

Φ60

双区

出料量

200

100

150

150

250

150

 

参考文献

[1] 刘栓金.我国大型粉煤灰钢板仓储存工艺与输送技术的应用[J].粉煤灰,2013(2)4-7.


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