一種粉狀物料存儲及出料工藝

白正勇

(山東華建倉儲裝備科技股份有限公司，山東 聊城 252400)

摘要：介紹了一種新型粉狀物料存儲及出料工藝，本種出料工藝目前在水泥和粉煤灰新建儲庫之中應用廣泛,主要優點是在環向分區出料并且在徑向也分區出料，從而從理論上解決了大型儲存庫出料容易有死區的問題。在實際應用中，環向和徑向共計把庫內分成幾十至上百個部分，有其中極少部分不能出料的情況，也可以單獨處理和檢修，或者單獨關閉不影響其他部分。

關鍵詞：鋼板倉，水泥存儲，水泥出料

中圖分類號：TQ172.6+83 TU249    文獻標志碼：B

1  前言

隨著水泥行業5000t/d甚至10000t/d熟料生產線、火力發電行業百萬千瓦機組遍地投入運行，市場上對于水泥、粉煤灰這種粉狀物料產品的存儲需求也日漸突出。若存儲更多物料，無非兩個途徑，1，增大儲存庫單庫容積；2，增加儲存庫數量。由于增加儲存庫數量會相應增加入料、出料等上下游工藝設備，也會大幅增加占地面積，所以增大單庫容積是最經濟合理的增大總儲量的方法。增大單庫容積意味著庫本體直徑和高度均大幅增加，大直徑儲存庫帶來一系列出料方面的新問題，需要采用更新的出料形式來解決。并且隨著庫容的增大，出料系統的重要性也更加凸顯，試想庫內5萬噸水泥、粉煤灰出不來將會是多大問題。本文就“單廊道多點、流化重力式”出料系統做簡要描述。

2  粉狀物料儲存庫庫底結構形式簡介

由于施工周期短、成本低、可回收等優點，近年來新建粉狀物料儲存庫已多為焊接式鋼板筒倉。焊接式鋼板筒倉是指采用焊接方式拼接而成的、平面為圓形，用于儲存水泥或粉煤灰等粉狀物料的落地直筒式鋼板筒倉。我國大型鋼板倉的應用是從2007年開始，最初應用于水泥行業，從2008年逐步應用到粉煤灰存儲領域^[1]。“單廊道多點、流化重力式”出料系統是隨著大型鋼板庫的誕生應運而生的一種新型出料形式，隨著粉狀物料儲存庫直徑的日益增大，傳統的出料系統越來越無法滿足需要，國內的幾大水泥設計院以及有研發能力的鋼板倉廠家都有開發自己的出料系統，最終市場上就形成了幾種新型出料系統并存的局面，“單廊道多點、流化重力式”出料系統就是其中應用最廣泛的一種。

采用“單廊道多點、流化重力式”出料系統的鋼板庫庫底結構形式整體呈一個空心倒圓臺形狀，庫底板環形卸料區與水平面呈17°的夾角（相當于圓臺內壁與水平面呈17°夾角），庫底主體結構形式為底部直徑3~7米（此尺寸為底部減壓倉壁）、頂部直徑15~60米（此尺寸為鋼板庫直徑），側面角度17°的倒圓臺內壁。鋼板庫庫中心設置一個直徑3~7米的減壓倉，從減壓倉設置有一條出料廊道直通到鋼板庫外部，此出料廊道從鋼板庫正中心減壓倉開始至鋼板庫庫壁處結束，并與庫外廊道相連。

從鋼板庫庫中心減壓倉倉壁到鋼板庫外壁的方向上，共分為2~3個環形卸料區，φ36米以下通常采用2個環形卸料區，φ36米以上通常采用3個環形卸料區，從中心到庫壁分別為內部環形卸料區，中部環形卸料區和外部環形卸料區。其中內部環形卸料區直接通過底部預埋長度約600mm、直徑DN250的管道與中心減壓倉相通，中部環形卸料區通過底部預埋長度約7500mm、直徑DN250的管道與中心減壓倉相通，外部部環形卸料區通過底部預埋長度約13000mm、直徑DN250的管道與中心減壓倉相通。內部環形卸料區卸料單元為倒圓臺形狀的17°鋼板庫混凝土底板上預埋DN250半開鋼管，半開鋼管上面鋪設流化棒，內部環形卸料區距離鋼板庫庫中心4米左右以內，為基礎倒圓臺狀結構直接卸料到中心減壓錐；內部環形卸料區距離鋼板庫庫中心4米左右以外（直至中部、外部環形卸料區）在倒圓臺狀結構基礎上，又用磚或者粉煤灰砌塊等填充材料砌出50°斜坡的倒料堆，并用素混凝土找平。這些倒料錐的最低處，預埋DN250半開管，鋪設流化棒；這些倒料錐的最高處，直接鋪設有流化棒。中部環形卸料區及外部部環形卸料區卸料單元為倒圓臺形狀的17°鋼板庫混凝土底板上預埋DN250半開鋼管，并在半開鋼管兩側用磚或者粉煤灰砌塊等填充材料砌出50°斜坡的倒料堆，并用素混凝土找平，半開鋼管上面鋪設流化棒。由于這些倒料堆的存在，鋼板庫庫內底部在17°倒圓臺斜坡的基礎上仍然是高低不平的，大大增加了物料的卸料面積。其中中部環形卸料區的半開管道在經過內部環形卸料區時，變成封閉管道預埋在內部環形卸料區下部；外部環形卸料區的半開管道在經過中、內部環形卸料區時，變成封閉管道預埋在中、內區的下部，內、中、外環形卸料區卸料通道相互獨立互不干涉，并在中心減壓倉倉壁下部分別呈上、中、下并排三層管道。

除了在環向方向上鋼板庫分為三個獨立的環形卸料區外，鋼板庫在徑向方向上還分為不同的卸料區，每個卸料區3~4個卸料單元，每個區的卸料單元結構形式基本一致，用來區分它們的是按照一定規則進行編排的編號。鋼板庫在環向方向又分為內、中、外三個環形卸料區，故整個鋼板庫的卸料單元又要乘以3。如直徑40米的鋼板庫，有約40個卸料區，那么內、中、外三個環形卸料區都有約40個卸料區，那么整個鋼板庫庫底部分就有約120個獨立的卸料單元。

所有的卸料單元一端在鋼板庫庫外壁，另一端通過預埋管道通向鋼板庫庫中間的減壓倉。這個直徑3~7米的減壓倉，除了其中一個方向有一個出料廊道的結構設置外，其余方向布滿了來自庫內的預埋管道，上中下三排，整整三圈。減壓倉是一個直徑3~7米，高度3~5米左右一個圓錐形狀的鋼結構，上部用鋼板焊接而成，并有加強裝置，下部與鋼板庫庫底混凝土結構做成一體。此減壓倉與出料廊道相接，出料廊道為凈空兩米以上，凈寬1.6米以上的一個位于鋼板庫底部的混凝土結構廊道，廊道內部設置有出料涌管等出料設備。

3  鋼板庫庫底設備簡介

在鋼板庫庫底，所有環形卸料區的底部最低處，密密麻麻鋪設有流化棒，整體形狀呈放射狀。鋼板庫庫底約50~120個卸料單元，數量的確定就是根據鋼板庫庫中心減壓倉下部排列三排預埋管道，通俗講盡量布置更多的卸料單元，故這些卸料的預埋管道在庫中心減壓倉這一端排列十分致密，而到了鋼板庫庫壁一端就稀疏的多了，因為布置區域的直徑從3~7米逐漸擴大到了15~60米。

在鋼板庫庫壁外側，有三圈DN100的主供氣管道，分別負責給內、中、外環形卸料區供應出料活化用空氣。三跟主供氣管道一端連接在鋼板庫庫壁附近的高壓分氣包上，每根主供氣管道在環形方向約均等分為13分，分別接有13個DN65分供氣管道，每個分供氣管道是否供氣通過電磁閥來控制通斷。每個分供氣管道又連接了3-4根子供氣管道，負責給庫內流化棒供氣，這些供氣管道通過手動球閥來調節開度。

圖一：內、中、外1-2區流化棒布置圖

對應圖二中A1、B1、C1，A2、B2、C2局部剖開放大的側面圖

由于以上的管道布置，所有的庫內流化棒都可以獨立的控制是否供氣，而是否供氣就能決定物料是否松動、流動，所以整個庫庫內這約70~120個卸料單元都可以獨立卸料，互不干擾。除此之外，所有的卸料單元均為從庫壁直通到庫中心，通根長度約20米左右，在這20米長度的方向上，又采取分段供氣的方式。每個卸料單元有兩個供氣管道，分別獨立給這個卸料單元的不同長度位置供氣。在鋼板庫庫中心的減壓倉內部，也鋪設有流化棒，此處流化棒起到二次活化作用，采用獨立的供氣氣源、獨立的供氣管道從鋼板庫廊道內通過來。在減壓倉與出料廊道相接的部位，設置有一臺物料發送器，若干套防堵器。通向出料廊道的是一根出料涌管，出料涌管內部也設置有防堵和疏通的結構，并獨立供氣，獨立控制通斷。出料涌管直接在廊道內部通向庫外。

除了鋼板庫庫底環向布置的卸料單元之外，在減壓倉倉頂還設置有一套高料位卸料裝置。在鋼板庫庫內料位遠遠大于鋼板倉倉底部減壓倉高度時，可以不開啟庫內的卸料系統，而開啟此套裝置，在能耗更小的情況下把物料卸料到中心減壓倉。

流化棒是大型倉儲裝備中氣力卸料部分的關鍵部件，是倉內物料卸料基本保證要素。用于氣體通過，使粉料蓬松后呈流動狀態的管狀構件。由管坯、網套、濾布等部件組成。1、管坯:用于制造流化棒的基層鋼帶卷制而成的鋼管。根據物料用氣量和卸料要求對鋼帶進行沖孔，用于流化同流化棒直接接觸的物料。2、網套:用于包裝流化棒的外層網狀金屬紡織物。網套應符合GB/T 5330-2003的要求，其金屬絲材料為碳鋼或不銹鋼,要求符合GB/T 699-2008及GB/T 4240-2009的有關規定。3、濾布應符合FZ/T 64015-2009的規定。采用單、雙層濾布，接頭處用萬能膠粘接。位置嚴格對應流化棒焊縫。

4  鋼板庫卸料流程簡介

鋼板庫卸料時，需要有兩臺可以正常運轉的羅茨風機，升壓要求分別為98KPa，74.4KPa；對于不同儲存儲量、不同出料量要求的鋼板庫可以選擇不同風量的這兩種羅茨風機搭配使用。其次要確保下游輸送設備及環保設備已正常開啟。初次入料及初次卸料應按照相關標準做嚴格的相關檢查，檢查不通過，嚴禁入、卸料。

首先，開啟升壓為78.4KPa羅茨風機，本羅茨風機負責給鋼板庫減壓倉內部流化棒、出料涌管供風，開通此羅茨風機是為了先保證物料從減壓倉內部至鋼板庫庫外的卸料通道。其次，開啟鋼板庫出料控制箱，此出料控制箱通過PLC控制鋼板庫庫外電磁閥的通斷。開啟此出料控制箱后，鋼板庫庫周圍內、中、外三區共計39個電磁閥通過設定好的順序進行開啟或關閉，由此來控制鋼板庫庫內某個卸料區是否供風，從而控制某個卸料區是否卸料。最后，開啟升壓為98KPa羅茨風機，此羅茨風機通過供氣管道聯通鋼板庫庫壁旁邊的高壓分氣包，從而聯通鋼板庫庫外圍三根供氣管道。

升壓98KPa的羅茨風機帶來的高壓風，通過供氣管道輸送到鋼板庫庫壁旁邊的分氣包，分氣包又聯通鋼板庫外圍的三根DN100的主供氣管道，供氣管道首先充滿了高壓風。正常情況下，出料控制箱首先控制1卸料區（對應圖二中A1、B1、C1位置）內、中、外三個環形卸料區的電磁閥同時打開，其他區電磁閥關閉，此時1卸料區內、中、外三個環形卸料區內部流化棒同時供風，使得1卸料區從庫壁到中心減壓倉位置整個扇形面底部物料活化、松動，然后進入中心減壓倉內部。進入中心減壓倉內部的物料通過升壓為78.4KPa羅茨風機吹向減壓倉底部流化棒帶來的高壓風，進行二次沸騰活化、均化。之后通過出料涌管前端的物料發送器發送到出料涌管，在出料涌管內部經過水平低壓濃相氣力輸送鋼板庫半徑的長度，到達鋼板庫庫外。 1卸料區出料一定時間后，順時針旋轉至2卸料區，以此類推。

之所以選擇升壓98KPa的羅茨風機用來鋼板庫庫內供風，選擇升壓為78.4KPa羅茨風機用來減壓倉二次沸騰活化、均化及輸送供風，是因為物料氣力輸送傾向于從高壓到低壓流動，減壓倉內部壓力低于鋼板庫庫內壓力，所以物料很順暢的從鋼板庫庫內卸入減壓倉，而鋼板庫外圍下游設備又要比減壓倉內部壓力更低（一般為大氣壓力或微負壓），所以鋼板庫中心減壓倉內的物料出庫輸送也會比較順暢。

鋼板庫庫內底板與水平面的夾角為17°，此角度也是鋼板庫物料從庫內輸送至中心減壓倉預埋管道的角度。17°經過多方實驗可以保證物料在通氣狀態下容易活化、流動，而不通氣狀態下又不會自由流動。所以，在不通氣的狀態之下，鋼板庫庫中心減壓倉內部物料是不會自動進入的，故中心減壓倉可以進人檢修。此處的設置可以讓鋼板庫在減壓倉內部就完成檢修維護，而不必去清理整個鋼板庫庫內物料。

5  結論及典型案例

從以上的結構布置、設備布置以及出料流程可知， “單廊道多點、流化重力式”出料系統相對傳統的出料形式的優點主要體現在1，具有更多的分區，都可以獨立出料，最大限度的減少了物料死區；2，把儲存庫從周向分成不同的扇形區域，分別循環出料，減少了氣化風機風量從而減少能耗；3，每一個分區都可以獨立控制進風，進而對出料量的調整更加精準；4，分區增多以及扇形分區單獨出料從根本上減少了偏庫的可能，提高了鋼板倉這種薄壁容器的安全性；5，扇形分區以及物料出料到中心減壓倉之后再出庫的流程使得這套系統具備了均化效果。

參考文獻

[1] 劉栓金.我國大型粉煤灰鋼板倉儲存工藝與輸送技術的應用[J].粉煤灰，2013(2)：4-7.

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