第4章-生料均化技术(水泥工艺学精品课程)

一、基本概念：（一）、物料的均化1、均化：通过采用一定的工艺措施，达到降低物料的化学成分波动振幅，使物料的化学成分均匀一致的过程。2、均化的意义：均化是保证熟料质量、产量及降低消耗的基本措施和前提条件，也是稳定出厂水泥质量的重要途径。3.生料的均化：粉磨后的生料通过合理搭配或气力搅拌等方式，使其成分趋于均匀一致的过程。2第四章生料均化技术1、标准偏差S=21)(11niixxnS——标准偏差（%）n——试样总数或测量次数，一般不应少于20~30个xi——物料中某成分的各次测量值，xi~xn——各次测量值的平均值，即x=xniixn11标准偏差是一项表示物料成分均匀性的指标，其值越小，成分越均匀。（二）、评价物料均匀性的指标2、变异系数：3、均化效果：%100xSCV出进SSH变异系数：表示物料成分的相对波动情况，变异系数越小成分的均匀性越好。均化前物料的标准偏差与均化后物料的标准偏差之比H越大，表示均化效果越好4、合格率：指若干个样品在规定质量标准上下限之内的百分率。可以反映物料成分的均匀性，但不能反映全部样品的波动幅度及其成分分布特性。原料矿山的搭配开采与搭配使用原料的预均化配料控制及生料粉磨生料均化。均化环节：生料制备系统内各环节平均均化周期①（h）均化效果均化完成工作量比例（%）矿山8~168＜10预均化堆场2~87~1035~40生料磨1~101~20~15生料均化库0.5~47~15~40①为各环节的生料累计平均值达到允许的目标值时所需的运转时间最后一环均化任务的40%生料浆的均化和生料粉的均化生料制备系统各环节功能和工作量机械均化气力均化多库搭配机械倒库间歇式双层式连续式多料流式投资省，操作简便，均化效果差小厂，立窑厂均化效果好，投资高大厂均化在封闭的圆库内完成二、均化方式20世纪50年代前,主要靠机械倒库,动力消耗大,均化效果不好.因生料浆易于搅匀，当时积极发展湿法生产。50年代初期，间歇式空气搅拌库开始迅速发展；60年代，双层库（上层搅拌库，下层储存库）出现；70年代德国缪勒、伊堡、克拉得斯·彼特斯等公司研究开发了多种连续式均化库，随后伊堡、伯力休斯、史密斯公司又研发了多料流式均化库。生料均化库的发展20世纪50年代以前，多采用多库搭配方式，均化效果很差；70年代邯郸等厂采用了间歇式空气搅拌库；80年代淮海厂曾采用双层库；连续式均化库由天津水泥工业设计研究院前身邯郸设计所于70年代末期研发成功，80年代首先在江西厂2000t/d新型干法生产线上应用；80年代初期投产的冀东、宁国等厂引进了连续式及多料流式均化库。90年代以来，天津、南京等设计部门均研发了各具特点的多料流式均化库。我国生料均化库的发展（干法）多库搭配均化库骨四个组成，编成两组，交替进料，交替均化，交替排料。机械倒库（漏斗均化及多库搭配）几个库中的生料按一定的比例释放，再回到这几个库中。（一）、机械均化系统1、组成：生料搅拌库（一般设两个以上）、储存库（一般设一个，但容积较大）。2、特点：均化效果（H）高，但耗电量大，多库间歇作业。3、均化原理：压缩空气经库底充气装置的透气层进入库内的料层，使库内料粉松动并呈流态化。库底充气装置各区按一定规律改变进气压力或进气量，会使已呈流态化的粉料也按同样的规律产生上下翻滚和激烈搅拌，从而使全库生料得到充分混合，最终达到成分均匀一致的目的。（二）间歇式均化库4、充气装置（充气箱）：（1）形式：扇形、环形、条形等，如图：（2）充气装置示意图：其透气层材质：陶瓷多孔板、水泥多孔板、涤纶或尼龙等化纤织物。（二）间歇式均化库形式：扇形、环形、条形等其透气层材质：陶瓷多孔板、水泥多孔板、涤纶或尼龙等化纤织物①、强气充气法：先在全区域同时低压充气10~15min，使库内生料膨胀，然后在充气区通入足够的压缩空气，其余区不充气，每隔10~15min轮换一次，如此重复，直至库内生料均匀性符合要求。②、强弱充气法：先在全区域同时充入强气约15min左右使物料流态化，然后改为一区充强气（约占总空气量的75%），其余区充弱气（约占25%），每隔10~20min依次轮换，循环一周或两周。（3）充气方式：①、确保足够的充气量、充气压力②、努力提高出磨生料的合格率③、做好搅拌前入库生料的调配工作④、入搅拌库生料水分在1.0%以下⑤、搅拌库中生料料高不宜超过库直筒高度的75%⑥、充气搅拌时间不宜过长。5、均化工艺控制及应注意的问题1、主要是采用空气搅拌及重力作用下产生的“漏斗效应”（或称鼠穴效应），使生料粉向下落降时切割尽量多层料面予以混合。同时，在不同流化空气的作用下，使沿库内平行料面发生大小不同的流化膨胀作用，有的区域卸料，有的区域流化，从而使库内料面产生径向倾斜，进行径向混合均化。即有三种均化作用：空气搅拌、重力均化、径向混合（三）、连续式生料均化系统2、类型：（1）、串联式均化系统（2）、混合室或均化室均化库（3）、多料流式均化库（目前使用最广泛）（三）、连续式生料均化系统连续式均化系统（4.19）双层式均化库（4.20）一般上层是多个空气搅拌库,下层为储存库.此库20世纪60年代研发,70年代在国外应用较多,80年代后渐被淘汰.特点:高度高(一般60~70m),土建造价高,上下操作不方便.（1）、串联式均化系统特点兼备储存与均化功能.均化原料系采用库内”平铺直取”与混合室或均化室内空气搅拌相结合.库顶中心设有生料分配器,使入库料在库内基本呈水平分散分布,进料的同时卸料.（2）、混合室或均化室均化库库底部设置混合室或均化室,环形区呈圆锥形斜面,向库中心倾斜.环形区内分8个小区布置充气装置,并由空气分配阀轮流充气,使生料膨松活化,向中央的混合室或均化室流动.使每个活化生料区向下卸料时产生重力均化;进混合室或均化室后再由空气进行搅拌均化.均化效果高.（2）、混合室或均化室均化库混合室库和均化室库的区别主要是搅拌室的形状与容积大小.库内结构较复杂,充气装置及空气搅拌室维修困难,生料卸空率低,电耗较大.目前已渐被多料流式均化库代替.（2）、混合室或均化室均化库锥形混合室均化库原理:侧重于库内的重力混合作用,基本不用或减小气力均化作用,以简化设备和节省电力。多数库底增设一个小型搅拌仓。（3）、多料流式均化库类型IBAU中心室库伯力休斯MF库史密斯CF库中国TJ-TP型库中国NC型库等库底中心设置一个大型圆锥库壁与圆锥之间形成环形区，分成6~8个充气区，由6~8个流量控制阀门控制卸料量，生料经斜槽进入库底中心的搅拌仓内。生料入库装置类似混合室均化库，由分料器和辐射形空气斜槽将生料基本平行地铺入库内。生料在库内既有重力混合又有径向混合，中心室有少量空气搅拌。均化效果较好，电力消耗较小，库内物料卸空率较高。IBAU中心室库CF库生料入库方式为单点进料库底分为7个卸料区域，每区由6个三角形充气区组成，因而共有6×7=42个三角形充气区。每个三角形充气区的充气箱都是独立的。每个卸料区中心有个出料孔，上边由减压锥覆盖。卸料孔下部与卸料阀及空气斜槽相联，将生料送到库底中央的小混合室中。史密斯CF库库下小混合室由负荷传感器支撑，以此控制料位及卸料的开停。库底的42个三角形充气箱充气卸料由设定的计算机软件控制，使库内卸料形成的42个漏斗流，按不同流量卸料，以便使物料产生重力纵向均化的同时，产生径向混合均化。一般保持3个卸料区同时卸料，进入库下小型混合室后有搅拌混合作用。库内结构较复杂，充气管路多，自动化水平高，维修较困难史密斯CF库库顶设有生料分配器及输送斜槽，库底为锥形，略向中心倾斜，库底设有一个容积较小的中心室，其上部与库底的连接处四周开有许多入料孔。中心室与均化库壁之间的库底分为10~16个充气区。每区装设2~3条装有充气箱的卸料通道。通道上沿径向铺有若干块盖板，形成4~5个卸料孔。卸料时，充气装置向两个相对区轮流充气，以使上方出现多个漏斗凹陷，漏斗沿直径排成一列，随着充气变换使漏斗物料旋转，从而使物料在库内产生重力混合，径向混合。伯力休斯MF库库下中心室连续充气，再进行搅拌均化。改进型MF库：库底设置一个大型圆锥，每个卸料口上部设置减压锥。即可使土建结构更加合理，又可减轻卸料口的料压，改善物料流动情况。伯力休斯MF库库内底部设置大型圆锥结构，将混合搅拌室移到库外，减少库内充气面积。圆壁与圆锥体周围的环形空间分为6个卸料大区，12个充气小区，每个充气小区向卸料口倾斜，斜面上装充气箱，各区轮流充气。并在卸料区上部设置减压锥。由库中心的两个对称卸料口卸料。出库生料可经手动、气动、电动流量控制阀将生料输送到计量小仓，小仓集混料、称量、喂料于一体。这个带称重传感器的小仓，由内外筒组成。内筒壁开有孔洞，进入计量仓外筒的生料与内筒生料会产生交换，并在内仓经搅拌后卸出。库顶设有溢流式生料分配器。中国TJ-TP型库库顶多点下料，平铺生料。库内设有锥形中心室，库底分18个区，中心室内为1~10区，中心室与库壁的环形区为11~18区。生料从外环形区进入中心室，再从中心室卸入库下称重小仓。向中心室进料时，外环区充气箱仅对11~18区中的一个区充气。物料进入中心仓后，在减压锥的减压作用下，中心区1~8区也轮流充气，并同外环区充气相对应，使进入中心区生料能迅速膨胀、活化及混合均化。9~10区一直充气，进行活化卸料。卸料主要通过一根溢流管进行，保证物料不会在中心仓短路。库内中心仓未设料位计，而是通过充气管道上的压力测量反映中心仓内料位状况。中国NC型库IBAU中心室库史密斯CF库中国TJ-TP型库中国NC型库等主要是采用空气搅拌及重力作用下产生的“漏斗效应”（或称鼠穴效应），使生料粉向下落降时切割尽量多层料面予以混合。同时，在不同流化空气的作用下，使沿库内平行料面发生大小不同的流化膨胀作用，有的区域卸料，有的区域流化，从而使库内料面产生径向倾斜，进行径向混合均化。即有三种均化作用：空气搅拌、重力均化、径向混合生料均化原理（气力均化）不同类型均化库，都是利用三种均化作用原理进行匹配设计的不同类型的均化库均化效果高低、电力消耗大小等，关键在于三种均化作用匹配和利用技术水平的高低。不同的匹配方式，就要求均化库有不同的结构、设备、控制装置和软件。充气装置发生漏泄、堵塞、配气不匀等；生料物性与设计不符，如含水量、颗粒大小发生变化等；压缩空气压力不足或含水量大等；机电故障；无法控制的其他因素，如库内贮量、出入库物料流量、进库物料成分波动周期等。影响均化效果的常见因素生产中，经常出现充气系统“空气短路”、充气装置失修、生料出现库内死角、卸空率低等问题，从而影响均化效果。因此要做到：正确选型；保证施工质量；经常维护和定期检修。影响均化效果的常见因素常见的问题：充气系统9包括管路、充气箱漏气）充气无力，无法进行均化；多孔料发生碎裂、微孔堵塞，空气有短路，局部有堵塞，全库无效吹气；卸料口多孔材料常常发生吹掉、撕裂，造成出料不畅或无法出料事故；多孔材料被压断、挤裂从而生料倒灌，甚至进入主风管道，再返吹入其他充气箱，致使全部充气系统失效。充气装置故障影响及防止措施应采取的防止措施：保证充气箱与管道金属材料与非金属材料连接部分密封可靠；充气箱要有足够强度，保证耐久性和不变形；安装前要进行单体防漏水压试验；安装后要进行总体防漏检验。影响均化效果的常见因素防止多孔材料断列、撕裂，防止被压缩空气中的水分及油滴堵塞微孔。充气材料要整体铺搭，避免多块搭接。同时要保证充气材料与充气箱体边缘的严密性与可靠性。影响均化效果的常见因素1、管理好空气过滤装置，防止压缩空气中水分含量过大或含有微粒，造成充气材料堵塞；2、应配备多台空压机就近供气，防止管道过长，阻力大，影响供气效果；3、风源的风量风压要力求稳定，满足均化要求。压缩空气或高压风质量变化的影响及防止措施常见的故障：库顶喂料系统堵塞；库底下料器卡死；库底