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1、第三章 原、燃料预均化与生料均化3.1 预均化的基本原理预均化的基本原理 原料预均化原料预均化19051905年首先用于美国的钢铁工业，年首先用于美国的钢铁工业，19591959年用于水泥工业，年用于水泥工业，19651965年法国拉法基水泥集年法国拉法基水泥集团又用于对石灰石及黏土两种组分预配料，都取团又用于对石灰石及黏土两种组分预配料，都取得了良好效果。随后，在许多国家，特别是原料得了良好效果。随后，在许多国家，特别是原料资源少、品位低的国家广泛应用。目前来看，预资源少、品位低的国家广泛应用。目前来看，预均化技术是水泥工业充分利用低品位资源，保证均化技术是水泥工业充分利用低品位资源，保证可
2、持续发展的有效途径，是水泥窑系统稳定、优可持续发展的有效途径，是水泥窑系统稳定、优质高产、长期安全运转的技术保证。质高产、长期安全运转的技术保证。（1） 预均化的基本原理及功能预均化的基本原理及功能 水泥生产需要大量的原材料，为了保证生产水泥生产需要大量的原材料，为了保证生产过程的连续性，要求原料有一定的储存量，这些过程的连续性，要求原料有一定的储存量，这些原料进厂后，先在堆场内储存，然后再取出进入原料进厂后，先在堆场内储存，然后再取出进入配料系统。简单的储、取过程，只发挥了储库或配料系统。简单的储、取过程，只发挥了储库或堆场的一个功能，就是储存的功能。预均化技术堆场的一个功能，就是储存的功能
3、。预均化技术就是在原料的存、取过程中运用科学的堆取料技就是在原料的存、取过程中运用科学的堆取料技术，实现原料的初步均化，使原料堆场同时具备术，实现原料的初步均化，使原料堆场同时具备储存与均化的双重功能。储存与均化的双重功能。 原料预均化的基木原理可以简单形象地描述为“平铺直取”，就是在原料堆放时，由堆料机连续地把进来的物料，按一定的方式堆成尽可能多的相互平行、上下重叠、厚薄一致的料层，而在取料时，则通过选择与堆料方式相适应的取料机和取料方式，在垂直于料的方向上，同时切取所有料层，这样在取料的同时完成了物料的混合均化，起到了预均化的作用。 （2）原料预均化的技术经济意义： a.有利于稳定水泥窑入
4、窑生料成分稳定 b.有利于扩大资源利用范围 c.有利于利用矿山夹层废石，扩大矿山使用年限 d.满足矿山储存及均化双重要求，节约建设投资 20世纪80年代以来，原料预均化技术随着新型干法水泥生产的发展，得到广泛的应用。3.2 预均化效果的评价方法n n1 样品的波动幅度 例：两组石灰石的碳酸钙含量在90%94%之间，合格率均为60%.每组10个样品的检测结果为：第一组样品平均值第一组样品平均值第一组样品平均值第一组样品平均值:92.58%:92.58%第二组样品平均值第二组样品平均值第二组样品平均值第二组样品平均值:92.03%:92.03%样样样样品品品品1 12 23 34 45 56 67
5、 78 89 91010一一一一组组组组99.599.593.893.894.094.090.290.293.593.586.286.294.094.090.390.398.998.985.485.4二二二二组组组组94.194.193.993.992.592.593.593.590.290.294.894.890.590.589.589.591.591.589.989.92 样本均值、标准偏差和波动范围（1）样本均值： 上述两组石灰石数据的平均X为92.58和92.03（2）标准偏差：）标准偏差：式中：式中：S S样本的标准偏差（样本的标准偏差（%）；）； n n 数据数量；数据数量； x
6、xi i物料中某成分的各次测量值，物料中某成分的各次测量值，x xi ix xn n； x x样本均值；样本均值； 标准偏差是一项表示物料成分均匀性的指标标准偏差是一项表示物料成分均匀性的指标标准偏差值越小，物料的成分越均匀。标准偏差值越小，物料的成分越均匀。.（3）波动范围）波动范围 上例两组石灰石数据的上例两组石灰石数据的R1和和R2各为各为5.01%和和2.15%。小结n n水泥厂的各种质量检测数据一般均呈正态分布规律，故在求得样本均值和标准偏差之后，可以简要理解为：（a）标准偏差越小，成分越均匀；（b）标准偏差直接表示波动幅度，单位为原统计数据所用单位；（c）标准偏差同样本均值共同表示
7、以均值为基础的波动范围；（d）在全部数据中，以均值为中心，S范围的数据占总数据68.3%，2S范围内的数据占总数据的95.4%，3S范围内的数据占总数据的99.7%;（e）标准偏差S可以相互比较，如前述两组石灰石，S1=4.68,S2=1.96,则第一组的波动幅度比第二组大2.39倍。（4）均化效果计算）均化效果计算H=SH=Sb1b1/S/Sb2b2式中：式中：H H均化效果，单位为倍数；均化效果，单位为倍数；S Sb1b1均化前进料的标准偏差；均化前进料的标准偏差；S Sb2b2均化后进料的标准偏差；均化后进料的标准偏差；一般水泥生产中，原燃料预均化堆场的均化效果可一般水泥生产中，原燃料预
8、均化堆场的均化效果可达达，最高可达；经预均化后石灰石，最高可达；经预均化后石灰石含量的标准偏差最好可达含量的标准偏差最好可达 左右。左右。.预均化堆场的类型预均化堆场的类型预均化堆场按功能可分为三种类型：1原料预均化堆场2预配料堆场3 配料堆场 （1）原料预均化堆场）原料预均化堆场 预均化堆场是将成分波动较大的单一品种物料石灰石、原煤等，以一定的堆取料方式在堆场内混合均化，使其出料成分均匀稳定。这种堆场应用最为普遍，如石灰石堆场、原煤堆场等。 （2）预配料堆场）预配料堆场 预配料堆场是将成分波动较大的两种或两种以上原料，按一定的配合比例进入堆场，经混合均化，使其出料成分均匀，并基木符合下一步配
9、料要求。如石灰石、黏土预配料堆场。 （3）配料堆场）配料堆场 配料堆场是将全部品种的原料，按照配料要求，以一定的比例进入堆场，经过混合均化，在出料时达到成分均匀稳定，并且完全符合生料成分要求。这种堆场由于具有完全的配料功能，须具备完善的取样、试样处理、在线快速分析等手段，比较复杂，一般很少用。. 原料预均化堆场的选用条件原料预均化堆场的选用条件 水泥工业生产中，判断是否需要建设预均化堆场，可根据原料成分波动及生产要求条件确定。 (1)根据工艺要求确定根据工艺要求确定 例如：大型预分解窑生产线，对生料的波动限制较严，一般要求生料进料CaCO3标准偏差不大于0.2%，因此，当进料石灰石CaCO3标
10、准偏差大于3%，而其他原料如粘土，煤的成分波动也较大时，就应该考虑采用石灰石预均化堆场。(2)按原料进料的成分波动范围确定 当成分波动范围R10%时,表示原料波动较大，则必须建设预均化堆场。 (3) 结合原料矿山的具体情况统一考虑结合原料矿山的具体情况统一考虑 如：矿山的覆盖层厚薄、喀斯特发育情况、裂隙土和夹层的多少,低品位矿山的数量和位置等因素。3.5 煤炭预均化堆场的选用条件煤炭预均化堆场的选用条件 水泥企业遇到煤炭质量波动时，亦应该考虑水泥企业遇到煤炭质量波动时，亦应该考虑建设预均化堆场。尤其在市场供应煤炭矿点难以稳建设预均化堆场。尤其在市场供应煤炭矿点难以稳定、煤炭灰分波动在定、煤炭灰
11、分波动在5%5%时，建设预均化堆场即有时，建设预均化堆场即有必要。也有的学者认为：预分解窑单位熟料热耗低，必要。也有的学者认为：预分解窑单位熟料热耗低，煤灰在窑、炉掺入比较均匀，灰分有些波动影响不煤灰在窑、炉掺入比较均匀，灰分有些波动影响不会太大，但是灰分往往又同煤的热值及挥发份含量会太大，但是灰分往往又同煤的热值及挥发份含量密切相联。如果煤粉热值及挥发份波动较大，则对密切相联。如果煤粉热值及挥发份波动较大，则对预分解窑均衡稳定生产十分不利。预分解窑均衡稳定生产十分不利。 因此，当煤炭供应矿点得不到保证，需结合煤因此，当煤炭供应矿点得不到保证，需结合煤炭灰分，挥发份、热值等波动状况以及本生产线
12、工炭灰分，挥发份、热值等波动状况以及本生产线工艺、装备适应能力综合权衡。艺、装备适应能力综合权衡。3.6预均化堆场布置形式与比较预均化堆场布置形式与比较 预均化堆场的布置形式分为两种： 1.矩形预均化堆场 2.圆形预均化堆场3.6.1矩形预均化堆场矩形预均化堆场 矩形预均化堆场的特点如下： （1）堆场内一般有两个料堆，一个堆料，一个取料，相互交替进行堆、取料作业，以保证生产过程的连续性。堆场长与宽之比一般为56。 （2）两个料堆可根据地形，采取直线或平行布置，图图1所示所示为两个料堆呈直线布置的矩形堆场示意图。图图图图1 1 矩形预均化堆场料堆的两种布置形式矩形预均化堆场料堆的两种布置形式矩形
13、预均化堆场料堆的两种布置形式矩形预均化堆场料堆的两种布置形式 （3）进料皮带机和出料皮带机分别布置在堆场两侧。取料机一般停在料堆之间，可向两个方向任意取料。堆料机通过活动的S型卸料机在进料皮带机上截取原料，沿纵长方向向 任何一个料堆堆料。也有的堆场采用顶部活动皮带堆料。 （4）料堆平行布置虽然在总平面布置上比较方便，但是取料机要设置中转台车以便平行移动于两料堆间，堆料机也要选用回转式或双臂式以适用于平行的两个料堆，设备及土建投资均高于前者，因此采用平行料堆的矩形堆场较少。 矩形堆场的优点： 1.可采用多种堆取料方式 2.均化效果好，矩形堆场的缺点： 1.占地面积大 2.设备和土建投资较高。3.
14、6.2圆形预均化堆场圆形预均化堆场 （1）圆形预均化堆场是使用较多的堆场，其特点如下：原料由皮带机送到堆场中心，由可以作3600 回转的悬臂皮带机进行堆料。 （2）取料由桥式刮板取料机完成，桥架的一端连接在堆场中心的立柱上，另一端架设在料堆外围的圆形轨道上，可作3600 回旋。取出的原料经刮机送到堆场底部的中心卸料口，由地沟内的出料皮带机运走。 （3）20世纪80年代初期圆形堆场一般采用3x1200作业法，圆环形料堆分为三部分，其中的1/3容积正在进行堆料作业，1/3容积正在进行取料作业， 1/3作为储备料堆。实际上有2/3的料堆可作为取料料堆。因此圆形堆场的2/3容量为有效容量。一般同样储量
15、的圆形堆场比矩形堆场的占地面积可减少30%。 （4）20世纪80年代初期以后德国PHB公司发明了圆形堆场连续作业的彼哈车夫康系统，改变了过去的圆形堆场分三段（3x1200）的作业方法，消灭了堆料中的过渡带和端锥，使圆形堆场内形成一个永不断开的循环料堆化。 圆形堆场的特点：圆形堆场的特点： 1.占地面积少，约可节省30%40%的土地 2.设备及土建投资也较矩形堆场低30%40% 3.均化效果稍差一些3.7 预均化堆场堆料方式预均化堆场堆料方式 在进料保持衡定的条件下，均化效果取决于堆料和取料的方式。为求得较高的均化效果，理论上要求堆料时料层平行重叠，厚薄一致。在实际作业时，由于设备的实际可行性和
16、经济上的原因，只能采用近似均匀一致的铺料方法。根据设备的条件和均化的要求，堆料方式有人字形堆料法、波浪形法、水平层法、横向倾斜层法、纵向倾斜层法以及Chevron法。3.7.1人字形堆料法人字形堆料法 人字形堆料法其特点如下： （1 1）采用带卸料小车的皮带机堆料，堆料机）采用带卸料小车的皮带机堆料，堆料机沿着纵长方向在料堆两端之间往复运转即可完成沿着纵长方向在料堆两端之间往复运转即可完成堆料过程。堆料过程。 （2 2）堆料时除第一层为等腰三角形料堆外，）堆料时除第一层为等腰三角形料堆外，以上各层均为人字形堆料，故称为人字形堆料法。以上各层均为人字形堆料，故称为人字形堆料法。 （3 3）优点是使用设备简单，均化效果较好，）优点是使用设备简单，均化效果较好，应用比较并遍。应用比较并遍。 （4 4）缺点是物料颗粒离析比较显著，堆料两）缺点是物料颗粒离析比较显著，堆料两侧及底部大颗粒较多。侧及底部大颗粒较多。 3.7.2 波浪形堆料法波浪形堆料法 波浪形堆料法的特点如下：波浪形堆料法的特点如下： （1 1）采用带卸料小车的皮带机堆料。皮带机需要能上）采用带卸料小车的皮带机堆料。皮带机需要能上
