第五节 物料的储存及均化一、物料的储存 目的——保证工厂的连续生产，避免由于外部运输的不均衡、设备之间生产能力的不平衡，或由于前后段生产工序的工作班制不同，以及由于其它原因造成物料供应的中断或物料滞留堆积而堵塞，保证工厂生产连续均衡地进行和产品均衡出厂，以及为了满足生产过程中质量控制和产品检验的需要及均化或预均化工艺的要求。

（一）物料的储存期 某物料的储存量所能满足工厂生产需要的天数，称为该物料的储存期。 确定物料储存期长短的主要影响因素如下 :1 ．物料供应点离工厂的远近及运输方式；2 ．物料成分波动情况；3 ．地区气候的影响；4 ．均化工艺上的要求；5 ．质量检验的要求；

• 对于水泥厂，由于其物料的储运量大，储存设施占地面积大，储运设计是重点考虑的项目之一。各种物料的最低储存期的规定见表 4-7 ，储存期以烧成车间的生产能力（熟料产量）为计算基准。

水泥厂各种物料的储存期（天） 表 4-7物 料名 称 大、中型水泥厂 小型水泥厂 物料名称 大、中型水泥厂 小型水泥厂石 灰石 5 15 （有矿山

5 ）石膏 30 20

粘土 10 7 生料 2 4燃料 10 10 熟料 5 7混合材 10 10 水泥 7 7

铁粉 30 20      

• 对于陶瓷厂，物料的储存如表 4-8考虑（储存期以烧成车间的生产能力为计算基准）：

• 对于玻璃厂，储存期一般可取以下定额（以熔制车间的生产能力为计算基准）：• ① 大量使用的原料（如砂岩、硅砂、白云石），储存期应能满足运输周期再加 15 ～ 20天。

• A = (15 ～ 20) + S + S1• 式中： A—— 储存期（天），• S—— 运输天数，• S1—— 质量控制、化验分析天数（包括取样、制样、分析、改料方，一般按 7 天考虑）。一般分三堆存放，每堆 10 ～ 15 天，约 30 ～ 45 天。

② 小量使用的原料如长石、石灰石、萤石等，根据情况分三堆（或两堆），每堆存 10 天左右，总计约 20 ～ 30 天，如运输周期较长，应考虑储存期适当加大。③ 纯碱芒硝储存期为运输周期再加 20 天，一般采用 30 ～ 40 天。④ 表 4 -9 给出的是某新建年产 120 万重箱浮法玻璃厂，设计确定的物料储存期。

（二）储存设施的选择 储存设施的选择主要取决于工厂的规模、工厂的机械化自动化的水平、投资的大小、物料的性质以及对环境保护的要求等。工厂的储存设施主要有露天堆场、堆棚、各类圆库等。 露天堆场—— 物料堆棚—— 圆库——

（三）储存设施的计算 1 ．露天堆场 对于较大型的露天堆场，设计方案常采用如下两种类型：（ 1 ）设有龙门吊车的露天堆场（大、中型水泥厂常采用）。（ 2 ）用推土机及铲车堆料的露天堆场。

• 堆场内的料堆应整齐排列，料堆的宽度应一致。当堆场的型式确定后，料堆的高度及宽度即已确定。对于长方形布置的料堆，由于物料休止角的关系，一般形成四棱台形料堆。料堆的形式如图 4.5 -3 所示，根据料堆高度、宽度可计算料堆的长度：• 求出堆场内各种物料料堆的占地面积之和并考虑堆场面积利用系数 ( 一般为 0.60 ～ 0.75) 后即可计算出露天堆场占地总面积。

Q H ctg B Hctg

H B Hctg

2 43

( )

( )L=

公式适用条件： L 和 B≥2H ctgα

堆料高度可达 10 m 左右，龙门吊车跨度在25 ～ 40 m ，起重量 5 t ， 3 m3抓斗

堆料高度一般为 6 ～ 7m

SQh

2 ．堆棚 堆棚所需面积取决于被储存物料的种类、堆积密度及料堆的高度。一般情况下原料的存放面积可按下式计算：

式中 S—— 原料的存放面积，（ m2 ）； Q—— 原料的储存量， t ； h—— 原料堆的高度， m ； ρ—— 料堆的有效体积系数，一般在 0.7 ～ 0.8 的范围； γ—— 原料的堆积密度， t／m3 。

３．圆库 圆库的大小按物料要求的储存量而定，其筒高与直径的比值 (高径比 ) 一般为 l ～ 2.5 ，常用 2 ～ 2.5 。其型式随储存物料的不同和直径的大小而不同，主要区别在于圆库底部的形状，常见的有平底圆库及带有锥形漏斗的圆库，以后者使用较多。 图 4.5—4示出常见的几种储存物料的圆库型式。

I、 II、Ⅲ型库库底设有锥型漏斗，锥体角度在 50°左右。 I型库不便施工，现较少采用。为便于出料， II型、Ⅲ型锥形漏斗下部设置高约 l m的钢板漏斗，为半漏斗式库。直径通常≤ 8 m，设计时锥体角度一般为 55°。 Ⅳ型库库底为双曲线锥形漏斗，下料方便，在下料口处不易产生物料的起拱堵塞，但锥体部分高度较大，施工困难，常用作原煤的储存库。 V型库直径较大，库底卸料口数量较多，可作为需要储存量较大的物料用。

当粉料储存量较大时，常采用如右图所示的平底库。这种圆库的直径较大 (8 ～ 15 m) ，间歇搅拌生料系统的储存库，也可用于水泥、粉煤灰等粉状物料的储存

大、中型水泥厂的水泥库规格较大，除库底采用多个下料口卸料外，还须考虑库侧卸料以满足水泥散装装车的要求。

二、物料的均化 （一）概述1 、物料均化的意义 物料的均化，可以提高物料成分的均匀性。物料成分均匀性的提高，不仅可以提高产品质量，稳定生产工艺过程，而且可以利用劣质原料和燃料，扩大原料资源，延长矿山使用寿命等，具有较高的技术经济价值。是近些年得到迅速发展和被工厂广泛应用的新工艺、新技术。 尤其是水泥厂生产工艺过程中的广泛应用。

2 、均化技术的发展 湿法生产的料浆易于配库、均化。 1951 年干法悬浮预热器窑的出现，生料粉的均匀性成为焦点，均化技术的研究随干法生产的发展而不断深入并得到成功。 为制备成分均齐的生料，从原料矿山开采直至生料入窑前的生料制备全过程中，可在四个环节采取措施： 1 ）原料矿山按质量情况计划开采和矿石搭配使用。

2 ）原料在堆场或储库内的预均化。 3 ）粉磨生料过程中的配料控制与调节。 4 ）生料入窑前在均化库内进行均化。

原料的预均化和生料的均化这两个环节，约占生料全部均化工作量的 80％左右。 原料的预均化——原料在入生料磨之前的均化工作，一般指在特定的均化设施——预均化堆场中的均化工作。 生料的均化亦在特设的生料均化库内进行。（ 1 ）预均化堆场的发展 预均化堆场出现是 1905 年，美国用于冶金行业。 水泥行业开始是 1959 年，美国河岸水泥公司 Oro.

Grande 水泥厂首先采用。以后，这一技术的发展日趋完善。其主要标志是： 1 ）预均化效果较高， 5~8 ，最高达 10 。保证了生料所需要的均齐性，同时使总体均化费用降低；

2）预均化堆场占地面积相对减少， 3.5～ 4㎡ /t.sh --2～ 2.5㎡ /t.sh； 3）实现自动控制。（ 2）生料均化技术的发展 机械倒库—— 1950 年以前； 间歇式空气搅拌库—— 50 年代初期，预热器窑的发展； 60 年代中后期，双层库。 70 年代广泛应用。 连续式空气搅拌库——早期是串联双库； 连续式混合室空气搅拌库——德国 Claudius Peters公司； 1975 年均化室库。

70 年代后期，多料流库——丹麦 F.L.Smidth公司 CF 库 (Controlled Flow) ；德国 Polysius公司MF 库 (Multiflow silo) 。

2

1

)(11

n

i

i xxn

s

（二）均化设施性能的评价 物料成分的均匀性，以物料某成分含量的波动大小来衡量。根据数理统计的概念，可以用标准偏差 s来表示，计算式如下 :

式中 ——物料中某成分的各次测量值 ; ——各次测量值的算术平均值，即

xn

xii

n

11

xix

n——测量次数。

因为标准偏差是一种数理统计概念，为了如实地反映客观情况，具有一定的真实性和可靠性，要求计算标准偏差的原始数据即测量值不应少于 20～ 30个，一般应大于 50个数据。 标准偏差 s愈小则表示物料成分愈均匀。

样品编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

No.1 99.5 93.8 94.0 90.2 93.5 86.2 94.0 90.3 98.9 85.4

No.2 94.1 93.9 92.5 93.5 90.2 94.8 90.5 89.5 91.5 89.9

x ： No.1=92.58%, No.2=92.03%

标准偏差： No.1=4.68, No.2=1.96

均化设施性能的衡量指标为均化效果，通常是指均化设施进料和出料的标准偏差值之比，即 :H = s 进 / s 出

式中： H——均化设施的均化效果 ; s 进、 s 出——分别为进入和卸出该均化设施时物料中某成分的标准偏差。（三）原、燃料的预均化 预均化的基本原理 —— 平铺直取。使堆场兼有储存和均化两个功能。

图 4.5—6 预均化堆场均化原理示意图(a) 预均化堆场进料成分的波动情况； (b) 堆场堆、取料示意图； (c)经预均化后出料成分的波动情况 △t— 堆料时每层物料；△ Q— 每取料截面层物料量

1 ．预均化方案及堆场布置型式的选择 1 ）方案 是否需要采用预均化堆场及选择何种预均化方案，应从工厂的规模、生产方法、投资大小和生料制备均化链的四个均化环节加以综合考虑。 在生料制备均化链中，预均化堆场主要起两个作用：消除进厂原料的长周期波动和显著地降低原料成分波动的振幅，缩小其标准偏差值。 是否需要采用预均化堆场。一般主要基于如下三方面的要求加以考虑，即原料均匀性的要求、物料储存的要求和配料控制的要求。

• 对入窑生料成分均匀性的要求 : • 石灰饱和系数 ( 以 KH 计算 ) ： ±0.015 ；硅酸率： ±0.05 ；铝氧率： ±0.05 ； CaCO3含量标准偏差： S≤0.2 。 • 当进料石灰石碳酸钙的标准偏差大于 3 ，而其他原料如粘土、煤等也有较大波动时，就应考虑采用石灰石预均化堆场； • 当石灰石碳酸钙标准偏差小于３，要结合石灰石储库、生料粉磨及生料均化库各级均化效果，综合考虑设置生料全部制备系统的均化措施。

2 ）布置型式 预均化堆场按布置型式可分为矩形预均化堆场及圆形预均化堆场。 （ 1 ）矩形堆场 矩形堆场一般设有两个料堆，一个料堆在堆料，另一个料堆在取料，相互交替。 储量 5 ～ 7 天 /个。 料堆的长宽比为 5 ～ 6 。

如： 冀东水泥厂，料堆堆存量 40000吨 ×2 宁国水泥厂，料堆堆存量 36500吨 ×2 堆料机能力 600t/h ， 60 ～ 70 小时堆满一堆； 共堆 400层，平铺一层约 10min. 。 设 CaCO3±5% ， 5%/400 =

0.0125% 。 冀东、宁国水泥厂 50×300m 。

矩形预均化堆场的两种布置方式

（ 2 ）圆形堆场 只有一个圆形料堆，在料堆断开处，一端连续取料，另一端连续堆料。已堆好的料堆中，包括正在取料的部分，必须有可供工厂使用 4 ～ 7 天的储存量。

（ 3 ）圆形堆场与矩形堆场的比较 优点： a. 占地面积小； b. 在容量相同的条件厂设备购置费较低，并且经营费用比矩形堆场可省些； c. 不存在处理端锥的困难； d. 易于控制。

不足： a. 物料的分布不如矩形堆场的长形料堆对称而均匀； b. 总体布置及扩建； c. 堵塞、地下水位； d. 预配料调整不方便。

3 ）堆、取料方式（ 1）堆料方式 矩形预均化堆场内，原料堆成长型料堆，堆料方式主要有： a. 单人字形堆料法 b. 多人字形堆料法 c. 波浪形堆料法 d. 水平层状堆料法 e. 横向倾斜层状堆料法 f. 纵向倾斜层状堆料法 圆形预均化堆场内，原料堆成圆形料堆，堆料方式为：连续式堆料法。

（ 2 ）堆料机械 ——胶带堆料机，耙式堆料机 a. 天桥胶带堆料机

天桥胶带堆料机（ 1 ）带移动卸料车的天桥胶带堆料机； （ 2 ）带移动胶带输送机的天桥胶带堆料机

b. 车式悬臂胶带堆料机

车式悬臂胶带堆料机（ 1 ）只调节悬臂胶带倾角； （ 2 ）可以调节悬臂胶带 倾角和长度

c. 门式悬臂胶带堆料机 d.卧库式桥式胶带堆料机

门式悬臂胶带堆料机 卧库式桥式胶带堆料机

e. 耙式堆料机

耙式堆料机堆料作业示意图（ 1 ）横向倾斜层状堆料； （ 2 ）人字形堆料

（ 3 ）取料方式 有端面取料、侧面取料和底部取料三种。 取料时应能最大限度地同时切取到形成料堆的各料层，因此对不同的堆料方式相应采取不同的取料方式。（ 4 ）取料机械 a. 桥式刮板取料机； b. 全门式耙式取料机； c. 桥式圆盘取料肌； d. 转筒取料机； e. 链斗取料机； f. 桥式斗轮取料机； g. 悬臂式斗轮取料机 。

图 4.5─15 圆形堆场的作业示意图

3 ．预均化堆场设计的几个问题及一些参数的确定 (1) 物料成分的周期性波动问题 (2) 堆料的颗粒离析现象 (3) 端锥问题 (4) 布料的均匀性问题 (5) 料堆的长宽比 (6) 堆料层数

（四）生料的均化 机械均化 气力均化。 1 ．生料粉间歇均化系统 间歇均化的生料库——搅拌库和储存库。 均化原理——充气活化、搅拌 工艺布置主要有两种型式： 双层料库，并列料库

2 ．生料粉连续均化系统串联双库；混合室均化库和多料流均化库。（ 1 ）串联双库（ 2 ）混合室均化库 混合室均化库的基本型式——大库内设置一个小的搅拌库，其体积约为大库的 3 ～ 5% 。库容量几乎不受限制，小到一千吨，大到一万吨以上，可适应小型、中型到大型水泥厂的生料均化之用。使用上只需 1 ～ 2个库即可满足均化和储存的要求。

• 混合室均化库的均化过程是先进行重力混合均化，然后进行气力搅拌均化，总的均化效果为此两种均化效果的乘积。由于重力混合的耗气量少，所以均化电耗较低。 Claudius Peters 混合室库的均化效果可达 8 ～ 10 ，电耗为 0.54 ～1.08MJ/t （不包括生料的进、出料电耗）。

• 1975 年该公司将锥形混合室改为直径较大的圆柱形搅拌室，称为均化室库 • 改进后的均化室库由于搅拌室容积扩大近两倍以上，显著地提高了搅拌室内气力均化的效果，增加了对原料较长时间和较大幅度波动的适应能力，其最佳均化效果可达 11 ～ 15 ，电耗约为 1.8～ 2.2MJ/t （不包括生料的进、出料电耗），投资费用也较低。

连续式混合室均化库

（ 2 ）多料流均化库• 多料流均化库 (MF 库 )在单独使用时，均化效果 H 可达 7 ，双库并联操作可达 10 。电耗很低，单库时电耗为

0.432 ～ 0.576MJ/t 。 • 控制流均化库 (CF 库 ) 均化效果 H可达 10 ～ 16 ，均化电耗为 0.72 ～

1.08MJ/t 。

图 4.5─21 Polysius多料流式均化库 （ MF 库Multiflow ）

图 4.5─22 F.L.Smidth 控制流均化库 （ CF 库Controlled Flow ）

3 ．生料均化系统的选择 • 在生料制备均化链中，设置生料均化库的目的在于消除出磨生料所具有的短周期高频率的成分波动，使生料碳酸钙及其他成分含量的标准偏差值有较大的降低。最终达到入窑生料的要求。• 生料含水量应小于 0.5% 。 • 出磨生料成分的波动情况及出磨生料均化周期是选择生料均化库的重要依据。

• 间歇式均化库： 原料成分波动大，不设原料预均化堆场而又要求出库生料碳酸钙含量标准偏差≤2.0 的大、中型干法水泥厂；生产特种水泥的中、小型水泥厂；原料成分波动较大的立窑水泥厂。

• 连续式均化库： • 现代化大型干法水泥厂 ; • 水泥品种不经常改变，原料成分较稳定，生料磨头采用电子皮带秤的大、中型水泥厂 ;• 原料成分较稳定，只要求出库生料碳酸钙含量绝对偏差≤ 0.5 的占 80% 左右、年产水泥 8 万 t 以上的立窑水泥厂。

表 4—10 几种主要生料均化库的综合比较均化库种类 间歇式均化库 混合室均化库 多料流均化库均化库名称

双层间歇式均化库串联操作连续均化库

Claudius Peters混合室库

Claudius Peters均化室库

IBAU中心室库Polysius多料流式均化库

F.L.Smidth控制流均化库均化用空气压力（kPa）

200～250

200～250 60～ 80 60～ 80 60～ 80 60～ 80 50～ 80

均化用空气量 (m3/t生料 )9～ 15 16～

29 10～ 15 18～ 25 7～ 10 7～ 10 7～ 12

均化用电(MJ/t生料)

1.44～2.34

2.52～4.32

0.54～1.08

1.80～2.16

0.36～0.72 ～ 0.54

0.72～1.08

均化效果H值 10～

15 8～ 10 5～ 9 11～ 15 7～ 10 7～ 10 10～ 16