一种水泥生料的均化工艺及设备的制作方法

专利名称：一种水泥生料的均化工艺及设备的制作方法
技术领域：
本发明属于水泥制造领域粉状物料的均化技术，主要用于对生料的均化，也适用于对水泥的均化。是以使生料(或水泥，以下同)的均化水平达到同行业最好水平为实施目的的工艺技术。
三、发明背景介绍粉状物料的均化是水泥生产过程中一项不可缺少的生产环节，特别是对出磨生料的均化工作尤为重要，因此，有关科技人员为此做了大量的工作。在努力提高生料粉(或称水泥粉，以下简称为生料)均匀性方面所做的工作主要是走两条途径其一是提高出磨生料的质量；其二是努力提高生料均化设备的性能。
从第一条途径着手，设计使用对原材料进行均化的预均化设备，使入磨的原料均匀性得到提高，减少因原材料波动造成出磨生料质量的波动；此外，设计使用了用电脑对较高计量精度配料设备的自动控制，借以尽量减少因配料设备性能差造成的出磨生料的质量波动；其他还有一些措施，目的都是提高出磨生料质量的均匀稳定性。
从第二条途径着手，均化设备的种类不断翻新，均化设备的性能不断提高。从简单的多库搭配、机械倒库、间歇式空气搅拌库、连续式均化库发展到现代化高效连续式均化库，其性能的主要指标——均化系数(入均化系统生料的标准偏差S与出均化系统生料的标准偏差S之比)不断提高，从多库搭配的2.5左右，提高到现代化高效均化库的15，实际均化效果已达到TCaCO3的标准偏差S(以下均简写为“S”)已达到≤0.2(或CaO的S≤0.11)的理想水平。
但是以上这些工艺、设备又或多或少存在一些不尽人意之处。
目前我国绝大多数小型水泥生产线普遍采用的机械倒库，设备简单、造价低易管理，但均化系数在3.5左右，其均化水平与现代化高效连续式均化库的均化水平相比，差距较大，这显然对水泥产、质量具有一定的不良影响。
相当多的大、中型水泥厂采用了连续式均化库对生料进行均化，由于其均化系数在5～10，因此在原材料预均化效果不理想、出磨生料质量波动较大的单位使用时，均化质量就难以得到保证。
大型预均化堆场及现代化高效连续式均化库结构复杂，造价高到一般水泥企业难以承受的程度，因而阻碍了对这种高新技术产品的推广应用。
间歇式空气搅拌库，造价高，使用中电耗高，已失去了推广价值。
在已采用的各类均化工艺中，出磨生料都是按生产时间顺序排列直接进入均化系统进行均化的。本发明称其为“非选择式均化工艺”。
通过按本发明制定的原则对以生产时间顺序排列的出磨生料进行选择、重新排列组合后，再进入均化系统进行均化的均化方式，本发明称为“选择式均化工艺”，简称XZ均化工艺。这是提高生料均化水平的第三条途径。
四、发明的目的本发明以改变出磨生料的排列规律着手，使生料均化难度大幅度下降，以便能够实现采用比较简单、通用的均化设备，使生料的均化水平达到同行业最佳水平的目的；同时，还起到降低均化系统投资，进一步降低生料均化成本的作用。
五、发明的实质内容需要均化的生料，按生产时间顺序排列进入均化系统，这种排列方式，是造成生料均化难度大的主要原因之一。
表一列举了一台生料磨18个小时的检验结果。在生产中，TCaCO3的控制目标值为76，控制范围为76±0.5；每小时取样检验一次TCaCO3。
表一、生料磨TCaCO3检验记录
表二、出磨生料重新排列编组
18个样的合格率为44.4％；标准偏差S约等于2.28；上极差最大值为80.5(序号1的TCaCO3)-76(目标值)＝4.5；下极差最大值为76(目标值)-71.75(序号6的TCaCO3)＝4.25；其高于控制范围的生产时间超过1小时的有两次，一次2个小时(序号1，2)一次是3个小时(序号15，16，17)；而低于目标值范围的生产时间超过1小时的有一次(序号4，5，6，7)时间长达4个小时，这样排列的生料，均化难度是很大的，其难以均化的特征在于不合格生料中反向高极差的生料距离太远(如表一中的序号1与序号6相距6个小时的生产时间，序号4与序号16相距12个小时的生产时间)，以及同偏向不合格生料的生产时间太长(如表一中的序号4，5，6，7四股偏低方向的生产时间达4个小时)，本发明将出现这些特征排列的生料，称其为不合格生料的“惰化排列”，出磨生料按生产时间顺序进行排列，不合格生料大多属于“惰化排列”，由于连续式均化库和机械倒库这两种常用的均化方式的设计构思是依靠叠加混合进行均化，因此，惰化排列的生料均化难度大；此时要使生料达到理想的均化效果，均化设备必然要复杂化。
生料的极差虽然大，但当极差相反、极差的绝对值相同或相近的生料能排列在一起，其均化的难度就将大幅度下降。比如将表一中的序号16移到序号4之后，使73与79排列在一起，把序号1的80.5与序号6的71.75排列在一起都会变成均化难度不太大的生料。本发明将具有上述质量特征的生料排列称之为生料的“活化排列”，人为的将惰化排列的生料编排成活化排列的过程本发明称之为生料的“活化排列过程”；在活化排列过程中，将几个极差相反的生料编排成独立存在的组合(如73与79)，组内检验结果的加权平均值又都达到规定控制范围，本发明称这个编组过程为“活化编组”，编成的组称为“活化组”将极差相反但加权平均值达到规定控制范围这一规则称之为生料“活化编组的原则”。
表二反映了将表一18个生料检验结果活化编组的结果。在表二，表一的18个生料检验结果，按活化编组原则——活化组的加权平均值达到目标值76±0.2——编成了七个活化组。其中第一组和第五组，组内最高极差都未超过出磨生料的控制范围——76±0.5，这样的活化组的生料稍做均化，就可以达到入窑生料的控制范围——76±0.3，因此不必进入主要均化设备进行均化，本发明对于表二中第一、五组这种生料称为“非均化料”；而将组内极差中有大于某一控制范围的活化组的生料称为“需均化料”，如表二中的第2、3、4、6、7五个组都是需均化料。
在出磨生料按生产时间排列依序直接进入均化系统的工艺中，出磨生料在入均化系统前处于不受控制的状态，本发明的实质内容在于使出磨生料进入均化系统前处于受控状态，在受控状态下等待质量检验工作的完成，然后按活化编组的原则，对其进行活化编组，编组成功后，再以组为单位按比例卸出进行均化；从暂储仓卸出的生料，属非均化料的，可不经混合室均化，直接送至储库备用。这也是提高生料均化水平第三条途径的实质内容。
为了使出磨生料处于受控状态，设计采用了暂储仓如图一、图二。暂储仓由4～12个相对独立的小仓组成，小仓顶部有进料口，下部有卸料口和卸料设备，小仓的外型、材质、数量根据不同厂具体情况酌情确定。暂储仓的上部可以是圆柱体，也可以是多边体；可以是在一个大仓中分成若干个独立小仓的整体结构，也可以是由若干个分散独立小仓组合成的独联体；小仓的容量必须大于化验室定时取样检验周期时间内磨机的最高产量；各小仓下部锥体的角度应≥55度，应确保各小仓的卸空率≥96％。
本发明提供两种型号的暂储仓和混合室，图一为XZ-I型暂储仓，图二为XZ-II型暂储仓，图三为混合室。
在图一中，1是暂储小仓；2是小仓的进料口，进料口由手动闸板控制开或关；3是下料管上的手动闸板，调节闸板拉开程度，可以起到调节小仓下料量的作用；4是电动卸料器；5是螺旋输送机；6是缓冲箱。XZ-I型是现场手动操作型，造价低，适用于小型生产线的技改。
图二中，1是暂储小仓；2是小仓进料口的电动闸阀；3是仓内料位自动显示器；4是可调速的电动卸料器；5是螺旋输送机；6是小仓卸料器下的流量自动检测显示器。XZ-II型如采用电脑自动调节控制小仓卸料量，可以取得更好的均化效果。该型机适于大、中型生产线采用。
本发明的均化分三个阶段进行。第一阶段是一个活化组的几个小仓按比例同时开始将小仓内的生料卸入一套输送系统，利用尽量准确的流量比例及一套输送系统的混合作用进行均化；第二阶段是利用混合室(如图三)的均化作用均化；第三阶段是利用储库自身的均化作用进行均化，其中第一、第二是主均化阶段，第三阶段为附带均化阶段。
混合室是小型均化仓，生料从仓顶边部的进料口进入，从底部的2～5个卸料口卸出；混合室采用缩径管式螺旋输送机卸料；混合室外形可是圆柱体，也可以多边体；下部锥体的角度应≥55，应确保卸空率≥90％；混合室的容量应大于暂储仓小仓正常储量的2～4倍；正常情况混合室为两个(特殊情况也可一个)，实行间歇式操作工艺，一进一出轮流进行。一组料只在一个混合室均化；一组料全部进入后才开始卸料，卸空为止。在图三中，1是混合室的容料仓；2是进料口，位置在混合室室内的边部，其初始进料区至混合室水平中心的直线距离应大于混合室有效半径的35％。5是一号卸料口，与进料口2在同一垂直线上，6是二号卸料口，在混合室的中轴线上。当采用XZ-I型暂储仓时，混合室进料口闸阀为手动型，仓内不设料位自动显示器3，当采用XZ-II型暂储仓时，混合室进口为电动闸阀，仓内装料位自动显示器3，混合室下料口5、6直接与仓下缩径管式螺旋输送机4连接，螺旋输送机缩径端为始进料端。
储库的规格数量由使用厂根据生产线规模自己选择确定。当采用XZ-I型时，储库的个数至少为2个；当采用XZ-II时，储库的个数可以只有1个。
XZ均化工艺采用的卸料输送设备，为现在各水泥厂采用的常规设备，输送能力满足需要即可。
六、XZ均化工艺的实施步骤(一)实施前的准备工作1.完成有关设备的安装调试工作；2.确定“活化组”的标准，车间依此标准规定的控制范围做为活化编组工作的依据。活化编组的原则是组内各小仓生料某项质量检验结果的加权平均值达到规定的控制范围，加权平均值计算时要把产量因素一并计算，几台磨用一个暂储仓时更应该注意这一点。
活化组的控制范围一般应小于或等于同行业该项目的最佳水平，如TCaCO3的控制范围应≤目标值的±0.3(或CaO控制范围应≤目标值的±0.17)；KH的控制范围应≤目标值的±0.01；二十八天出厂水泥强度的预测值范围应≤目标值的±1Mpa。
3.确定“需均化料”与“非均化料”的标准，做为车间对各活化组进行识别判断的依据。当活化组内各仓检验结果中有极差大于标准规定范围的，此组为需均化料，卸出后送均化设备均化；反之组内各仓检验结果中极差全部等于或小于标准规定的范围，则为非均化料(或称合格料)，该料可不经混合室均化，直接输入储库备用。
4.确定暂储小仓及混合室的卸空标准，并以此标准对有关设备进行调试修改。其卸空标准应以仓内余料量占正常进料量的百分比进行计算，暂储仓小仓内的余料量必须＜4％，混合室的余料量必须＜10％。
(二)实施步骤
1.打开预先确定的暂储小仓的进料阀，使出磨生料进入小仓。小仓中原有生料未卸空的(其仓内原有余料量≥进料量4％时)不得作为空仓安排新的出磨生料进入。生料进每个小仓的时间都应与化验室取样检验的周期时间相等；如在半小时取样检验一次时，700取的样代表630-700期间的一股生料，该股生料只能入一个小仓；而700-730生产的另一股生料应该入另一个小仓……；也可以将两次检验周期时间内生产的生料入一个小仓，此时该小仓检验结果应用加权平均值的方法求出。生产中有时因设备故障等原因造成出磨生料进入小仓的时间，与化验室取样周期时间不相等时，可做为特殊极个别情况处理。
2.化验室按规定时间取样检验，并及时将结果通知车间配料工。
3.配料工在已知检验结果数据的小仓中进行活化编组。
4.编组成功，待上一组料卸完后，再同时启动这一组各仓卸料器，卸料过程中应该注意观察各仓的卸料流量，通过调整有关设备使各仓的卸料流量与设定流量相符，流量的误差必须＜4％。
5.根据判断将需均化料送混合室，非均化料送储库。
6.一组料全部进入一个混合室后，才能开始卸料，卸完停机。
7.两个混合室一个进料，另一个出料，轮流间歇运行。
8.经混合室均化后的生料送至储库备用。当采用非连续式均化库作储库时，一组生料应入一个储库，并不得同时上进下出。
如将XZ均化工艺用于对生料成份(KH等率值控制)的控制均化或用于出厂水泥二十八强度的控制均化，其方法步骤与以上介绍的相同。
这里对出厂水泥二十八天强度的控制均化，是以水泥的一天(或三天以下同)强度加上一天至二十八天强度增长值的平均值为预计值，以预计值进行二十八强度的活化编组。在目前工艺条件及检验条件下，一天强度至二十八强度的增长值的规律性还不够稳定，因此，尽管活化编组后预期的二十八天的强度的标准偏差S可以达到≤0.4的水平，但实际二十八的标准偏差仍可能达到0.8左右的水平。增长规律稳定与否对二十八强度的标准偏差的高低影响比较大。
XZ均化工艺实施的另一种形式是预先将暂储小仓分成2～3个固定的组，配料工配料原则是保证每个组几个仓质量指标的加权平均值达到化验室规定的活化目标值范围；生产中出磨生料以组为单位依次进入该组的各小仓，卸料则以组为单位进行。均化仍是以组为单位分别在两个混合室中轮流进行。
本发明提供的暂储仓及混合室，适用于不同规模新、老水泥生产线采用；也可以只用暂储仓，而用其他均化设备代替混合室；还可以几条生产线的生料磨共用一个XZ均化系统的暂储仓等工艺设备。
七、XZ均化工艺的优点和效果1.与现代化高效连续均化库相比，XZ均化工艺具有均化系统均化工作量少，设备简单，均化成本低的优点。因为XZ均化系统仅对2～4股生料进行一次性的叠加均化，这还不到现代化高效连续均化库参与均化股数的十分之一；此外，在实施中还有20～50％活化组的生料是不必均化的非均化生料。
2.均化效果的保证性优于连续式均化库。连续式均化库有条均化系数控制线，超过均化系数值，均化质量就下降。XZ均化工艺的活化编组是在跨过时间空间情况下进行的所以不论出磨生料有多大的波动，活化编组都能成功地将其组合成平均值符合要求的生料组，再经过均化质量总能得到保证。
3.适应性强。出磨生料质量波动小的可以用，波动大的也可以用；大型水泥生产线可以用，小型生产线可用；旧的生产线可以用，老生产线也可以用；生料水分偏低的生产线可以用，生料水分偏高的也可以采用。
4.均化效果好。
采用XZ均化工艺后的入窑生料均匀性可以达到只有现代化高效连续均化库才能达到的均化水平——入窑生料TCaCO3的标准偏差S≤0.2(或CaO的S≤0.11)，此时入窑生料的TCaCO3控制范围可降到目标值的±0.3；当将XZ均化工艺用于生料成份(KH值)的控制均化时，入窑生料的KH的S≤0.008(不考虑分析失准的因素)，其入窑生料的KH控制范围可降至目标值的±0.01；当将XZ均化工艺用于对出厂水泥二十八天强度的控制均化时，出厂水泥二十八天强度的S≤0.8～1，其二十八天的强度的波动幅度可降至目标值的±1.5Mpa的水平。
参考资料1.TP-1型生料均化库的开发应用；(水泥技术99.5/19页)2. 双阳型连续式均化库的改进；(水泥技术98.4/16)3. 多流股(MP)均化库在使用中应注意的问题；(水泥99.8/13)4. 水泥生产过程中的均化。(地方水泥化验室工作手册一中国建材出版社86年版/106页)
权利要求
1.一种水泥生料的均化工艺，属于水泥制造领域粉状物料的均化，采用机械倒库方式；是以使生料(或水泥，以下同)的均化水平达到同行业最好水平为实施目的的工艺技术。步骤包括生料从暂储仓的几个小仓中同时按比例卸入一套输送系统的第一次均化，生料在混合室的二次均化，及利用储库自身的均化作用进行的第三次均化。其特征是出磨生料逐个进入暂储仓的各个小仓，待得知小仓的检验结果后参与活化编组，编组成功后才可卸出小仓进行第一次均化，其活化编组成功的标志是生料在暂储仓活化编组后，各活化组组内几个小仓生料检验结果的加权平均值实际达到以下三项中的一项(A)、TCaCO3实际达到≤目标值±0.3；(或CaO实际达到≤目标值的±0.17)；(B)、KH的实际达到≤目标值的±0.01；(C)、出厂水泥二十八天强度的预测值实际达到≤目标值的±1MPa。
2.根据权利要求1所述的工艺，其特征是出磨生料入暂储小仓临时储存，入仓前小仓内原有存料量必须小于小仓正常进料量的4％。
3.根据权利要求1所述的工艺，其特征是生料入每一个暂储小仓的时间都与化验室对生料定时取样检验的周期时间相等，仅极个别的特殊情况才可例外。
4.根据权利要求1所述的工艺，其特征是生料活化组属于非均化料标准的活化组，生料从暂储仓卸出后可不经二次均化，直接进入储库备用。
5.根据权利要求1所述的工艺，其特征是生料从暂储仓卸出遵循一组料全部卸出后，才可卸下一组料，各小仓全部卸出的标准为仓内余料量必须小于小仓正常进料量的4％。
6.根据权利要求1所述的工艺，其特征是生料从暂储小仓中同时按比例卸出时，组内各小仓流量误差必须小于设定流量的4％。
7.根据权利要求1所述的工艺，其特征是生料从混合室卸出遵循一组料全部进入后开始卸料，一个混合室卸空后才可停止，卸空的标准是余料量必须小于进料量的10％。
8.本发明工艺的设备由暂储仓、混合室、储库及若干输送设备组成，其特征是暂储仓由4～12个小仓组成，每个正常使用着的小仓卸料设备都应包括可调速电动卸料器和生料流量自动检测显示仪。
9.根据权利要求8所述设备，其特征是混合室进料口与一个卸料口的位置在室内边缘的同一条垂线上，进料口的初始进料区，至混合室水平中心的直线距离应大于混合室有效半径的35％。
10.根据权利要求8所述的设备，其特征是混合室用缩径螺旋输送机卸料，该机有2～5个进料口与混合室的2～5个卸料口连接，其中螺旋输送机直径最小端为始进料端。
全文摘要
本发明属于水泥制造领域粉状物料的均化技术,尤其涉及对生料的均化技术及设备。本发明的特征是先将生料临时存在暂储仓中,使其置于受控状态,完成活化编组后,再以机械倒库等均化方式完成均化过程,生产是连续性的。本发明提供生料活化处理设备及均化设备。该技术实现了生料均化难度的大幅度下降,具有设备结构简单、均化效果好、安装使用方便、不同规模、新老水泥生产线都适用的优点。
文档编号C04B7/38GK1357501SQ0013438
公开日2002年7月10日 申请日期2000年12月12日 优先权日2000年12月12日
发明者吴作远 申请人:吴作远