水泥筒形圓庫內(nèi)結(jié)庫的原因分析及防范措施

根據(jù)水泥廠的設(shè)計規(guī)范要求，水泥企業(yè)的水泥存儲期要為產(chǎn)能的7天。因此根據(jù)計算每條年產(chǎn)100萬噸的水泥生產(chǎn)線，宜建設(shè)4萬噸水泥庫容。我司現(xiàn)有兩條2500生產(chǎn)線和一條日產(chǎn)5500噸熟料生產(chǎn)線，由于分步建設(shè)的原因，加上多品種、水泥產(chǎn)品個性化等需要，現(xiàn)有混凝土庫20個￠12米庫和8個￠15米庫，與同行相比，我司在混凝土圓庫數(shù)量眾多。在生產(chǎn)與存儲過程中，水泥在庫內(nèi)結(jié)塊的問題給生產(chǎn)出庫帶來了不少困擾。根據(jù)我的一些個人經(jīng)驗(yàn)和體會，現(xiàn)分析一下水泥結(jié)塊的原因和防范措施。  

一、進(jìn)雨水。這種的情形應(yīng)當(dāng)盡量避免，但是卻因?yàn)楦鞣N原因，沒有及時被查出，直到庫底出現(xiàn)結(jié)塊才發(fā)現(xiàn)。此類結(jié)塊的特點(diǎn)是：掏出的塊狀料較為致密，硬度大，強(qiáng)度高，有時還會在表面有蜂窩狀。有以下幾種可能：  

1、水泥庫頂?shù)墓に嚬艿琅c混凝土之間的間隙進(jìn)水。水泥混凝土庫頂?shù)墓に嚬艿啦簧?，預(yù)留孔洞多，(如進(jìn)料斜槽下料口、收塵器的抽風(fēng)管、收塵器回灰管、量庫孔、平衡閥和檢修人孔等等）?；炷僚c鋼材之間因?yàn)槭湛s不同步，容易產(chǎn)生間隙，雨沿這些縫隙慢慢滲漏進(jìn)入庫內(nèi)。解決辦法：加做防水帽超過預(yù)留止混凝土水擋口，斜管加焊擋水裝置。  

2、另外一種是雨水被負(fù)壓吸進(jìn)去的。在庫頂收塵器開機(jī)的情況下，庫內(nèi)呈負(fù)壓狀態(tài)。庫頂?shù)牧繋炜?、壓力平衡閥以及檢修人孔均有等對外開口，由于收塵器形成的負(fù)壓會使得雨水從開口倒吸進(jìn)去。一般的方法是做防水帽；我司在量庫口進(jìn)水問題上曾經(jīng)走了不少彎路，后面采取在量庫口頂上加羊毛氈工業(yè)毛氈進(jìn)行密封以后才解決?？傊?，水泥庫剛投入生產(chǎn)時，下雨天的去現(xiàn)場排查很重要。  

3、滑模施工的頂升鋼管孔￠50mm，也是庫內(nèi)進(jìn)水的一個隱患。目前幾乎所有的水泥庫都是滑模施工，在滑模結(jié)束后在庫頂板會留下很多個鋼管開口。如果沒有徹底及時徹底處理，以后就可能有雨水沿著這一根鋼管漏到庫壁的某個地方，從庫壁混凝土流到庫內(nèi)或庫外側(cè)。解決方法：割除這根鋼管時要求施工方留長一點(diǎn)，讓開口超過庫頂板多一些；另外，每個鋼管孔用板滿焊封死，防止雨水進(jìn)入。  

4、庫頂板鋼梁與混凝土庫壁的梁頭縫隙進(jìn)水。滑模施工的庫頂?shù)幕炷潦┕し椒ㄊ遣捎娩摿荷细采w混凝土。在建設(shè)新生產(chǎn)線時發(fā)現(xiàn)，屋檐雨水存在沿底部返水現(xiàn)象，如果正好在鋼梁的位置，雨水就會沿著鋼梁與混凝土的縫隙進(jìn)入水泥庫里。解決辦法：在制作挑檐時的鋼模時做一個“鷹嘴”結(jié)構(gòu)，就可以完全避免這個問題的出現(xiàn)。  

5、庫頂板的混凝土的微裂紋進(jìn)水。混凝土的微裂縫無法杜絕，所以我們在庫頂都使用了各類防水辦法，但是防水材料的老化不可避免，庫頂設(shè)備安裝過程中有可能受到損傷，這也是庫內(nèi)進(jìn)水的一個較難發(fā)現(xiàn)的一種情形。解決方法：庫頂板全部用彩瓦進(jìn)行遮蓋，如果在有斜雨的區(qū)域，最好是全封閉。  

第二種是庫內(nèi)結(jié)塊是水泥存放期間水化造成的，發(fā)生較為普遍，是水泥儲庫工作的難點(diǎn)。這種結(jié)塊的特點(diǎn)是呈片狀，一般寬2~10多公分，厚度一般就幾公分，有時會有解理面，結(jié)構(gòu)略疏松，強(qiáng)度不很高，用手可以掰斷。在水泥企業(yè)一般是銷售淡季后轉(zhuǎn)旺季時，特別是從水泥高庫位降到低庫位時容易出現(xiàn)，會給生產(chǎn)的連續(xù)性造成很大的影響。  

形成原因分析；這種結(jié)塊分成兩個階段，第一階段是水泥流動性變差，在靠近庫底邊角的地方形成滯留區(qū)。主要原因是石膏庫內(nèi)脫水所致，水分子被細(xì)粉吸收后產(chǎn)生部分水化，造成水泥粉狀物料流動性變差。一般出磨的水泥溫度95~120℃，跟熟料溫度和粉磨品種有關(guān)。我司的出磨水泥用75℃烘干溫度來做水份，各類品種的水泥水份都不高，正常為0~0.2%之間。但是如果用140℃來做水泥水分的話，數(shù)值在0.4~0.6%，甚至更高，這里面的差值是石膏的結(jié)晶水。經(jīng)我司的對比，脫硫石膏的最低從80℃開始就會脫水，與供貨的來源有關(guān)，有些脫硫石膏到90℃才開始脫水，而且脫水速率也不完全一致。經(jīng)多次驗(yàn)證，在庫內(nèi)存儲3~7天后，用140℃來做水份就接近于0.1%，可見庫內(nèi)的脫水速度較快。  

水泥在庫內(nèi)的存儲溫度超過90℃的概率很常見，在高溫下水分子與水泥中的細(xì)粉快速反應(yīng)產(chǎn)生水化，這就是為什么水泥存儲時間稍長會導(dǎo)致水泥感覺更潮，在斜槽的流動性變差，甚至有結(jié)小團(tuán)的現(xiàn)象?？克鄮爝叢恳蛄鲃有圆?，充氣箱通風(fēng)量較少，導(dǎo)致卸出困難形成滯留區(qū)。

第二階段就是滯留區(qū)的水泥的二次水化導(dǎo)致結(jié)塊。  

滯留區(qū)水泥停留時間較長后，塊狀料就容易產(chǎn)生，其反應(yīng)機(jī)理是：  

由于大部份采用平底庫，庫內(nèi)采用了充氣箱結(jié)構(gòu)，因卸料需要持續(xù)地用羅茨風(fēng)機(jī)將空氣鼓入庫內(nèi)使庫內(nèi)水泥流態(tài)化，方便將水泥快速卸出，因此物料能夠持續(xù)接觸到空氣，空氣中存在的少量H₂O和CO₂，使得這兩個反應(yīng)可以一直不停的持續(xù)，不動區(qū)水泥水化到一定程度后，由于某種機(jī)會如自身重量過大、收縮產(chǎn)生裂紋、溫度變化及水泥庫放空等原因使得結(jié)塊料從粘結(jié)外分離脫落，與流態(tài)化的水泥一起從卸料口卸出，它們擠在出料口，開成結(jié)拱，造成了出料無法連續(xù)。如果是庫底散裝系統(tǒng)，對發(fā)散速度會有較大影響，也是引起顧客投訴的一個重點(diǎn)。  

發(fā)生此類現(xiàn)象時一般采取的都是人工掏料的辦法。堵在出料斜槽拐彎處的還好辦一些，關(guān)掉手動閘板后，開側(cè)檢修門人開掏去大塊。如果在出料口上方產(chǎn)生拱料架空問題，解決難度就大得多了。關(guān)閉手動閘板，在閘板與庫底板之間用氧割開個小孔，將一根長鋼釬插入，用力向上捅將拱破壞。當(dāng)拱料被破壞時，產(chǎn)生下塌。塊料夾著粉料下沖，開的小孔經(jīng)常大量冒出大量的水泥粉料，由于高度的限制和作業(yè)空間所限，人只能站在庫底板的下方，沖出的粉料直對員工的面部，威脅施工者的眼睛，戴好護(hù)目鏡也只能減少這種傷害。塊狀料夾著粉料，流動性差，又經(jīng)常堵在出料斜槽上，一次一次地不停重復(fù)；處理一個￠12庫耗時需近十天時間。其工作驗(yàn)證度、危險度、體力強(qiáng)度都很大。為減少對員工的傷害，我司將其列入二級作業(yè)風(fēng)險管控范圍。  

最不得已的是人工清庫。當(dāng)水泥庫結(jié)庫到一定程度時，物料下不到減壓錐，水泥無法卸出，只能采用這種方法。不管是用何種方式進(jìn)行清庫，最后都需要人工進(jìn)入筒倉內(nèi)將庫壁的掛料進(jìn)行清理，作業(yè)環(huán)境差不說，作業(yè)的安全風(fēng)險相當(dāng)大。原國家安全生產(chǎn)管理總局還專門對此制定《水泥工廠筒型儲存庫清庫安全操作規(guī)程》AQ4072-2012，用安全標(biāo)準(zhǔn)來加強(qiáng)控制清庫作業(yè)風(fēng)險，取得到很好的效果，清庫期間對施工的安全監(jiān)管工作量相當(dāng)大，由于施工隊伍的人員素質(zhì)和身體狀況要求較高，每年依舊還會傳出業(yè)內(nèi)因?yàn)榍鍘彀l(fā)生安全事故的個別案例，真令人扼腕。定期清庫是沒有辦法的辦法，如果有可能，水泥企業(yè)應(yīng)盡量避免清庫，緩解庫內(nèi)結(jié)塊傾向，還要加強(qiáng)放空定期倒庫清空，防止減少庫內(nèi)結(jié)大塊。  

緩解結(jié)庫的技術(shù)方案。第一、盡可能減降低入庫水泥溫度或者提高磨內(nèi)脫水程度，盡管這兩者是矛盾的。從技術(shù)上可以通過增加水泥冷卻器或使用機(jī)械倒庫的方法緩解存儲石膏庫內(nèi)脫水問題。第二、就是降低水泥的存放周期，降低庫存量，加快周轉(zhuǎn)速度，減少結(jié)庫概率。第三、使用多點(diǎn)下料庫系統(tǒng)，減少庫內(nèi)堆料區(qū)的結(jié)塊概率。我司在新建粉磨站時￠15米庫時使用了7個出料口的方案（帶七個小減壓錐和七個下料小區(qū)），投入使用后，水泥卸空率高，結(jié)塊的概率大幅降低。第四、增加機(jī)械倒庫設(shè)備，定期將庫內(nèi)的水泥進(jìn)行倒空，通過庫容的變化，不讓結(jié)成大塊，這也是一種補(bǔ)救措施之一。  

由于大部份的水泥庫已經(jīng)建成出庫口已經(jīng)固定無法改變，庫內(nèi)的固定區(qū)永遠(yuǎn)存在加上石膏的二次脫水也不可免，將水泥庫定期輪流放空是減少結(jié)成大塊的重要方法。為減少員工的勞動強(qiáng)度和減少作業(yè)隱患，我司2020年度在水泥庫底安裝了一種庫底液壓疏堵破碎設(shè)備。該破碎設(shè)備安裝在水泥庫底的手動平板閘以下，設(shè)備尺寸與下料口的尺寸匹配。工作原理：該設(shè)備功能分為兩部份：上部是捅料機(jī)構(gòu)，使用的是液壓缸伸出的鋼棒，模仿人工破拱作業(yè)。捅料桿行程1500~2000mm，負(fù)責(zé)處理平板閘以上結(jié)拱的塊狀料甚至大塊料，中空油缸聯(lián)接羅茨風(fēng)機(jī)到減壓錐內(nèi)部可以替代部分充氣箱功能，以解決架空料的處理難題；下部在破碎機(jī)構(gòu)，將溜下到破碎腔的塊狀料破碎成2公分左右的小塊，使得小塊能隨粉料一起被斜槽送走，解決在斜槽卸料器拐彎處堵料問題；由于本身破碎腔中自帶約2.5公分間隙，對正常粉料卸料沒有影響。如果發(fā)生破碎腔有堵，反而說明里面有塊狀料，這時只要開啟疏堵機(jī)，就能快速疏通。由于現(xiàn)場安裝空間所限和提供較強(qiáng)的破碎能力，該系統(tǒng)采用了液壓馬達(dá)，羅茨風(fēng)機(jī)，與液壓捅料機(jī)構(gòu)合起來集成為一個液壓系統(tǒng)。其設(shè)備示意圖如下：  

該設(shè)備的可選包為手動閘板改為液動平板閥，方便現(xiàn)場處理時靈活掌握，減少員工的勞動強(qiáng)度。投入使用了兩年多來，幾次員工發(fā)現(xiàn)有塊狀料時，啟用該設(shè)備，大幅度降低人工掏料風(fēng)險和降低員工的勞動強(qiáng)度，受到了包裝車間的一致好評，對捅料桿的作用更是特別肯定，處理一個庫完全不要用到人工掏料，只要把出來的料送到包裝機(jī)的振動篩包裝出廠即可，超過篩網(wǎng)尺寸的小塊狀料從排渣口卸出，不會對包裝機(jī)的運(yùn)行和水泥質(zhì)量產(chǎn)生影響。  

還有一種更為嚴(yán)重的堵料情形。水泥粉還有半庫多，因?yàn)閴K狀料多，在水泥庫的減壓錐全拱住了，幾個通道全部堵住。這個時候人工清庫下不去，液壓疏堵破碎設(shè)備的捅料桿直能到減壓錐里面，不能拐彎伸到庫里去，長度也不夠。現(xiàn)在市面上發(fā)明了一種水泥庫清堵機(jī)器人，我司去年使用過一次，可以有效解決這個難題。  

將機(jī)器人從堵料的水泥庫頂部用牽引繩放入庫內(nèi)，到達(dá)料面以后，啟動系統(tǒng)，機(jī)器人根據(jù)庫外遠(yuǎn)程遙控操作系統(tǒng)和內(nèi)置陀螺儀到達(dá)堵料的位置，即可啟動掘進(jìn)驅(qū)動馬達(dá)和行走送料馬達(dá)，掘進(jìn)頭在掘轉(zhuǎn)過程中，將凝結(jié)成塊的水泥切割松散；需要調(diào)整機(jī)器人前進(jìn)方向時，可以通過控制兩組后驅(qū)動馬達(dá)，即可調(diào)整到方向。機(jī)箱尾部有防翻轉(zhuǎn)尾舵，可以保證機(jī)器人穩(wěn)定的作業(yè)姿態(tài)，并且尾舵不影響機(jī)器人的前進(jìn)和后退作業(yè)。  

該系統(tǒng)在水泥庫存多時能夠鉆入水泥粉里面處理結(jié)塊，配合下部液壓疏堵破碎設(shè)備，完全能解決了水泥工廠儲庫結(jié)庫的最嚴(yán)重的問題，基本上可以做到不要再用進(jìn)入水泥庫內(nèi)進(jìn)行清庫的方式來處理。  

總之，水泥儲庫最重要的事杜絕進(jìn)雨水，采取技術(shù)措施少結(jié)塊，有結(jié)塊了選擇合適的設(shè)備，一定能使得后工段的工作難點(diǎn)變得安全、可靠、順暢。