原、燃料预均化与生料均化

图1 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。
（1） 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 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 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 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 储存与均化的双重功能。
3.6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5~6。 （2）两个料堆可根据地形，采取 直线或平行布置，图1所示为两个料堆 呈直线布置的矩形堆场示意图。
3.7.5 纵向倾斜层堆料法
纵向倾斜层堆料法的特点如下：
（1）堆料时从堆场料堆的一端开始，卸料点均 在料堆纵向中心线上。由于料堆纵向距离比宽度 大，因此料层数比横向倾斜堆料法多，而每层料 量少，所以均化效果由于横向倾斜堆料法。 （2）这种堆料法的第一层料面为圆锥状，第二 层之后的堆料料面则为覆盖圆锥料面一侧的曲面， 故亦可成为圆锥形堆料法。 （3）堆、取料设备简单，投资较少。 （4）缺点是料层较厚，物料离析较严重，均 化效果不理想。
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
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）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。
３.４ 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。
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（3）波动范围
上例两组石灰石数据的R1和R2各为5.01% 和2.15%。
小结
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。
(1)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R<5%时，可以认为 原料均匀性良好，不需要采用预均化； 当R=5%-10%时表示原料有一定的波动， 应结合其他原料的波动情况，包括煤 炭的质量、设备条件和其他工艺上的 种种因素综合考虑，最后根据生料在 入窑前要求达到规定的均齐度而确定； 当R>10%时,表示原料波动较大，则必 须建设预均化堆场。
3.7.2 波浪形堆料法
波浪形堆料法的特点如下：
（1）采用带卸料小车的皮带机堆料。皮带机需要能上 下、前后及水平运动，完成堆料过程。 （2）堆料时，物料首先在底层堆成许多平行的等腰三 角形的长条料带，然后第二层铺在三角形料带之间，呈菱 形。接着依次铺上其他各个菱形料层。 （3）这种堆料法的优点在于减少颗粒的的离析作用。特别 在物料颗粒相差较大或不同成分在大小颗粒物料中相差很 大时，可取得良好的均化效果。 （4）缺点在于堆料点需要在整个堆场宽度范围内移动、 伸缩、回转，因此，堆料设备价格较高，操作亦较复杂。 所以，仅在有少量物料堆料时使用。
(3) 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
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 定、煤炭灰分波动在5%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， 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 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。 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工 艺、装备适应能力综合权衡。
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。
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。
3.6.2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。

1 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：
样 品 一 组 二 组
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
99.5 93.8 94.0 90.2 93.5 86.2 94.0 90.3 98.9 85.4 94.1 93.9 92.5 93.5 90.2 94.8 90.5 89.5 91.5 89.9
3.7.6 Chevcon堆料法
Chevron堆料法是人字形堆料法和纵向倾 斜层堆料法的混合堆料法，适用于圆形堆 场。 堆料过程与人字形相似，但堆料机下料 点的位置不是固定在料堆中心线上.而是随 每次循环移动一定的距离。这种堆料法不 仅可以克服“端锥效应”，而且由于料堆 中、前、后原料的重叠，长期偏差和进场 原料突然变化产生的影响也可被消除，均 化效果较好。但该系统投资较高，自动化 系统管理维修要求严格。
3.7.3 水平层堆料法
水平层堆料法如图所示。其特点如下： （1）堆料时，首先在堆场底部均匀地水平铺 料，然后逐层上铺。由于物料的休止角的原因， 上边各层物料宽度需逐层减小。因此可消除物料 颗粒的离析作用。 （2）由于需在整个堆料平面上均匀铺料，因 此要求堆料机除横向移动外，还能在一定范围内 回转。有的情况下还需在卸料处安装撒料盘，故 堆料装置比较复杂，投资较大。 （3）主要用于物料的混合作业。当各种物料颗粒、 休止角、水分等差别较大，而又需要均匀混合时， 可选此堆料方式。
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
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 一步配料要求。如石灰石、黏土预 配料堆场。
3.7.1人字形堆料法
人字形堆料法其特点如下：
（1）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 堆料过程。 （2）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。 （3）优点是使用设备简单，均化效果较好， 应用比较并遍。 （4）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。
第三章 原、燃料预均化与生料均化
3.1 预均化的基本原理
原料预均化1905年首先用于美国的钢铁工业， 1959年用于水泥工业，1965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 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 均化技术是水泥工业充分利用低品位资源，保证 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。
（2）原料预均化的技术经济意义：
a.有利于稳定水泥窑入窑生料成分稳定 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
第一组样品平均值:92.58% 第二组样品平均值:92.03%
2 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：
式中：S——样本的标准偏差（%）； . n ——数据数量； xi——物料中某成分的各次测量值，xi～xn； x——样本均值； 标准偏差是一项表示物料成分均匀性的指标 标准偏差值越小，物料的成分越均匀。
（4）均化效果计算
H=Sb1/Sb2
式中： H——均化效果，单位为倍数； Sb1——均化前进料的标准偏差； Sb2——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 达５—８，最高可达１０；经预均化后石灰石Ｃ ａＣＯ３含量的标准偏差最好可达±１％左右。
３.３预均化堆场的类型
3.7.4 横向倾斜层堆料法
横向倾斜层堆料法的特点如下:
（1）该法是将堆料按自然休止角铺成许多平行 的倾斜料层。第一层是先在堆场的一侧堆成一各 三角形物料条带，然后将堆料机内移，在第一层 三角形料带上铺料，依次铺至堆场中央，即可形 成横向倾斜层料堆。 （2）要求堆料机必须在堆场宽度的1/2范围内 伸缩回转作业。 （3）适合选取堆、取合一的装备，因此投资减 少。 （4）缺点在于物料离析严重，大颗粒几乎全部 落到料堆底部，因此均化效果很不理想，仅适用 于那此对物料均化要求不高的作业。