如何根治水泥清库伤亡事故

作者:陈立明 时间:2019-03-26 13:49:02

    今年以来,水泥业多次发生清库作业重大安全事故,造成了多人死伤惨剧,引起水泥业同行的高度关注和警觉,进而引发全行业安全清库作业成本大幅上升。由于国家环保力度加大要求转变为大面积的错峰停产停窑,广大水泥企业有限的水泥库运行效率高低对企业的价值实现日益凸显,人们不得不思考如何彻底摆脱水泥库清库的巨大影响。

    经过认真研究发现,粉体在库内的实际力学传导分布,存在类似电流在导体上的集肤效应。粉体在库内因重力压迫横向膨胀,会形成平行多层弱稳定拱架,也称为重力拱。它的存在将每层料重沿自然大弧形拱桥横传至库壁,最后形成垂直叠加支撑平衡,形成空心化重力库壁外聚作用;而远非我们想象的均匀重力分布作用,因而易产生硬固性挂壁滞留效应。

    粉料在通常的减压锥底部与库壁还会形成收缩拱阻塞,目前通行的气动卸放技术的方式,往往因气流走软不走硬的自然特性,部分空气随料向中心出口流出,部分空气则必须突破通过收缩拱向密度相对低的中间软化部位上逸;又由于气流自然趋于抱团汇聚的特性而促成料路不均衡发展,最终中部常常呈现出多个漏斗流料路;总体形成中部软料优先快卸放的局面,而处于边壁的支撑硬固料区则根本不可能被气路进入,所以必然变成日益慢流直至不动的死料(如图一)。如此日积月累,库壁死区势必不断增长挤压有效库容,最终导致环库不规则板结,偏库,甚至彻底断流(如图二)。

                         

     显然,由于气动方式存在严重的气路自然偏析极化本性,与库内料压自然形成的重力拱作用造成的壁硬中软密度分布完全不匹配。无论库底气槽阵列设计再均衡,也改变不了其必然形成边壁死料不断增长的趋势;可以说,现行气动技术方案本质上就存在严重的癌变基因,其自动形成大量死料偏库现象实际就是无效肿瘤组织不断自我激发生长恶化的必然结果。

     如果能让边壁的硬固料优先从库底同时产生流出运动,产生环库壁的整体自然平衡流动,造成全库活料运行的局面,就可以从根本消除死料的存在和生长;不但可以大幅度的从根本性提升库容使用效率,还能最终彻底摆脱清库的必要和相应的巨大代价。


图三

    我们发现,库底出口存在的收缩拱是造成粉体顺利卸出的关键障碍,从而精巧发明设计出无动力太极锥装置。该装置充分利用库内粉体料重高位势能为原动力,通过置于库内出口上方的太极锥针对性钢结构设计,形成了自然剪切力破解粉体收缩运动的拱阻作用;并确保形成最底层硬固料优先卸除的自动平衡安排,使库内千百吨粉料重力势能形成前拉后推的整体作用于库壁,实现了无动力无死区自然整体流卸料;而且其力学分布作用与库壁密度分布正好形成自动纠偏的平衡反馈机制,最终达成大库边运行卸放边自我清理库壁的理想作用(如图三)。即便库顶因雨天产生少量渗漏,也会被流动性粉料迅速消化移除,彻底排除死料形成及其恶性生长的温床。由于无需吹入空气,不但大幅节能降噪,半流动性还有利于后续机械实现流量自适应稳定卸放控制。同时,针对不同库位等复杂工况配套设计了专用卸料装置和高精度冲板流量计,以及量身定制的智能反馈电脑控制驱动系统,构成了完整的绿色智能水泥卸放闭环控制系统粉流掣,能接入中控进行数字远程定量控制卸放(如图四)。  


 图四

     四川某水泥公司拥有6条大型水泥生产线,建有36座万吨水泥库,多年来深受水泥库的各种故障困扰。他们通过2017年4月昆明水泥技术交流会了解到全新的粉流掣技术后,几经反复讨论研究磋商,决定先从已经严重损坏的二厂5号库进行粉流掣改造,以求事实验证粉流掣技术是否达到理论预期,找到彻底摆脱大量万吨水泥库采用传统气动技术带来的巨大运行修复痛苦。

    该库内直径18米空高39米,满库水泥1万吨左右,原来采用减压锥带库底环形气动斜槽阵罗茨风机吹送方式,当时清库检查发现减压锥已经严重损坏,仅仅修复成本已经远远高于粉流掣改造所需代价。虽然粉流掣在3000吨,5000吨水泥库已有过成功应用,但粉流掣的设计效果能否在如此高大的水泥库实现,其上下各级技术领导依然均置强烈怀疑态度,但抱着死马当活马医的精神,大家决定放手一试。

2018年元月,彻底拆除原混凝土减压锥(如图五),改换为粉流掣的太极锥后,开始按5米料位2000吨水泥,9米料位4000吨水泥,直至满库1万吨水泥,逐步展开试机生产,结果完全达到预期目标(如图六);正常运行2月后,于3月又再次进行满库放空验证,事实证明(如图七)。粉流掣一直以自然整体流卸放,使环库壁硬料永远处于动态自动更新状态,而且巨大的料压作用于库壁的清理效果非常光滑干净,真正达到了边运行卸放边自动清库的理想状况。最后自然放空的尾料很少,空深达37米,四周自然堆积余料高度范围完全符合理论描述。  


图五

拆除原来的钢筋混泥土大减压锥,换装成小太极锥。


图六

2018年元月开始正式投入使用,可以灵活设定下料流量并闭环运行。


图七

正常运行2月后到2018年3月23日满库放空验证测试,证实库壁自动清库效果极好,放空率达到预期要求。


粉流掣在万吨水泥库中成功应用实践表明,可以彻底告别令人头痛不已的水泥清库作业,具体表现在:

1 实现整体流库壁硬料优先卸放,放料清库同时进行,根本消除死料区存在条件,进而彻底消除周期性清库的必要。另外,全库活料运行,可最大限度自行消除少量渗漏雨水入库造成的累积性危害。而且库内太极锥为无动力钢结构装置,其受力设计平衡简单,不存在磨损维护的需要,其运行维护成本几乎为零。

2 库内采用无动力自然平衡卸料,库外部动力为2台5.5千瓦变频调速卸料电机静音环保,节能显著;而原来为45千瓦罗茨风机,高分贝噪声工作。

3 采用闭环智能反馈控制,具备数字远程中控任意定量操作控制功能,能稳定实现工艺流量匹配效率最大化或多库搭配均化控制。

4 库内水泥除超低料位存在自然堆积角循环尾料,可运行在各种库位高度,充分释放库容效率;并充分实现先进先出的合理顺序,且完全实现水泥产品的最大化自然均化。

5 结构简单精巧,造价经济,便于新建库进行低成本快速建造使用。

事实证明粉流掣应用于水泥大库,不但可彻底消除传统气动技术带来的各种弊病,从源头上彻底消除令人头痛无比的周期性清库作业,还大幅节能降耗;并将现场运行管理从流行的开环粗放人工操作推进到无人智能定量优化卸放的先进状态,为广大水泥企业开辟出一条全新的升级换代道路。