姜超/JIANG Chao

（青岛中青林重工有限公司，山东 青岛  266000）

 

摘要：通过对料仓种类、用途的描述，探讨料仓结构对料流的影响。

关键词：仓储；中间仓；料流

中图分类号： TH12           文献标识码：A

 

　　干粉站的物流过程，主要是由原材料进厂、站内加工和成品外送系统组成。为了保证干粉站的正常生产，必须配备足够的原料仓容、中间仓容和成品仓容，储存原材料和成品砂浆，以确保干粉站连续流水作业。储存设施的设计与使用合理与否，对干粉站的生产效率、生产成本和砂浆的质量有重要影响。干粉站的储存设施的投资额可大可小。

　　原料库有筒仓和开放式仓库两种基本形式，筒仓采用钢筋混凝土结构或钢结构筒仓；开放式仓库采用砖木、砖砼结构或钢结构平房仓，储藏形式又分散装和包装原料。此外，也有采用露天堆场方式堆放原料。

　　中间仓由砂暂存仓、配料仓、计量仓、成品仓和混合机下拢料斗等组成。常用的中间仓结构形式又分为钢结构圆筒或矩形结构，配以助溜器等附件的钢结构料斗。部分干粉站也有采用钢筋混凝土做仓体结构，配以钢结构料斗。

　　成品仓有散装仓、待包装仓和包装成品库等。前者可纳入中间仓的范畴，包装成品库主要用于短期储存包装产品和发货。通常需配置发货平台，并具有较好的储存条件。常用的结构形式有砖木、砖砼和钢结构平房仓，地面标高一般为+1.2m。

　　为了减少不必要的浪费、降低生产成本，应重视干粉站物料储存设施的设计。

 

1 原料储存仓库

　　主要用于存放原材料与辅料，原料仓的容量取决于工厂的规模、交通运输条件、原料供应地的远近、各种组分的有效性等因素。计算时应根据平均配方分别计算出储存各组分物料，考虑到某些原料的品种保管与密度的差别，在仓房与筒仓数量的计算上，至少增加10%的余量，以保证有足够的仓容作为生产周转用。在交通不便的地方需加大仓容量。

1.1 砂、石原料的储存筒仓

　　主要有圆筒仓和矩形筒仓，筒仓的特点是占地面积小、充分利用空间，便于仓储作业实现机械化、自动化，便于管理，减少原料的损耗。

　　立筒库具有对原材料进行接收、储存、卸出、倒仓并指示料位等功能，起着平衡生产过程、保证连续生产、节省人力、提高机械化、自动化程度等作用。立筒库常用钢板或混凝土建造，大多为圆筒形。钢筋混凝土仓相对造价较高、自重大、建筑周期长，使用寿命长、保温性好等特点，主要是用于大型站或寒冷地区。作为生产过程的周转仓，使用较多的是钢板仓。钢板仓有卷板卷制的卷板仓和平板仓两种形式。

　　（1）螺旋钢板仓（利普仓）

　　由专用的螺旋卷仓加工机组将长条钢板卷制而成。卷制时，将495mm宽的镀锌板送入成型机，由成型机轧制成所需的几何形状，如圆仓的直径。再经过弯折机弯折、咬口，围绕筒仓外侧，形成一条30mm～40mm宽的连续环绕的螺旋凸条，凸条在结构上起到加强筒仓强度的作用。卷板仓与拼装仓相比，最大的特点是密封性能好。

　　螺旋钢板仓仓筒直径从ϕ 2.5m～25m，高度从2m～29.8m，容量10m³～9000m³。

　　（2）平板仓

　　由于运输条件的限制，超过一定吨位与直径的筒仓现场制作，板幅一般是1.5m宽，长度根据筒仓直径定，高度根据设计吨位定。板与板之间外面加槽钢固定。

　　近些年来，国外流行波纹钢板仓，壁厚1.2mm～4mm。用成型机板压成带有一定曲率的波纹板，现场由螺栓拼装而成。波高一般为12mm，波宽65mm。经压型后的钢板强度有大的提高。一般用于砂、石料的储存。

　　立筒库仓容量的确定

　　立筒库仓容量计算公式，见下式：

　　式中：V—立筒库仓容量（m³）;

　　Q — 干粉站生产能力（吨/天）；

　　η--原料占配方中的最大比例（%）；

　　ρ —储存原料密度（吨/m³）；

　　k—立筒库的有效仓容量，一般k取0.85；

　　T —储存天数，一般，砂、石要求72h，水泥6h，砂浆8h。

1.2 水泥、粉煤灰等粉料在圆筒仓内储存

　　水泥、粉煤灰等粉料的储存，通常配置50～500吨普通或保温钢板圆筒仓储存。粉料通过气力输送进仓，仓底一般需配置活化或强制卸料装置，有时配置中间垂直螺旋等装置对存储物料进行活化和循环。

　　粉料的出仓，通常情况是机械输送装置，比如螺旋输送机；也可以通过气力输送，将物料输送至配料仓缓存，直接参加配料。

 

2 中间仓

　　干粉站生产工艺中，因加工工序需要，需配备各种类型的中间工作和过渡仓斗，主要功能是平衡各生产工序之间的流量，确保砂浆生产的连续性和稳定性。干粉站常用的中间仓斗有砂过渡仓、砂计量仓、粉料计量仓、成品包装与散装仓、混合机下拢料斗等。干粉站中间仓斗的数量、容量和结构形式，取决于干粉站采用的加工工艺、生产规模、设备选型和所生产产品的大宗原料特性。

2.1 干粉站中间仓的类别与容量

　　干粉站中间工作仓的类别、容量和干粉站所采用的加工工艺、建筑结构、生产规模和设备配备有关。配置原则是：根据储存物料的特性选择仓型（做到经济合理）；根据产量、原料与成品的品种、数量确定容量；合理配置料仓的位置，以便于管理，防止混杂。生产线的产能一般是10t/h～100t/h。

2.2 干粉站料仓和中间仓仓形的设计方法

　　干粉站原料品种复杂，不同的物料具有不同的物理特性。在生产过程中，料斗的结构造成原料卸料偏析、自动分级、结拱和残留等故障的出现，将会严重影响干粉站的连续优质和安全生产。合理设计、选择仓型和借助先进的助流方法，在产品设计中具有指导意义。

　　（1）物流的形态

　　料仓中的物料流动形态主要有两种：整体流和漏斗流。如下图。

整体流                                                漏斗流

　　整体流是指当料仓内如何一部分物料流动时，整个仓内的全体物料同时也在运动，仓内无死角，基本实现物料的先进先出，同时还能将进料时发生粒度分级的物料重新混合。

　　漏斗流是指料仓内物料只有中心的物料在运动，不能实现先进先出，导致粉体自动分级，大量死角减少了料仓的有效容积，不及时清理会造成原料堆积，影响产品的质量。

　　（2）料仓结拱的预防

　　影响料仓结拱的主要因素是料仓的结构和操作条件。解决完了结拱的主要措施：料斗形状设计合理，采用助流装置，前者最为经济。

　　① 料斗形状的设计

　　物料结拱处尺寸可由下式求出：

　　式中，d — 结拱口直径（m）；

　　T₀—初抗剪强度（Pa），详细数据见下表；

　　ϕ — 物料休止角/ °；

　　ρ — 物料密度/（N/m³）。

　　对圆形出料口直径D应取：D≥d；

　　对方形出料口边长A应取：A≥d。

　　料仓的出料口尺寸大于结拱口尺寸，是防止物料结拱的基本方法之一。

　　② 锥形料斗壁的倾斜角设计

　　矩形仓棱角计算公式，见式：

　　方仓（a=b）棱角计算公式，见式：

　　式中，h —卸料斗垂直高度（包括卸料口下面的切去部分）（m）;

　　b —矩形长边/m；

　　a —矩形短边/m；

　　ϕ —料斗棱角/°。

　　锥斗形式见图，即最小的棱角不＞60～70°。

　　③偏心出料口

　　设计时避开料斗成拱区，以避免料仓结拱的发生，将料斗出料口布置偏向一边，或适当放大出料口，可使物料结拱失去支撑，使物料顺利流出。几种常见的偏心出料口的形式，见图。

 a.方仓、棱台单面垂直偏心方出料口（侧面中心）；   b.方仓、棱台双面垂直偏心方出料口（两侧面夹角）；   c.圆仓、圆台偏心圆出料口；  d.圆仓、圆台偏心方出料口

几种偏心出料口的形式

　　二次料斗又称二次扩大料斗。原理是在卸料口上方附近最易成拱处，突然将其断面扩大，使该处物料压力减小呈松散状态，从而避免结拱。这种料斗在国外应用较多，用这种料斗要注意3点：

　　a.与进料口较大的配料器匹配使用。

　　b.二次料斗的高度要恰当，上缘应在料斗最易结拱的部位（高度）附近。

　　c.二次扩大料斗的边长B与一次料斗边长A（即下端）之比应恰当。当A<350mm，取B:A=1.6:1；当A>350～550mm时，取1.3:1；当A>750mm时，取1.1:1。

　　（3）料仓的截面尺寸与高度比

　　料仓的形状很多，一般由上部竖直柱体和下部的锥体组成。没有竖直柱体的锥体储存仓，一般称料斗式过渡斗。按料仓的结构尺寸高宽比进行区分，料仓的直壁高度大于横截面的最短边长时，称为深仓，反之称为浅仓。即H≥1.5D时为深仓；H＜1.5D时为浅仓，其中H为料仓竖直壁的高度（m）；D为圆形料仓的直径，方形仓的边长或矩形仓的短边长度（m）。

　　通常深仓主要用于物料的储存，储存量较大，流动性较好的物料。浅仓用于储存时间短、储量小，流动性较差的物料。

2.3 中间料仓、斗的结构设计和工艺布置要点

　　（1）中间料仓、斗的结构要点

　　① 中间料仓、斗的结构设计必须根据储存物料的特性、料仓系统的作用、工艺生产的要求及料仓系统前后供料系统、输送系统的条件等因素确定料仓的类型、容量结构形式，以及供料、布料、出料设备和布置。

　　② 选择中间仓、斗的形状时，既要考虑制造方便，用材较少的经济性，又要考虑保证储量和装料方便、卸料流畅。不对称的斗体形状比对称的形状更有利于物料流动。垂直壁面有利于物料流动，对流动性差的物料应考虑两壁或三壁垂直。

　　③ 正确选择中间仓、斗的材料与内壁处理。有腐蚀性物料时，料斗内壁需做防腐处理；料斗内壁应进行消除静电处理，以防静电积聚。根据物料与仓壁的摩擦角选择仓壁倾角的原则，可将料斗采用不同材料分段制造，改善物料的流动条件，保证物料顺利排出。应磨平钢结构料仓、斗焊缝或毛刺；对钢筋混凝土结构必须进行二次抹面并抹光，必要时用光滑耐磨材料铺设衬壁。

　　④ 中间仓的仓顶应设置进仓人孔，孔口尺寸为500×500mm。孔上应装有安全盖板。大中型仓斗应设有直爬梯，以便操作人员进出中间仓斗。小型中间仓斗应设有检修清理孔。

　　2）中间料仓、斗的工艺布置要点

　　① 料仓、斗的进料口尺寸与进料机械设备相适应。

　　② 应考虑料仓、斗回气和排气除尘装置，如系统未配置负压除尘装置，必须考虑装正压过滤除尘装置，以保证环境清洁。

　　③ 料仓、斗的出口应根据物料的特性配置，配套的闸门、给料机等布置应与料仓、斗排料口相同。

　　④ 根据工艺生产要求，料仓、斗内应设置料位计，测定物料的上、下限位置。

　　⑤ 料仓、斗布置时，应考虑相应的主机设备和输送机械的检修位置。根据料仓、斗布置情况，设置必要的操作平台和梯子，对于较大的料斗还应在料斗内设爬梯。

　　⑥ 当仓、斗内储存不易流动的黏滞物料时，为了消除起拱滞流，保证连续卸料，应考虑在斗内或斗外设置破拱助流装置。

 

3 结语

　　干粉砂浆站的材料多种多样，根据生产线用途配置的材料不同、生产效率的差别，要求设计人员根据实际需求与物流的特性设计料仓的容量，并且保证物料流动顺畅。

 

参考文献

[1] 曹康,郝波.中国现代饲料工程学[M].上海科学技术文献出版社. 2014.

[2] 中华人民共和国住房和城乡建设部.干混砂浆生产线设计规范: GB51176-2016 [S].北京：中国计划出版社. 2016.   

 

作者简介：姜超，男，工程师，主要从事干粉砂浆整线设备方面研究。

(责任编辑：休鱼）