14.1. Технологические схемы и комплексные системы доставки и складирования сыпучих материалов
Большое число насыпных грузов – цемент, сырьевая мука, зерно, сахар, минеральные удобрения, глинозем, зола, гипс, керамическое сырье, химические и многие другие материалы экономически выгодно хранить насыпью в комплексных силосных установках, которое нашли широкое применение в промышленности, строительстве, сельском хозяйстве и на транспорте.
В зависимости от вида сыпучих строительных материалов и дальности их доставки потребителю существуют различные технологические схемы перевозки этих грузов.
ВНИИстройдормаш, ВНИИжелезобетон, ЦНИИОМТП и другие организации разработали шесть основных технологических схем перевозки и разгрузки цемента (рис. 14.1):
- пневматическая транспортировка цемента по трубопроводу с цементных заводов или элеваторов на расстояние до 1000 м непосредственно на склад завода сборного железобетона или другого потребителя;
- перевозка цемента на расстояние 30–40 км в складах-контейнерах (установленных на автомобилях) от элеваторов или крупных складов заводов сборного железобетона на рассредоточенные объекты с небольшим объемом работ;
- доставка цемента на расстояние до 150 км в автоцементовозах с цементных заводов или элеваторов непосредственно потребителю с пневматической перегрузкой в приобъектные склады;
- перевозка цемента на расстояние до 1000 км специализированным железнодорожным транспортом от цементных заводов до элеваторов или складов крупных строек и заводов сборного железобетона, откуда он может доставляться потребителю с небольшим объемом работ по схемам I, II или III;
- доставка цемента на расстояние свыше 1000 км в крытых железнодорожных вагонах с цементных заводов до складов заводов сборного железобетона, откуда он может перевозиться по схеме I, II или III;
- перевозка цемента смешанным железнодорожным и автомобильным транспортом с цементных заводов непосредственно потребителю, находящемуся от железнодорожной станции на расстоянии 50–100 км, при этом используют автоцементовозы с самозагрузкой.
Рис. 14.1. Технологические схемы доставки цемента наземным транспортом.
1 – приобъектный склад: 2 – склад цементного завода; 3 – элеватор или крупный склад цемента завода железобетонных изделий; 4 – разгрузчик всасывающе-нагнетательного действия; 5 – крытый вагон;
6 – автоцементовоз с самозагрузкой; 7 – специализированный вагон-цементовоз; 8 – автоцементовоз;
9 – объект рассредоточенного строительства; 10 – автомобиль с установленными контейнерами;
11 – камерный насос; 12 – трубопровод.
Транспортирование цемента с цементного завода:
I – по трубопроводу; II – в контейнерах; III – автоцементовозами с пневматической разгрузкой;
IV – специализированными вагонами-цементовозами; V – крытыми вагонами с использованием разгрузчиком; VI – крытыми вагонами с применением автоцементовозов с самозагрузкой.
Для доставки сыпучих грузов, особенно вяжущих материалов, целесообразно использовать специализированные суда-цементовозы с пневматической разгрузкой в береговой склад. Этот способ перевозки и перегрузки наиболее эффективен: низки транспортные расходы, малы сроки погрузки и выгрузки, практически отсутствуют потери на распыление, не снижается качество перечного груза, минимальны трудозатраты обслуживающего персонала. При перевозке сыпучих материалов в речных баржах общего назначения в местах выгрузки груза необходимо устанавливать перегружатели.
В зависимости от привязки к транспортным коммуникациям склады сыпучих материалов разделяются на прирельсовые и притрассовые. По способу выдачи материала потребителю различают склады с механической и пневматической подачей.
По вместимости склады подразделяют на три группы:
1) приобъектные инвентарные склады с вместимостью одного силоса в 13-25 т. предназначенные для приема порошкообразного материала из автоцементовозов непосредственно в условиях строительства;
2) склады вместимостью 240-720 т. предназначенные для строительства бетонных заводов и заводов сборного железобетона производительностью до 100 м3/сут. бетонной смеси;
3) склады вместимостью свыше 1000 т, обслуживающие крупные строительства и предприятия. Они входят в состав бетонных заводов или заводов сборного железобетона производительностью 200-1000 куб.м/сут.
Приобъектные склады цемента предназначены для обслуживания небольших бетонорастворосмесительных установок, расположенных вблизи строящихся объектов и ремонтно-строительных баз. Устраивать подъездные железнодорожные пути к этим складам нецелесообразно, поэтому в большинстве случаев цемент доставляют на них автомобильным транспортом.
В строительстве применяют приобъектные инвентарные склады цемента различной конструкции с механическим и пневматическим способами подачи материала, а также передвижные склады.
Инвентарный склад цемента вместимостью 13 т (рис. 14.2) предназначен для приема цемента из автоцементовозов с пневматической выгрузкой, хранения его и выдачи шнеком на небольших строительных площадках. Склад состоит из силоса с фильтром, шнекового конвейера и механизма поворота. Конструкция склада позволяет поворачивать силос в горизонтальное положение с погрузкой цемента в автомобиль без применения внешних грузоподъемных устройств. В связи с тем. что габарит склада в транспортном положении по ширине и высоте (3370 и 3970 мм) превышает допустимые нормы, маршрут и время перевозки надо согласовывать с органами ГИБДД.
Рис. 14.2. Инвентарный самоопрокидывающийся склад цемента вместимостью 13 т.
1 – шнековый конвейер; 2 – силос; 3 – механизм подъема; 4 – рама; 5 – опорная плита; 6 – винт;
7 – ось поворота
Склад цемента вместимостью 16т (рис. 14.3) предназначен для приема цемента из автоцементовозов и выдачи его в весовой дозатор установки. С помощью растяжек угол наклона шнека в вертикальной плоскости можно изменять от 20 до 50°, а шнек может поворачиваться в плане на 20°.
Рис. 14.3. Инвентарный склад цемента.
1, 2, 9 – ограждения; 3 – силос; 4 – шнековый конвейер; 5 – весовой дозатор цемента бетоносмесителыной установки; 6 – растяжка; 7 – опора; 8 – загрузочный трубопровод; 10 – лестница
Автоматизированный склад цемента СБ-ЗЗА вместимостью 25 т (рис. 14.4) применяется для хранения и выдачи пневматическим способом потребителю не только цемента, но и мелкодробленой извести, гипса, минерального порошка, асфальтобетонных смесей. Склад состоит из силоса с рукавным фильтром, камерного насоса, влагомаслоотделителя. Пневмораспределительного устройства и системы управления. В нижней конической части силоса расположено аэрирующее устройство (аэроднище).
Рис. 14.4. Автоматизированный склад цемента СБ-ЗЗА вместимостью 25 т.
1 – фильтр; 2 – ограждение; 3 – бункер; 4 – лестница; 5 – аэрирующее устройство;
6 – влагомаслоотделитель; 7 – камерный насос: 8 — воздухопровод; 9 – электрошкаф;
10 – цементопровод
Быстромонтируемый склад цемента вместимостью 300 т (рис. 14.5) предназначен для приема цемента из автоцементовозов (притрассовый вариант) и вагонов (прирельсовый вариант), хранения и подачи его потребителю пневматическим способом в первоначальный период стройки. Склад притрассового варианта состоит из трех автономных силосов (цистерн), каждый вместимостью 100 т. Цемент подается со склада тремя пневмоподъемниками, установленными под цистернами, которые наклонены к горизонту под углом 10°. При удалении склада от бетоносмесительного отделения более чем на 25 м используют пневматические винтовые насосы.
Рис. 14.5. Быстромонтируемый склад цемента вместимостью 300 т (притрассовый вариант).
1 – автоцементовоз; 2 – загрузочный трубопровод; 3 – рукавный фильтр; 4 – силос-цистерна;
5 – указатель уровня; 6 – лестница; 7 – пневмоподъемник; 8 – компрессорная станция НВ-10Э;
9 – передняя опора; 10 – трубопровод подачи цемента в бетоносмесительное отделение;
11 – трубопровод выдачи цемента в автоцементовоз; 12 — железобетонная плита
Силосные склады-пневмокомплексы являются основнымихранилищами у потребителей цемента. Рядом ведущих проектных организаций (институтами Пшростроммашина, Гипростром. ВНИИстройдормаш, ЦНИИОМТП, Промтрансниипроект, Гипроцемент и др.) были разработаны типовые проекты таких складов различной вместимости.
В связи с применением силосных складов выполнена их унификация и нормализация. Унифицируются емкости, их взаимное расположение, системы загрузки, выгрузки и хранения материалов, основные параметры силосов и несущих конструкций. Для материалов, близких по физико-механическим свойствам, унифицируются технологические компоновки, погрузо-разгрузочное оборудование и устройства.
Для унифицированных силосных корпусов предусмотрено максимальное применение железобетонных конструкций с номинальными наружными диаметрами круглых силосов 3; 6; 12; 18 и 24 м; при высоте от 10.8 до 30 м. Высота подсилосного этажа определяется исходя из условий размещения подъемно-транспортного оборудования и равна 3.6; 4.8; 6.0; 10.8 м. При условиии проезда в подсилосном этаже железнодорожного состава высоту принимают 14.4 м.
Железобетонные силосы из сборного или монолитного железобетона более долговечны и стойки против воздействия влаги, но стоимость их значительно выше металлических. Стальные силосы рекомендуются только для грузов, хранение которых в железобетонных силосах недопустимо.
Унифицированные типоразмеры силосных складов для цемента, минеральных удобрений, кальцинированной соды, сульфата, минерального порошка, извести, гипса и ряда других материалов позволили применить на них типовые технологические схемы погрузо-разгрузочных работ и соответствующее оборудование. Наиболее рациональным явилось применение пневмотранспортных систем ввиду известных преимуществ этого вида оборудования. Потребность выполнения погрузо-разгрузочных операций с заданной часовой производительностью вызвала создание соответствующих типоразмеров пневмотранспортного оборудования. Дистанционное управление отдельными операциями и автоматизация ряда технологических процессов на силосном складе позволили создать силосные склады-пневмокомплексы, успешно работающие уже многие годы.
На цементных заводах используются смесительные силосы для сырьевой муки и силосы для хранения и отгрузки цемента. На отечественных и зарубежных цементных заводах, в зависимости от применяемого способа производства, созданы силосные пневмокомплексы. оснащенные соответствующим оборудованием – пневмоподъемниками. аэрожелобами, аэрационными устройствами, пневмокамерными и винтовыми насосами, фильтровальными и аспирационными системами, воздуходувным оборудованием.
Киевским институтом Гипростроммашина разработан унифицированный ряд типовых проектов автоматизированных силосных складов цемента. Использование этих проектов позволило резко сократить число типоразмеров складов – их строят из одинаковых компонентов (основного технологического, санитарно-технического и электромеханического оборудования). Общую вместимость складов отдельных групп меняют путем изменения числа силосов и их высоты. Притрассовые склады цемента предназначены для приема, хранения и выдачи цемента в расходные бункера бетоносмесительного отделения или в автоцементовозы.
Притрассовые склады располагаются вблизи автомагистралей.
Инвентарное исполнение позволяет часто перебазировать склад. Очистка сжатого воздуха на складе осуществляется комплектом влагомаслоотделителей.
Установленная на складе электроаппаратура дает возможность автоматизировать технологические процессы выдачи цемента и позволяет дистанционно управлять приемом цемента из автоцементовозов.
На рис. 14.6 представлена технологическая схема работы склада цемента вместимостью 240–360 т.
Рис. 14.6. Притрассовый склад цемента.
1 – силос склада; 2 – автоцементовоз; 3–- пневмовинтовой подъемник; 4 – пневмовинтовой насос;
5 – пневматический донный разгружатель
Склад загружается из автоцементовозов через загрузочную трубу. Для предупреждения переполнения силоса, а также для контроля разгрузки цемента на силосе установлены верхний и нижний указатели уровня.
Воздух, вытесняемый из силосов при загрузке цемента, очищается рукавным фильтром. Днища силосов оборудованы аэрационными сводообрушающими устройствами, каждое из которых состоит из восьми аэродорожек.
Автоматизированные силосные склады позволяют принимать цемент и другие порошкообразные вяжущие материалы из всех видов специализированного автомобильного и железнодорожного транспорта, крытых вагонов и вагонов бункерного типа (рис. 14.7). Из специализированного вагона-цементовоза (цистерны) с пневморазгрузкой цемент поступает непосредственно в силосную емкость. Из вагона бункерного типа цемент самотеком поступает в приемный бункер, расположенный под железнодорожной колеей, и затем пневмоподьемником подается в силос. Для разгрузки крытых железнодорожных вагонов применяется пневморазгрузчик цемента всасывающе-нагнетательного действия. Цемент подается в силосы через осадительную камеру и аэрожелоба.
Рис. 14.7. Схема автоматизированного прирельсового склада цемента.
1 – вагон-цементовоз; 2 – крытый вагон; 3 – бункерный вагон; 4 – приемное устройство бункера;
5 – пневматический подъемник; 6 – приемный бункер; 7– течка; 8 – осадительная камера пневматического разгрузчика; 9 – трубопровод запыленного воздуха; 10 – трубопроводы; 11– фильтр; 12 – приемный бункер аэрожелоба; 13, 17 – аэрожелоба; 14 – силос; 15 – пневматический разгружатель боковой выгрузки; 16 – автоцементовоз; 18 – пневматический донный разгружатель; 19 – вакуум-установка;
20 – бункер выдачи материала со склада; 21 – насос; 22 – лебедка
При необходимости можно использовать пневморазгрузчик для выгрузки цемента из вагонов бункерного типа – через верхние люки В этом случае используется всасывающее навесное сопло с электровибратором. Для перемещения сопла и гибкого трубопровода во время разгрузки на рампе склада должен быть установлен поворотный консольный кран с тельфером грузоподъемностью 200-500 кг.
Однако работа по этой схеме связана с определенными неудобствами и снижением производительности разгрузки из-за необходимости подъема материала и его перемещения по изогнутым резинотканевым рукавам. Подача цемента из силосных емкостей в расходные бункера бетоносмесительного отделения может производиться пневмовинтовым насосом ТА-14Б, струйным насосом с интенсифицирующей камерой или камерным насосом ТА-23. Это оборудование применяется в зависимости от дальности транспортирования и необходимой часовой производительности. Силосы складов оборудованы аэрационными устройствами, позволяющими выгружать из них цемент равномерно. Пневматические боковые разгружатели выдают цемент из силоса в автоцементовозы или передвижные контейнеры для доставки материала потребителю с небольшим объемом работ.
Пневматические донные разгружатели с дистанционным управлением выдают цемент из силоса в аэрожелоб и далее в бункер пневмовинтового насоса, перемещающего его в бетоносмесительное отделение.
Рассматриваемый склад включает в себя:
- компрессорное оборудование;
- систему очистки сжатого воздуха и регулирования его давления при поступлении к пневмоустановкам;
- систему автоматизированного электроуправления и контроля за уровнем цемента в емкостях;
- систему аспирации отработанного воздуха, маневровую лебедку для передвижения вагонов.
На силосных складах вместимостью от 1100 до 4000 т технология выполнения разгрузочных операций, хранения и выдачи цемента в производство аналогична работам, осуществляемым на складах вместимостью 480—720 т.
Отличительной особенностью является увеличенный грузооборот складов, так как используется пневмотранспортное оборудование большей производительности.
В ряде случаев силосные емкости используются и для выполнения определенных технологических операций, например интенсивного перемешивания сырьевой муки при производстве цемента.
Принципиальные схемы смесительных пневмокомплексов на примере силосов фирмы Claudius Peters Technologies представлены на рис. 14.8. Отавные преимущества и отличия этих силосов заключаются в том, что в центре силоса на его днище расположена смесительная камера, способствующая активному перемещению материала в области днища силоса.
Рис. 14.8. Принципиальные схемы силосов-пневмокомплексов фирмы Claudius Peters Technologies.
1 – силос со смесительной камерой; 2 – батч-силос; 3 – силос с гомогенизирующей камерой;
4 – вариофлоу-силос
Внутренняя полость камеры исключает влияние давления материала, находящегося в силосе, на процесс перемешивания, что облегчает и улучшает операцию.
В зависимости от способа перемешивания (гомогенизации) различными фирмами разработаны и конструкции смесительных силосных комплексов с соответствующим оборудованием.
На рис. 14.9 показан смесительный силосный комплекс фирмы IBAU (ФРГ), используемый и для хранения сырьевой муки.
Рис. 14.9. Схема смесительного силосного комплекса с центральной камерой фирмы IBAU (ФРГ).
1 – аэрожелоб; 2 – воронки в материале; 3 – аэрируемые секции; 4 – клапан; 5 – регулируемый шибер контроля разгрузки; 6 – центробежный компрессор; 7 – центральный бункер; 8 – пылеуловитель;
9 – шибер с регулируемым сечением, пропорциональным углу поворота; 10 – ленточные весы;
11 – пневмоподъемннк; 12 – пневмовинтовой насос
В этом комплексе с центральной камерой имеется сборный резервуар 7 с пылеулавливающим фильтром 8, под которым расположен весовой ленточный дозатор 10, питающий пневмовинтовой насос 12. Загрузка комплекса производится пневмоподъемником 11 и аэрожелобами 1. Слои загруженного материала смешиваются благодаря образованию воронок за счет регулирования аэрации секций днища и выпуска материала управляемыми шиберами 5.
На рис. 14.10 приведен силосный комплекс, разработанный фирмой Claudius Peters Technologies (ФРГ). В центре днища находится вентилируемая смесительная камера, воспринимающая нагрузку от основного объема материала в силосе. При загрузке через веерный распределитель с аэрожелобами сырьевая мука формирует горизонтальные слои. Воздух низкого давления впускают в кольцевую секцию аэроэлементов, расположенную по периферии днища силоса. Эта частичная аэрация создает псевдоожиженный слой материала, проходящий под основной массой неаэрированного материала через отверстия в стенках внутрь смесительной камеры, где он свободно расширяется, избыток воздуха вытесняется в силос. Этим создаются условия для аэрации следующего слоя материала, лежащего над кольцевой секцией вдоль периферии днища у стенки корпуса, и начинается течение материала по всему горизонтальному сечению силоса. Попеременное аэрирование секций приводит к усреднению материала под действием гравитации, зависящему от сил внутренного трения.
Рис. 14.10. Схема смесительного силосного комплекса фирмы Claudius Peters Technologies.
1 – бункер-осадитель; 2, 3, 10 – аэрожелоб; 4 – трубопровод загружаемой сырьевой муки; 5 – фильтр;
6 – воздухопровод; 7 – смесительная камера; 8 – аэролоток; 9 – выпускной патрубок; 11 – ленточные весы;
12 – пневмовинтовой насос; 13 – компрессор; 14 – трубопровод гомогенизированной сырьевой муки
В силосных комплексах фирмы Claudius Peters Technologies широко используется запатентованный принцип размещения внутри силоса камеры инспекции.
Силосный комплекс с камерой инспекции (рис. 14.11) применяется преимущественно для складирования и отгрузки материала. Бетонный конус с толщиной стенок 300–400 мм устанавливается на наклонном днище силоса. Наружный диаметр конуса находится на расстоянии 2,25 м от стенки силоса, что позволяет равномерно перемещаться материалу от наружной области силоса. На основании конуса находятся расположенные по его периметру входные отверстия высотой 0,8 м и шириной 1,85 м. Количество этих отверстий зависит от диаметра силоса. Через них материал течет из наружной области во внутреннее пространство, в котором создается разрежение.
Рис. 14.11. Силосный комплекс с камерой инспекции фирмы Claudius Peters Technologies
Особенностью камеры инспекции является встроенная в центре шахта. Она может быть изготовлена из стали или бетона. Она отделена от остального пространства силоса, доступ в камеру осуществляется снизу. Стены камеры имеют двери для инспекции и шуровочные отверстия. Внутри камеры размещается комплексное оборудование с вентиляцией, фильтрами, трубопроводами и клапанами переключения подачи воздуха на аэроэлементы днища силоса. Размеры камеры инспекции зависят от наружного диаметра силоса.
Так как температура материала в силосе доходит до 120 °С, то воздух в камере инспекции нагревается до высоких температур, таких, которые делают невозможным работу вблизи от камеры.
Для решения этой проблемы применена система отвода воздуха с помощью вытяжной трубы, установленной в верхней части камеры. На нижнем фланце трубы закреплен аксиальный вентилятор, который отсасывает теплый воздух, что создает возможность притока холодного воздуха. Вентилятор включается специальным чувствительным датчиком.
Силос с камерой инспекции, в зависимости от назначения, может быть выполнен как силос с плоским днищем с боковой разгрузкой или как высокопоставленный перегрузочный силос для загрузки цементовозов или с комплексом оборудования для упаковки в мешки (рис. 14.12).
Рис. 14.12. Силосный комплекс с оборудованием для загрузки цементовозов и упаковки цемента в мешки фирмы Claudius Peters Technologies
Источник