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水泥厂粉料储库安全设计的探讨

文档作者：吴东业文档来源：成都建筑材料工业设计研究院有限公司		点击数：	更新时间： 2021年07月25日
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中图分类号：TQ172 文献标识码：B 文章编号：1008-0473(2019)02-0071-03 DOI编码：10.16008/j.cnki.1008-0473.2019.02.014
水泥厂粉料储库安全设计的探讨
吴东业
成都建筑材料工业设计研究院有限公司，四川 成都 610051
摘 要 2018年以来，我国水泥行业清库安全事故频发。物料板结、起拱、 形成固定漏斗、充气设施损
坏等是粉料储库堵塞的根本原因。建议优化充气系统，选择合适的风动设备，并力求使用干空气；根据不同
粉状物料的特性，控制其粉状物料入库的水分；重视圆库库顶的防水设计；设置排空倒库设施；设计院在设
计时，将清库设施作为检修安全设施来配置，至少应该预留安装清库设施的轨道和检修平台等；主管部门及
时制订清库设备制造标准，适应市场需求。
关键词 储库堵塞 清库安全 板结 起拱 干空气 水分 防水 清库设施
0 引言
2018年以来，我国水泥行业发生了多起水泥
厂清库安全事故，给水泥行业安全生产敲响了警
钟。随着水泥生产规模的大型化，水泥物料的单库
储存量也由之前的千吨级向万吨级跃进，甚至有的
还超过了10万吨级，因此对水泥行业的产业升级提
出了更高的技术和管理要求，设计和装备水平也应
跟上形势。本文就有关水泥厂清库安全工作进行梳
理，总结经验教训，对物料堵库原因进行分析，有
针对性地提出设计注意事项，改进设计和消除安全
隐患，加强安全生产管理，做到防范于未然。
1 2018年以来的较大储库安全事故回顾
2018年1月9日，ZLJY水泥厂，在进行Φ15
m×39 m水泥储存库清仓作业时，因侧方水泥大量
结块掉落发生事故，造成6人遇难。
2018年1月22日，LXHL水泥厂，外委单位在
三号水泥库清库过程中，库壁物料出现塌方，将三
名外委单位工作人员掩埋，造成1死2伤。
2018年2月6日，ZJGHL水泥厂，外委单位在
Φ15 m×37.2 m生料库清料过程中，库内积料突然
坍塌，将正在库内作业的1名员工掩埋，抢救无效
死亡。
2018年4月8日，HNSF水泥厂，在落实停产整
改时，其中对制成车间调配库石膏库巡检，巡检工
在库内顶部巡检时，不慎滑入库内，当班班长施
救，一同坠入库内，造成2人窒息死亡。
2018年5月1日，YTAD水泥厂清库作业时发生水泥
塌方，有4名作业人员落入水泥库内，造成2死2伤。
2018年5月26日，PCYB水泥厂，在清理水泥
一线3号Φ12×40 m水泥库过程中，因水泥库壁出
现物料塌方，导致库内3名作业人员及1名监护人员
被掩埋，仅1人被安全救出。
2018年5月29日，LWBS水泥厂，该企业正计划
进行水泥库清库作业，施工方工作人员在检查水泥
作业环境时被倾泻而下的水泥掩埋，致1人死亡。
2018年6月15日，BMSHL水泥厂，疑似进行铲
料作业时，物料垮塌致使其被掩埋，发生中毒窒息
事故，致1人死亡。
2018年7月12日，GSJN水泥厂，电石渣库检修
准备时发生爆炸事故，造成现场6名作业人员中4人
死亡，2人受伤。
2018年7月15日，LCXS水泥厂，发生水泥罐严
重泄露事故，至1人高处坠落窒息死亡。
2018年9月3日，HZYB水泥厂，在进行碎石出
料作业过程中，3名人员从碎石储存库卸料观察孔
进入库内处理积料时，积料坍塌将3人掩埋，另外2
人在施救过程中因积料下陷被石料卷入掩埋。事故
共造成4人死亡、1人受伤。
2018年9月3日，HZZF水泥厂，2个水泥储存
钢板仓发生坍塌事故，造成4人死亡，1人受伤。
2 水泥厂物料堵库的原因分析
水泥厂物料的储存形式有：原料堆棚、预均
2019年第2期 新世纪水泥导报
No.2 2019 Cement Guide for New Epoch 工程设计与建设
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化堆场、联合储库、钢筋混凝土筒仓、生料均化圆
库、水泥均化圆库等，不管采用何种储存方式，在
使用一定时间后都需要进行清库作业才能满足正常
生产，清库工作存在较大的安全生产隐患。我们必
须了解水泥物料造成堵库的原因，再找出根源，提
出解决办法。
2.1 物料板结
水泥厂较为容易板结的物料有水泥、生料和
黏土。形成水泥和生料板结的原因，通常是因为在
储存圆库底层的物料经常与流化床表面气流接触，
流化空气含有一定的水分，加上库内外温差会逐渐
形成结露现象，物料遇水造成板结，水泥遇水还会
产生水化现象生成水硬性胶凝物，时间长了会造成
储存库底流化床表面充气层被逐渐堵塞，甚至堵
死，致使物料流动性减小直致完全停止流化下料，
加之库内上层物料压力的影响逐渐形成板结现象，
时间越长物料板结越严重直至形成“死库”。黏土
板结则是由于黏土具有较好可塑性的物理特性决定的，
随着黏土含水率增加而可塑性增大，更容易板结，也
与黏土在库内的静置时间和上层物料的压力有关。
形成库内物料板结的另一原因，与库顶的维
护结构有关，受外部雨水侵蚀所致。经常由于使用
维护的原因年久失修，防水层受损，甚至有库顶积
灰过厚而影响正常排水，雨水顺库顶和库壁进入库
内，漏雨在库内形成团状物料凝固块，也有雨水沿库
壁而下造成物料挂壁凝固，形成库壁悬挂附着板结。
2.2 物料起拱
粉状物料在圆库内受物料挤压、流动收缩的
作用，上部粉料的垂直重力压在下部粉料时，因物
料流动会在水平方向产生一个膨胀应力，当水平挤
压力达到一定值时粉料便可承受一定压力，物料会
形成球面应力平衡拱架层，将拱架层上部物料压力
传到外部区域直至库壁，粉料的重力叠加会形成多
层球面拱架层，如果在生产过程中再静置一段时
间，拱架层会更加稳固，随着下部物料卸出，而形
成下部空洞。由于下部物料的不断卸出，空洞扩大
到一定程度后，支撑力小于物料重力时上部球面拱
架层也会塌落，但塌落不会很彻底，因而会形成部
分挂壁料。
2.3 形成固定漏斗
在粉状物料的气力均化卸料过程中，充气气
流的大小会改变粉状物料的流化状态，通常在生料
库和水泥库底部布置有充气箱，生产时充入交替强
弱的空气使物料逐渐流态化，最终使物料混合均
匀。卸料时在局部流态化和重力的作用下，粉状物
料分区域切割料层，实现平铺直取达到均化的目
的，正常生产时库内漏斗为动态变换的。由于均化
设施在使用维护过程中会出现各种状况，如：电动
阀故障、充气层堵塞或损坏、充气管路堵塞、充气
风机故障等，都会出现某个充气区处于长期充气或
不充气，充气区域连续出料，不充气区域则停止出
料，致使在库内一定区域形成固定漏斗。固定漏斗
周边区域物料由于长时间不流动从而形成物料的结
块，导致新入库物料直接短路出库，影响物料的均
化效果。
2.4 充气设施损坏
目前大多数生料库和水泥库均采用连续式气
力均化库，不仅具有均化作用，还有储存功能。连
续式气力均化库的核心设施就是充气系统，所以充
气系统的好坏不仅影响均化均化效果，还会造成库
内物料的板结和堵塞，严重时甚至影响正常出料。
出现较多的充气系统故障有：充气层物料堵塞、充
气层破损、充气箱进气管堵塞、充气管路阀门磨
损、电磁阀故障、风机故障等等。
3 圆库安全措施设计的建议
3.1 充气系统的优化和干空气的使用
粉状物料遇水板结是造成堵库的主要原因，
因此在设计上应重视均化充气系统的设计和研究，
应投入更多的资源针对不同的物料特性、不同的工
况条件、不同的自然环境条件进行设计，而不是千
篇一律的标准设计，国内就有机构对粉流掣的粉体
动力学进行研究，采用气动与机械出料协同作用，
值得学习和借鉴。
粉状物料含水率容易受空气湿度的影响，在
充气气源的使用上，也应根据物料的特性和当地的
气象条件特别是空气湿度条件，选择合适的风动设
备，并力求使用干空气。
3.2 严格控制物料的水分
在水泥工厂粉状物料的制备过程中，为了满
足生产过程对水泥烧成和成品使用的要求，粉磨细
度都控制在0.08 mm，细小物料容易与水分子结合
而增强其内聚力，内聚力会随着含水量的上升而上
升，从而降低其流动性，影响物料出库顺畅。在生
产流程的设计上，应保证烘干物料用热和满足原料
水分变化的烘干工艺，根据不同粉状物料的特性，
控制其粉状物料入库的水分，如控制出磨生料入库
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No.2 2019 吴东业：水泥厂粉料储库安全设计的探讨 工程设计与建设
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中图分类号：TQ172.625.3 文献标识码：B 文章编号：1008-0473(2019)02-0073-03 DOI编码：10.16008/j.cnki.1008-0473.2019.02.015
煤粉仓自燃原因分析及其预防措施
何文明
云南红塔滇西水泥股份有限公司，云南 大理 671000
摘 要 我公司3号生产线煤粉仓及其喂煤秤系统存在设计缺陷和生产管理不到位现象，煤粉仓内部频繁
出现煤粉自燃现象。煤粉仓锥体边壁结煤结块较为严重，有部分煤粉滞留在上方，长时间与来自送煤风机约
70℃的纯净空气接触，热量集聚到一定程度后就形成了自燃。在现有条件下进行局部优化改造和强化管理：
形成定期清仓制度；改造热风管道；加大煤粉仓容量；规范煤粉仓密封制度；停止使用空气助流；喂煤秤系
统检修形成规范化；优化输送煤粉用风。
关键词 煤粉仓 自燃 清仓 风管 容量 密封 检修
0 引言
我公司3号生产线于2001年投产，其中煤粉制
备系统采用风扫式管磨。长期以来，煤粉仓内部频
繁出现煤粉自燃现象，影响窑系统正常生产运行的
2019年第2期 新世纪水泥导报
No.2 2019 Cement Guide for New Epoch 经验之谈
水分小于1.0%。
3.3 圆库库顶的防水设计
为防止粉状物料接触水分，构筑物的防水设
计尤为重要。目前，大多数水泥厂圆库库顶面设计
以平屋面为主，较少使用坡屋面设计。甚至还有不
少的库顶面做成了水平面，上层屋面又是局部屋
面，随着储库设计的大型化，库顶面的水平面较
大，难免造成积水，因此对防水等级要求更高，防
水设计要求更加精细。
在防水设计的做法上，建筑防水等级建议按
一级设计标准配置；还应根据雨水流量、暴雨强
度、降雨历史、汇水面积设计合理的排水坡度，完
善屋面排水系统；混凝土库顶结构宜采用结构找
坡，坡度不应小于3%；在严寒或多雨地区，宜在
库顶平面上加盖屋顶层；库顶平面上的预留孔洞、
检查孔、人孔等均应做凸台泛水，凸台高度不应小
于250 mm；库顶平面挑檐不宜小于800 mm，并应
在檐口下端设计鹰嘴和滴水槽（不少的设计往往忽
视此细节）。
3.4 设置排空倒库设施
为了防止物料在储存圆库内静置时间过长，
应根据物料的特性、圆库结构形式、储存期、物料
含水率、料仓内物料流动状况、检修周期等因素，
在设计时把定期排空库内物料和物料循环倒库的设
施考虑进去，可设置外循环机械倒库设施（如使用
筒仓卸料器、斗式提升机等），并加强通风除尘。
至于排空周期的确定，则由生产管理实际情况而
定，设计上考虑能实现定期排空库内物料的可能。
3.5 清库设备的设计
目前，设计院在粉料储库的设计时，几乎没
有配置清库设备，致使用户在使用一段时间后，需
要清库时，再安装临时清库设施，或以人工清库为
主，造成较大的安全隐患。建议设计院在设计时，
将清库设施作为检修安全设施来配置，至少应该预
留安装清库设施的轨道和检修平台等。目前，也有
不少设备生产厂家开发出各种不同规格用途的清库
设备，还有待研究推广应用，相关行业主管部门也
应及时制订清库设备制造标准，适用市场需求。
4 结束语
由于安全形势紧迫，企业需要更加安全的生
产设施和检修设施，建议从完善设计入手，完善相
关设计标准和设备标准，让设计出来的产品能为企
业安全使用，消除安全隐患。
（收稿日期：2018-08-13）

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