60m無中心支承水泥熟料庫頂結(jié)構(gòu)技術(shù)

• 項目簡介

技術(shù)革新成果主要內(nèi)容、創(chuàng)新點(diǎn)和應(yīng)用推廣情況

現(xiàn)代大型水泥熟料生產(chǎn)線在儲存熟料時，一般都采用大直徑熟料庫，直徑達(dá)到Æ60m，甚至更大。

由于庫直徑較大，以往結(jié)構(gòu)設(shè)計時，都要在庫中心設(shè)置內(nèi)筒或內(nèi)柱來支承庫頂屋蓋及熟料鏈斗輸送機(jī)用桁架。在生產(chǎn)過程中，由于熟料對內(nèi)筒或內(nèi)柱長時間的不斷磨損和沖刷，再加上高溫的作用，會嚴(yán)重威脅結(jié)構(gòu)的安全。因而，有許多水泥廠不得不經(jīng)常停窯對內(nèi)筒或內(nèi)柱進(jìn)行不斷維護(hù)和加固，較嚴(yán)重地影響了生產(chǎn)。

為從根本上徹底解決這一問題，中國中材國際工程股份有限公司南京水泥設(shè)計研究院，克服了一系列技術(shù)難關(guān)，攻關(guān)研發(fā)了“無中心支承Æ60m水泥熟料庫庫頂結(jié)構(gòu)技術(shù)”。該技術(shù)不僅取消了設(shè)置在熟料庫中心的內(nèi)筒或中心柱，根本性地解決了以往大直徑熟料庫（庫中心設(shè)置內(nèi)筒或內(nèi)柱）存在的結(jié)構(gòu)安全隱患問題，且直接采用了投資節(jié)省、結(jié)構(gòu)安全度高、施工方便的大直徑網(wǎng)殼屋蓋系統(tǒng)。

該技術(shù)還采取特殊方法克服了總體技術(shù)革新中需要解決的諸多技術(shù)難題。如：網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)一般不宜承受有一定振動性質(zhì)的較大豎向荷載，更不宜承受大的水平力。水泥廠的熟料是通過斜向鏈斗輸送機(jī)送到庫頂下料口的，鏈斗輸送機(jī)的頭部支撐在庫頂屋蓋上，水平力很大，豎向荷載也較大。針對這個情況，我們把鏈斗輸送機(jī)頭部在庫頂網(wǎng)殼上的支座設(shè)計成滾動支座和滑動支座，讓鏈斗輸送機(jī)頭部的較大水平力盡可能通過熟料輸送桁架直接傳至燒成窯頭的熟料輸送地坑，這樣，網(wǎng)殼只承受自重、灰載、庫頂工藝設(shè)備荷載、網(wǎng)殼上方鋼屋蓋的荷載及鏈斗輸送機(jī)頭部的豎向力及少部分水平力。

“無中心支承Æ60m水泥熟料庫頂結(jié)構(gòu)技術(shù)”已成功應(yīng)用于河南大地5000t/d水泥生產(chǎn)線，應(yīng)用效果好，取得的經(jīng)濟(jì)和社會效益顯著，贏得了業(yè)主的贊譽(yù)。該創(chuàng)新技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理、安全可靠，水泥行業(yè)的眾多業(yè)主都希望在擴(kuò)建或新建項目時要采用這種無內(nèi)筒或內(nèi)柱支撐的新型熟料庫，該技術(shù)的推廣應(yīng)用前景廣闊。

• 項目詳細(xì)內(nèi)容

1、實施的背景（立項時技術(shù)狀況、主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)、存在的技術(shù)問題）

以往中小型水泥生產(chǎn)線的水泥熟料產(chǎn)量在2500t/d左右，由于熟料日產(chǎn)量較小，儲存熟料時，通常采用直徑Æ18m以下的熟料庫?，F(xiàn)代大型水泥生產(chǎn)線的水泥熟料產(chǎn)量達(dá)到了5000t/d以上（含5000t/d），這樣，小直徑的熟料庫就儲量不夠了，需要采用大直徑熟料庫，其直徑達(dá)到Æ60m，甚至更大。

由于庫直徑較大，加上熟料鏈斗機(jī)荷載很大，以往結(jié)構(gòu)設(shè)計時，都要在庫中心設(shè)置內(nèi)筒或內(nèi)柱來支承庫頂屋蓋及熟料鏈斗機(jī)用桁架。所謂內(nèi)筒就是在大庫中心再設(shè)一個直徑10～15米的小圓庫，高度直至庫頂板，所謂內(nèi)柱就是在大庫中心直徑約10～15米處設(shè)置8～12根混凝土柱，中間設(shè)橫梁及斜撐，高度直至庫頂板，庫頂屋蓋系統(tǒng)是支承在大庫筒壁及內(nèi)筒或內(nèi)柱上的。雖然設(shè)計時采取了人為加大內(nèi)筒的混凝土保護(hù)層厚度、梁柱的四角預(yù)埋角鋼保護(hù)、加柱間支撐以增加剛度等一系列措施，但在生產(chǎn)過程中，由于熟料從庫頂下料口落下時對內(nèi)筒或內(nèi)柱長時間的磨損和沖刷，有些水泥廠熟料庫的內(nèi)筒混凝土保護(hù)層都被磨掉了，鋼筋裸露在外，時間長了就會銹蝕，更嚴(yán)重的有些內(nèi)柱之間的拉梁及斜撐都會被沖斷，威脅到結(jié)構(gòu)的安全，存在較大的安全隱患。此外，有時冷卻機(jī)出口的熟料溫度過高，會降低混凝土的強(qiáng)度，加快內(nèi)筒混凝土表面的剝落。由于上述原因，有許多水泥廠不得不經(jīng)常停窯對內(nèi)筒或內(nèi)柱進(jìn)行維護(hù)甚至加固，較嚴(yán)重地影響了生產(chǎn)。而全國這種形式的熟料庫約有70個，保守估計，每年僅因停窯檢修和維修維護(hù)等的利潤損失和投入就達(dá)上億元。

針對以上情況，2005年，中材國際南京院會同徐州通域空間結(jié)構(gòu)有限公司，立項并攻關(guān)研發(fā)了“無中心支承Æ60m水泥熟料庫頂結(jié)構(gòu)技術(shù)”，根本性地解決了以往大直徑熟料庫（庫中心設(shè)置內(nèi)筒或內(nèi)柱）存在的結(jié)構(gòu)安全隱患問題。采用該技術(shù)的一條5000t/d水泥熟料生產(chǎn)線，與采用老式熟料庫相比，一次性土建建設(shè)投資費(fèi)用可節(jié)省約260萬元，減少停窯檢修（每3年一次的檢修周期）而獲得的毛利收益和節(jié)省檢修投入的費(fèi)用達(dá)510 萬元，該創(chuàng)新技術(shù)性能好、投資省、經(jīng)濟(jì)合理、安全可靠、效益顯著。

2、詳細(xì)的技術(shù)革新內(nèi)容

為根本性地解決以往大直徑熟料庫（庫中設(shè)置內(nèi)筒或內(nèi)柱）遭受非常溫水泥熟料對內(nèi)筒或內(nèi)柱的長時間沖刷磨損難題，中材國際南京院會同徐州通域空間結(jié)構(gòu)有限公司展開了深入細(xì)致地攻關(guān)研究：首先必須取消內(nèi)筒或內(nèi)柱，因為內(nèi)筒或內(nèi)柱已經(jīng)成了熟料庫設(shè)計的硬傷和安全可靠的關(guān)鍵影響因素，幾乎大部分水泥廠都或輕或重的出現(xiàn)了問題。如果取消內(nèi)筒或內(nèi)柱，庫頂屋蓋設(shè)計大致有三種方案：① 庫頂作鋼桁架結(jié)構(gòu)，②增加一個次熟料庫，吃掉鏈斗輸送機(jī)的水平力，庫頂作網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)，③直接作網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)（見熟料輸送廊道立面圖）。方案①用鋼量比較大，吊裝施工比較困難，對施工器具要求高。方案②總圖布置沒有位置，設(shè)備費(fèi)增加，工藝流程復(fù)雜。方案③用鋼量較小，總圖布置也不需要作變動，施工方便。經(jīng)過深入研究、反復(fù)論證、不斷優(yōu)化，攻克了一系列相關(guān)技術(shù)難題，最終優(yōu)化采取了技術(shù)經(jīng)濟(jì)最佳的方案③：網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)，該網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)技術(shù)具有投資節(jié)省、結(jié)構(gòu)安全度高、施工方便、建設(shè)工期短等顯著優(yōu)點(diǎn)。

在總體技術(shù)革新中，我們還解決了諸多相關(guān)技術(shù)難題。熟料庫頂并不是單純的屋蓋，庫頂有收塵設(shè)備，最關(guān)鍵的是水泥熟料是通過斜向熟料鏈斗輸送機(jī)送到庫頂下料口的，熟料鏈斗輸送機(jī)的頭部水平力和豎向荷載都需要網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)支承。熟料鏈斗輸送機(jī)桁架頭部支座的豎向力達(dá)到1500kN，其水平力共達(dá)到750kN。這些荷載如果全部由網(wǎng)殼承擔(dān)，那用鋼量將相當(dāng)大，將增加很大一筆費(fèi)用。為確保安全可靠并節(jié)省投資，經(jīng)過反復(fù)論證優(yōu)化，我們采取了這樣的有效技術(shù)措施：將熟料鏈斗輸送機(jī)頭部直接放在熟料輸送機(jī)用桁架的懸挑平臺上，再將桁架在庫頂?shù)闹ё某蓾L動支座和滑動支座，考慮不利因素，讓網(wǎng)殼承受豎向荷載，并盡量少地承受水平力（大部分水平力通過熟料鏈斗輸送機(jī)桁架傳至窯頭熟料輸送地坑，從而直接傳給地基），這樣，就比網(wǎng)殼承受所有水平力節(jié)省了用鋼量，同時結(jié)構(gòu)安全度也得到了提升。

3、創(chuàng)新點(diǎn)

“無中心支承Æ60m水泥熟料庫頂結(jié)構(gòu)技術(shù)”采取了一系列創(chuàng)新技術(shù)，其主要創(chuàng)新點(diǎn)有：

取消了大直徑水泥熟料庫的支撐內(nèi)筒或內(nèi)柱，根本性地解決了以往帶支撐內(nèi)筒或內(nèi)柱的大直徑熟料庫存在的結(jié)構(gòu)安全隱患問題；屋蓋采用了投資節(jié)省、結(jié)構(gòu)安全度高、施工方便、建設(shè)工期短的Æ60m大直徑網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)；將熟料鏈斗輸送機(jī)頭部直接放在熟料輸送機(jī)用桁架的懸挑平臺上，再將桁架在庫頂?shù)闹ё某蓾L動支座和滑動支座，讓鏈斗輸送機(jī)頭部的較大水平力盡可能通過熟料輸送桁架直接傳至燒成窯頭的熟料輸送地坑，大幅減少了網(wǎng)殼屋蓋所受的水平推力荷載，盡可能減少了網(wǎng)殼屋蓋結(jié)構(gòu)的用鋼量，并同時確保了結(jié)構(gòu)的安全可靠。

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