当前位置:陈化专题
论陈化库设计与设备选择
2013-06-17 《砖瓦》 秦成峰
摘要:本文重点介绍了陈化库设计需要考虑的因素以及库容量的计算;如何选择陈化设备更合理、更经济,为企业确定陈化方案提供参考。
关键词:陈化库;陈化设备;经济性;
一.前言
   在国家墙材革新、建筑节能、保护耕地等国家相关产业政策的推动下,制砖原料已经从原来单一的黏土向资源综合利用方向发展:页岩、江河淤泥、煤矸石、粉煤灰、各种工业废渣、建筑垃圾等已越来越来越成为砖瓦产品的主要原料。同时砖瓦行业各类产品标准不断完善,大大提高了砖瓦产品的质量要求。企业生产有标准可循,同时必须接受国家相关墙材产品质量的监督检查,质量标准在行业内越来越受到重视。另外,行业呈现厂家总数量在不断减少、规模以上厂家所占比例不断提高的整合趋势已不可逆转。因此砖瓦行业面临的是原材料的性质越来越复杂、品质要求越来越高、行业不可避免的处于淘汰、洗牌、整合的阶段,如何面对和把握这样的阶段也成为业内有识之士、行业精英必须面对的战略思考。
二.砖瓦生产环节概析
    众所周知,砖瓦生产环节主要包括四大环节:破碎-----陈化-----成型------烧制。长期以来,大家往往最注重的是成型和烧制环节,这在一定的历史时期不能说不对。但是随着国家允许和提倡的原材料越来越复杂的事实,对原材料的处理已成为至关重要的环节。原材料的选择、处理直接影响着后续成型设备的使用效能、故障率、成型品质,当然也直接影响着烧制成品的品质是否符合国家相关墙材产品的质量标准。 “陈化”环节对原材料的物理、化学性能作用越来越突出。陈化不但可以改善原料的成型性能,而且可以改善原料的干燥性能,提高制品的品质,经过3-6天陈化的煤矸石原料,产品的干燥废品率可以减少12%,焙烧废品率可减少6%,塑性指数一般可以提高1.5-3。陈化后的原料级配的对材料性能影响也至关重要,下表是经过试验得出一组数据:
级配比例(% 质量) 可塑性指数 干燥敏感度 干燥线性收缩率(%)
0.5mm 0.9mm
10 90 5 0.47 1.94
20 80 5.9 0.68 2.06
30 70 6.2 0.66 2.12
40 60 6.3 0.76 2.32
50 50 6.4 0.87 2.34
60 40 7.2 0.85 2.66
由此可见,同样的原材料,当不同的颗粒级配时,其可塑性、干燥敏感度、线性收缩率都不同,经成型后的坯体是不均质的,这种坯体在干燥和焙烧过程中将会造成大量的废品损失。因此陈化后采取合理的取料方式,尽可能保证原料的最佳级配至关重要。可见“陈化”效果的好坏、材料级配的合理性直接影响着企业的能耗、设备损耗、成品质量、合格品率等企业效益的关键指标。
三.陈化库和陈化设备选择
   (一)陈化库选择的考虑因素
   1.原材料原始条件
   原材料具有相对局限性。砖瓦厂的主原材料:煤矸石、淤泥、建筑垃圾、页岩等,各有各的特性,而且即使是同一名称的原材料,也会因为区域等的不同性能存在很大差异,因此在选择陈化库前首先需要对自己的主原材料性能进行试验,得出科学真实的原材料性能结论,从而确定出要达到“原材料陈化改性”目的必须的陈化时间。目前一般来说,陈化的最短时间为72小时,否则无法达到陈化效果。
   2.当地气候条件
   我国地域辽阔,气候分布各异,而且在全球化变暖的过程中,极端天气增多,每个季节总有一些气象数值打破了历史纪录。根据有关资料显示,比如江苏省气候中心发布的2011年夏季降水、气温监测,6、7、8 三个月超过50天在下雨。据浙江金华市气象局的统计,截止到2012年3月15日,降雨天数是55天,其中一月份下了22天,二月份下了23天,三月下了10天。如果处于这样的区域的企业,未能充分考虑雨季的影响。按照日产30万标砖考虑,下雨50天就少生产1500万标砖,这是什么概念的一笔损失啊!因此陈化库的选择必须要考虑到当地的气候条件。
   3.设计产能需求:
   设计产能需求必须结合原材料原始性能和当地气候条件综合考虑。例如按照日产30万标砖的设计产能需求,原材料陈化3天即可达到陈化要求,并且无需考虑雨季影响时,则对陈化库的库容量要求计算为:300000块标砖÷430块标砖/立方×4天=2790立方。也就是陈化库库容量必须不低于2790立方才能满足日产30万标砖的产能需求。从而根据产能需求库容量确定陈化库的设计布局。
   4.与所选陈化设备相匹配:
   陈化库在综合了以上因素后,一定要确定好陈化设备的规格型号。比如选择侧式多斗挖掘机,要明确多斗挖掘机的臂长规格,然后根据臂长规格确定陈化车间的设计宽度、高度和下挖深度。
因为陈化车间的宽度、高度、下挖深度、臂长四个要素共同决定最终陈化库每米的库容量,四个要素任何一个不匹配都会导致其他三个要素设计预期失效,造成无效投资。比如陈化车间在高度达不到要求时,即使车间再宽、多斗挖掘机臂长再长,也不会增加其有效库容量。
(二)陈化设备的选择要素
陈化设备主要是指布料设备和取料设备,在此重点分析取料设备,取料设备主要包括装载机和多斗挖掘机。如何选择用装载机还是用多斗挖掘机呢?
1.经济性比较:按照年产6000万标砖计算,年有效工作天数300天,日工作10小时情况下,选用装载机和多斗挖掘机的经济性比较:
设备 耗材 耗材单价 工作时间 日费用 年费用
30装载机 13升/时 8元/升 10时 1040元 31.2万元
50装载机 16升/时 8元/升 10时 1280元 38.4万元
多斗挖掘机 10千瓦/时 0.9元/千瓦 10时 90元 2.7万元
此表显示:选用多斗挖掘机每年可以节约成本30万左右,各位可以计算这相当于要卖多少砖的纯利润呢?而且这是选择多斗挖掘机后每年都会多赚的利润。而原始投资情况:多斗挖掘机一般在15万左右,装载机一般在20~30万左右。
2.级配性能比较:
   前文分析材料的颗粒级配对可塑性、干燥敏感度、线性收缩率都有很大的影响,而取料方式直接影响颗粒级配配比。当用装载机取料时,是从料堆的最下边取料,往往是大的颗粒比较集中。而用多斗挖掘机取料时,是在料堆的不同部位取料,实现横铺竖取,颗粒级配相对更加合理。这对砖得质量可以大大改善,后续能耗相对降低。
(三)多斗挖掘机的选择要素
   通过上面的分析,陈化库取料设备,多斗挖掘机具有明显优势,那么多斗挖掘机如何选择呢?淄博捷达机械有限公司通过多年的专业、潜心研究,在侧式液压多斗挖掘机的基础上,又开发出桥式多斗挖掘机和半桥式多斗挖掘机。结合陈化库的库容量要求、场地要求、基建成本、设计工作时制等要素,选择合适的多斗挖掘机类型对企业的经济效益影响意义重大。
各种型号多斗挖掘机的利弊:
   侧式多斗挖掘机的优点是设备一次性投资少,小时上料量在40~60立方。局限性是:陈化库大约1/3面积需要用于多斗挖掘机的行走轨道,陈化料堆积呈三角形:也就是说陈化库将近1/3的建筑面积用于了轨道敷设而不是用于储料,储料建筑面积部分,由于物料堆积呈锥形,近2/3的空间不能充分用于储料。
    半桥式多斗挖掘机有效的将用于行走轨道的1/3面积基本上节省下来,在同样建筑面积的条件下增大了库容量,但陈化料堆积仍然呈三角形。(三角形的堆积方式相当于空间利用率仅为30%)。每小时上料量基本等同于侧式多斗挖掘机能力。
   桥式多斗挖掘机则不但有效的将陈化库用于行走轨道的1/3面积节省,同时陈化料在池内堆积,呈长方体形状,充分有效的利用了建筑空间;桥式多斗挖掘机每小时上料量可达120立方。这是世界上目前最先进的、陈化效果最好的陈化方式。但相对来说一次性设备投资要高一些。
侧式、桥式、半桥式如何选择
一般概念是6000万到1个亿规模选用侧式,1个亿以上选用桥式多斗,受场地条件制约的旧厂改造选用半桥式。但更具价值的是结合陈化库设计库容量综合考虑来,更能决策出具有经济性优势的最佳方案。下表是年产能1.5亿标砖,陈化库库容量要求8000立方时选择用桥式或者侧式多斗挖掘机的基建经济性比较。
桥式陈化库与两台侧式式陈化库的比较(库容量要求8000万立方,年产1.5亿标砖上料产能)

两台侧式多斗挖掘机陈化库示意图
序号 项目 桥式陈化库 两台侧式陈化库 备注
1 土建
造价 车间长86m,宽20m,高10m,面积1760㎡;
1760*700=123.2万元 车间长86m,宽36m,高10m,面积3096㎡
3096*700=216.72万元 钢构及土建暂按700元/㎡计算(具体当地价格)
2 上料能力 单台设备每小时上料120立方,可满足年产1.5亿标砖。 两台设备每小时上料110立方,可满足年产1.5亿标砖。
3 有效库容量 8400m³ 7700m³
4 布料
方式 两个方向布料,均化更好。 单方向布料。
5 基建总价 123.2万元 216.72万元
从上表可以看出,在满足年产1.5亿标砖产能需求时:同样的库容量要求,因选择陈化设备的不同,导致基建费用相差93.52万元,同时可以牵涉多用或少用1336平方米的场地。因此当设计产能、陈化库库容量确定后,选择多斗设备时需要结合基建费用综合考虑,同时要考虑土地成本、当地气候条件、原材料基础特性等各方面的因素,最终根据当地的情况、本企业的实际条件、投资规模等做出经济性最优的决策。
四.结束语
   从“十二五”起,中国的墙材行业将进入“超越与引领”的时代,从墙材工业大国进入墙材工业强国的时代。其基本特征是:传统建材产品过剩或严重过剩;利用优势产业带动上下游产业的动力明显不足;现有发展方式的不可持续性越来越明显;在全球经济形式下,竞争走向更高层次。因此企业的规模化整合、转型升级在所难免,产品品质提高势在必行,成本控制、节能降耗将成为企业生存的条件。 淄博捷达机械有限公司作为全国唯一一家砖业研究生产陈化仓设备的企业,也将一如既往的专注于陈化仓设备的开发、研究和改善,为行业同仁提供更加优质的服务和产品,继续为“成本控制、节能降耗、经济运行”而不懈努力。