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为了保证水泥厂生产的连续性,水泥厂必须配置各种存储设施来储存生产过程中的各种物料。由于熟料具有高温、磨蚀性大的特性,这使得熟料储存库和卸料方式的可选择范围比较少。如果库型式或库卸料方式选择不当,无法保证库内熟料的自然卸空率,造成物料积压,后续水泥粉磨工艺也会受影响。卸空率是仓储库的重要指标,是能排出物料的量与库有效容积的比值。
卸空率受物料特性(休止角、含水率),料仓尺寸、卸料方式和构造,操作水平的影响[1],其中库底卸料口布置是关键因素。水泥厂熟料库为多点卸料的大直径帐篷式,库底卸料点多,库内卸料无外力辅助,库内形成的死料区复杂,没有通用计算公式。
目前BIM三维设计在水泥厂设计中应用广泛,使用三维软件设计立体直观、参数化后修改便捷。本文采用Revit软件模拟大直径帐篷式库型以及库底死料区,探讨卸空率的计算方式,意在使卸空率计算简单,以便快捷复核库型、库尺寸和卸料口设置是否合理。
表1 预设模型条件
1)具体库外形和尺寸如图1所示;卸料口布置如图2所示。
图1 库外形和尺寸
图2 库底卸料口布置
2)根据储料要求以及熟料的休止角为33°,提取库内料堆的样式如图3和图4所示。
图3 库底料堆正视图
图4 库底料堆侧视图
V1:可卸出熟料体积,立方米;
V0:库的有效容积,立方米
针对以上模型,对库底料堆模型(图3和图4)进行分解,A为上锥体部分熟料物料体积,B为柱体部分熟料体积;C为库底不可卸出部分(死料区)熟料体积;D为库底板处卸料口熟料体积,由此得出:
1)对库内有效的料容积进行Revit建模,如图5所示,总体积V0=A+B+D。利用revit软件的属性功能可查出V0=A+B+D=33293立方米。
图5 库内有效的料容积进行Revit建模
2)对库底死料C进行Revit建模,如图6所示,利用软件的属性功能可查出死料区体积C=1951立方米
图6 库底死料C进行Revit建模
汇总上述数据,V0=33293立方米;C=1951立方米
由公式3计算,V1=V0-C=33293-1951=31342立方米
由公式1计算,η=V1/V0=31342/33293=94%,即该库的卸空率为94%,满足使用要求。同时,该库型熟料库已在本公司刚果(金)项目应用并投产,使用效果良好。
本文探讨使用Revit三维设计工具计算大筒多点卸料库的卸空率,模型直观,易理解。根据计算的卸空率,可以有效核实库容积是否合理、卸料点配置数量是否足够、位置是否恰当。同时,Revit软件绘制模型时可以对库的直径、高度和卸料口尺寸、数目参数化,如果需要调整库尺寸和卸料口设置,可直接修改Revit模型中对应的参数,快捷得到新模型。