无中心支承m水泥熟料库顶结构技术.doc

无中心支承Æ60m水泥熟料库顶结构技术（发明）
l 项目介绍
技术革新结果关键内容、 创新点和应用推广情况
现代大型水泥熟料生产线在储存熟料时, 通常都采取大直径熟料库, 直径达成Æ60m, 甚至更大。
因为库直径较大, 以往结构设计时, 都要在库中心设置内筒或内柱来支承库顶屋盖及熟料链斗输送机用桁架。在生产过程中, 因为熟料对内筒或内柱长时间不停磨损和冲刷, 再加上高温作用, 会严重威胁结构安全。所以, 有很多水泥厂不得不常常停窑对内筒或内柱进行不停维护和加固, 较严重地影响了生产。
为从根本上根本处理这一问题, 中国中材国际工程股份有限企业南京水泥设计研究院, 克服了一系列技术难关, 攻关研发了“无中心支承Æ60m水泥熟料库顶结构技术”。该技术不仅取消了设置在熟料库中心内筒或中心柱, 根本性地处理了以往大直径熟料库（库中心设置内筒或内柱）存在结构安全隐患问题, 且直接采取了投资节省、 结构安全度高、 施工方便大直径网壳屋盖系统。
该技术还采取特殊方法克服了总体技术革新中需要处理很多技术难题。如: 网壳结构通常不宜承受有一定振动性质较大竖向荷载, 更不宜承受大水平力。水泥厂熟料是经过斜向链斗输送机送到库顶下料口, 链斗输送机头部支撑在库顶屋盖上, 水平力很大, 竖向荷载也较大。针对这个情况, 我们把链斗输送机头部在库顶网壳上支座设计成滚动支座和滑动支座, 让链斗输送机头部较大水平力尽可能经过熟料输送桁架直接传至烧成窑头熟料输送地坑, 这么, 网壳只承受自重、 灰载、 库顶工艺设备荷载、 网壳上方钢屋盖荷载及链斗输送机头部竖向力及少部分水平力。
“无中心支承Æ60m水泥熟料库顶结构技术”已成功应用于河南大地5000t/d水泥生产线, 应用效果好, 取得经济和社会效益显著, 赢得了业主赞誉。该创新技术经济合理、 安全可靠, 水泥行业众多业主都期望在扩建或新建项目时要采取这种无内筒或内柱支撑新型熟料库, 该技术推广应用前景宽广。
l 项目具体内容
1、 实施背景（立项时技术情况、 关键技术经济指标、 存在技术问题）
以往中小型水泥生产线水泥熟料产量在2500t/d左右, 因为熟料日产量较小, 储存熟料时, 通常采取直径Æ18m以下熟料库。现代大型水泥生产线水泥熟料产量达成了5000t/d以上（含5000t/d）, 这么, 小直径熟料库就储量不够了, 需要采取大直径熟料库, 其直径达成Æ60m, 甚至更大。
因为库直径较大, 加上熟料链斗机荷载很大, 以往结构设计时, 都要在库中心设置内筒或内柱来支承库顶屋盖及熟料链斗机用桁架。所谓内筒就是在大库中心再设一个直径10～15米小圆库, 高度直至库顶板, 所谓内柱就是在大库中心直径约10～15米处设置8～12根混凝土柱, 中间设横梁及斜撑, 高度直至库顶板, 库顶屋盖系统是支承在大库筒壁及内筒或内柱上。即使设计时采取了人为加大内筒混凝土保护层厚度、 梁柱四角预埋角钢保护、 加柱间支撑以增加刚度等一系列方法, 但在生产过程中, 因为熟料从库顶下料口落下时对内筒或内柱长时间磨损和冲刷, 有些水泥厂熟料库内筒混凝土保护层都被磨掉了, 钢筋裸露在外, 时间长了就会锈蚀, 更严重有些内柱之间拉梁及斜撑都会被冲断, 威胁到结构安全, 存在较大安全隐患。另外, 有时冷却机出口熟料温度过高, 会降低混凝土强度, 加紧内筒混凝土表面剥落。因为上述原因, 有很多水泥厂不得不常常停窑对内筒或内柱进行维护甚至加固, 较严重地影响了生产。而这种形式熟料库约有70个, 保守估量, 每年仅因停窑检修和维修维护等利润损失和投入就达上亿元。
针对以上情况, , 中材国际南京院会同徐州通域空间结构有限企业, 立项并攻关研发了“无中心支承Æ60m水泥熟料库顶结构技术”, 根本性地处理了以往大直径熟料库（库中心设置内筒或内柱）存在结构安全隐患问题。采取该技术一条5000t/d水泥熟料生产线, 与采取传统熟料库相比, 一次性土建建设投资费用可节省约260万元, 降低停窑检修（每3年一次检修周期）而取得毛利收益和节省检修投入费用达510 万元, 该创新技术性能好、 投资省、 经济合理、 安全可靠、 效益显著。
2、 具体技术革新内容
为根本性地处理以往大直径熟料库（库中设置内筒或内柱）遭受非常温水泥熟料对内筒或内柱长时间冲刷磨损难题, 中材国际南京院会同徐州通域空间结构有限企业展开了深入细致地攻关研究: 首先必需取消内筒或内柱, 因为内筒或内柱已经成了熟料库设计硬伤和安全可靠关键影响原因, 几乎大部分水泥厂都或轻或重出现了问题。假如取消内筒或内柱, 库顶屋盖设计大致有三种方案: ① 库顶作钢桁架结构, ②增加一个次熟料库, 吃掉链斗输送机水平力, 库顶作网壳结构, ③直接作网壳结构（见熟料输送廊道立面图）。方案①用钢量比较大, 吊装施工比较困难, 对施工器具要求高。方案②总图部署没有位置, 设备费增加, 工艺步骤复杂。方案③用钢量较小, 总图部署也不需要作变动, 施工方便。经过深入研究、 反复论证、 不停优化, 攻克了一系列相关技术难题, 最终优化采取了技术经济最好方案③: 网壳结构, 该网壳结构技术含有投资节省、 结构安全度高、 施工方便、 建设工期短等显著优点。
在总体技术革新中, 我们还处理了很多相关技术难题。熟料库顶并不是单纯屋盖, 库顶有收尘设备, 最关键是水泥熟料是经过斜向熟料链斗输送机送到库顶下料口, 熟料链斗输送机头部水平力和竖向荷载都需要网壳结构支承。熟料链斗输送机桁架头部支座竖向力达成1500kN, 其水平力共达成750kN。这些荷载假如全部由网壳负担, 那用钢量将相当大, 将增加很大一笔费用。为确保安全可靠并节省投资, 经过反复论证优化, 我们采取了这么有效技术方法: 将熟料链斗输送机头部直接放在熟料输送机用桁架悬挑平台上, 再将桁架在库顶支座改成滚动支座和滑动支座, 考虑不利原因, 让网壳承受竖向荷载, 并尽可能少地承受水平力（大部分水平力经过熟料链斗输送机桁架传至窑头熟料输送地坑, 从而直接传给地基）, 这么, 就比网壳承受全部水平力节省了用钢量, 同时结构安全度也得到了提升。
3、 创新点
“无中心支承Æ60m水泥熟料库顶结构技术”采取了一系列创新技术, 其关键创新点有:
取消了大直径水泥熟料库支撑内筒或内柱, 根本性地处理了以往带支撑内筒或内柱大直径熟料库存在结构安全隐患问题; 屋盖采取了投资节省、 结构安全度高、 施工方便、 建设工期短Æ60m大直径网壳结构; 将熟料链斗输送机头部直接放在熟料输送机用桁架悬挑平台上, 再将桁架在库顶支座改成滚动支座和滑动支座, 让链斗输送机头部较大水平力尽可能经过熟料输送桁架直接传至烧成窑头熟料输送地坑, 大幅降低了网壳屋盖所受水平推力荷载, 尽可能降低了网壳屋盖结构用钢量, 并同时确保了结构安全可靠。
l 总结:
为根本性地处理以往大直径熟料库（库中设置内筒或内柱）遭受非常温水泥熟料对内筒或内柱长时间冲刷磨损难题, 中国中材国际工程股份有限企业南京水泥工业设计研究院会同徐州通域空间结构有限企业展开了深入细致攻关研究, 克服了一系列技术难关, 成功研究开发出了“无中心支承Æ60m水泥熟料库顶结构技术”这一新型技术。
该技术创新性强, 取消了设置在大直径熟料库中心内筒或中心柱, 根本性地处理了以往大直径熟料库（库中心设置内筒或内柱）存在结构安全隐患问题; 该技术直接采取了投资节省、 结构安全度高、 施工方便、 建设工期短Æ60m大直径网壳结构; 该技术采取特殊技术方法大幅降低了网壳屋盖所受水平推力荷载, 尽可能降低了网壳屋盖结构用钢量, 并同时确保了结构安全可靠。

依据上文介绍, 本申请关键有以下创新点:
1、 取消了大直径水泥熟料库支撑内筒或内柱, 根本性地处理了以往带支撑内筒或内柱大直径熟料库存在结构安全隐患问题;
2、 屋盖采取大直径网壳结构;
3、 将熟料链斗输送机头部直接放在熟料输送机用桁架悬挑平台上, 再将桁架在库顶支座改成滚动支座和滑动支座, 让链斗输送机头部较大水平力尽可能经过熟料输送桁架直接传至烧成窑头熟料输送地坑;
上述三个创新点实际上只有两个, 其中第一个创新点实际上应该是后面两个创新点所带来效果, 不过, 对于第2和第三个创新点, 文中并没有具体描述, 所以请进行以下补充:
1、 库顶网壳结构具体结构和组成;
2、 桁架支座改滚动支座和滑动支座后, 该支座具体结构;
3、 熟料输送桁架和库顶连接关系和位置关系, 并说明为何桁架支座改滚动支座和滑动支座后就能让链斗输送机头部较大水平力尽可能经过熟料输送桁架直接传至烧成窑头熟料输送地坑。
4, 必需时请补充附图。