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ag亚太集团大豆预处理车间建筑层高最佳实践分析

日期:2020-02-11 20:04

  通过对大量工程设计案例和生产车间建筑数据的分析,构建大豆预处理车间两种厂房建筑层高模型,同时提出特定条件下物料缓冲措施的最佳实践,并分析其对建筑层高的影响,以期为新建项目设备布置提供参考。

  大豆预处理车间基本工艺路线为清理和计量、调质、破碎和脱皮、轧坯、膨化和冷却(可选)以及豆皮、豆粕粉碎。近几年,我国大规模油脂生产线装备的技术水平已经接近国际先进水平。

  油料预处理在整个大豆油脂生产工艺中具有十分重要的地位。从程序框图 (Block Flow Diagram,BFD)、工艺物料平衡图(Process Flow Diagram, PFD)、工艺管道和仪表流程图(Piping & Instrument Diagram,P&ID)、公用工程管道和仪表流程图(Utility Flow Diagram,UFD)到设备布置图(Layout),受外界因素(如用户要求、地理环境的差异、以及操作人员的经验不同等)的影响,需要在设计时作出相应对策,再加上不同设计师不同的处理方法,因而相似工艺流程[4~6]在不同的工程项目中,其设计不可能完全相同,但也不会有太大的差异。

  国内外对大豆预处理生产工艺的研究很多,但是鲜有发现专门针对设备布置建筑层高的相关论文。加工工艺、设备尺寸、点检维修、建设投资、安全环保等,都会对预处理车间设备布置产生很大影响。但是通过对大量工程设计案例和生产车间建筑数据的分析,发现其建筑层高也具有一定条件下的普适性规律,并且可作为一项新建车间设计输入条件发挥其应用价值。

  层高、净高的定义:层高指建筑物的层间高度,即本层楼面或地面至上一层楼面或地面的高度;净高指房间的净空高度,即地面至上层梁底的高度。

  通常情况下,不做地坑设计,进行设备布置时,考虑的主要因素:提升机机座及进料口高度、基于卫生角度考虑的设备支架/支脚高度、轧坯机落料斗尺寸及其抽风管布置、调质塔下料斗、冷干箱下料斗,层高4m为宜,视具体情况也有做3.5m~3.8m。

  也有实践表明,5m~5.5m的层高,会有利于清理系统出料、调质塔出料刮板机衔接后续提升机,一排轧坯机出料平刮板机衔接后续弯刮板,二楼多台豆粕粉碎机出料刮板机衔接后续提升机,实现刮板机机头出料和正对提升机进料口,减少皮带跑偏风险,且有利于刮板做整体悬挂检修平台。

  较高的一层层高也为豆粕粉碎机、豆皮粉碎机放置在二楼楼面,其出料沉降室及后续输送提供了有利条件

  主要考虑因素:轧坯机进料斗高度(布勒提供1090mm和1550mm两个参考尺寸)、轧坯机上进料刮板的位置。

  1)轧坯机喂料刮板位于三层时,二层层高可适当降低, 5.5m为宜。实践中也有4.6m的层高,但是在进行轧坯机吊装卸轧辊时,针对OLFB-821轧辊,通常选择10T电动葫芦安装在轧坯机外壳外500mm处,考虑轧辊滑道高度、电动葫芦高度、吊车梁高度、车间框架梁高度,4.6m层高略显矮。实践中也有5m的层高,在能够通过电气仪表联锁装置或者使用环形刮板控制料位的前提下,采用短尺寸进料缓冲斗,亦可。

  2)轧坯机喂料刮板和轧胚机位于同一楼层时,层高6m宜。考虑到平衡其他设备,也有较少做到6.5m的

  1)轧坯机喂料刮板高出三层楼面500mm~600mm,下部做闸阀门,便于检修和控制出料。三层层高8m为宜。实践中也有7.5m的层高,但要保证吸风分离器下部出料重力门检样手孔和下游输送设备之间保证510mm~800mm安全距离,亦可。

  2)轧坯机喂料刮板位于三层楼面下部时,层高宜6.2m。考虑到平衡其他设备尺寸和其他物料溜管角度,也有较少做到7m的。

  1)三层层高8m为宜,也为四层楼面沙克龙&布袋除尘器捕集到的豆皮、轻细杂质等小物料的溜管提供了角度。实践中也有7.8m的层高,亦可。

  3)处理量1500t/d的一道脱皮器(皇冠型号为AB2049#-000)高度尺寸4256mm,相比较处理量1000t/d的一道脱皮器(皇冠型号为JW1849#-000)高度尺寸3962mm,相差294mm。加工规模较小采用1849#时可降低层高至7.5m,也可忽略该尺寸对层高的影响设计为7.8m。

  4)实践中也存在紧凑型设计,层高为7m。该处层高设计极值不受其他设备布置的影响。

  5)实践中也存在层高8.5m或9.5m。该处层高设计极值受到其他设备布置的影响很大,同时在P&ID中一般会设计调质大豆跨接一道破碎系统的旁通溜管直接进入二道破碎机的工艺。设计中应该优化类似设备布置,以提高建筑面积利用率。

  主要考虑因素:在PFD、P&ID设计中体现的清理筛分、全豆风选和日仓、调质塔的相互关系、提升机机头的检修空间、对其他设备的平衡。

  1)一般情况下层高为10m。布置有车间提升机的机头;脱皮系统、粉碎系统、冷干系统沙克龙、风机和/或布袋除尘器;捕集到的豆皮、轻细杂质等小物料的溜管提供了角度。实践中也有7.8m的层高,亦可。

  2)在某些工艺物料平衡图(Process Flow Diagram,PFD)、管路和仪表流程图 (Piping & Instrument Diagram,P&ID)中清理筛分机、全豆风选器会放置在调质塔进料口上部空间,不利于降低建筑高度,且会增加杂质输送设施至后处理工序收集点的系统。

  3)某些特定情况下,提升机机头出料对应至后续工序多台设备的进料时,为减少刮板机的使用,会提高提升机高度,不利于降低建筑高度。

  4)此处一般需要综合各方面因素,包括布袋除尘器防爆设计的要求,合理确定层高。

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  一般情况下,建筑按《建筑设计防火规范》确定为丙类2项高层厂房,疏散楼梯为封闭防烟楼梯间。厂房和设备的科学合理布局对整个生产系统的生产稳定性、加工效率及加工消耗(成本)起着重要的影响作用。

  通常情况下,一层不做地坑,进行设备布置时,考虑的首要因素:设备周边拥有安全、方便、较为宽阔的检修空间;不需要在某些设备附近增设局部钢平台和斜踏步梯;除极少数旋转阀(关风器)外所有设备均布置在固定的楼板面上。

  一层:主要为提升机机座,胚片刮板,膨化料刮板,物料短距离转运刮板,豆皮风运罗茨风机等,层高通常为3.8m。

  在某些工厂也有做错层设计,清理系统设施&调质塔布置在5m,方便出料刮板或者溜管角度设计;轧胚机、豆粕粉碎机布置在3m,和车间框架结构脱开,做独立的钢筋砼结构,以减少震动对其他设备和厂房的影响,但是这种错层设计会增大建筑投资。

  一道破碎机,层高4m为宜。位于厂房上部,调质塔来料大豆或者从喷射干燥器出料进入破碎机,由于料位的控制和溜管角度的限制,以及平衡其他设备的需要,该层层高较为灵活,一般为3.8m~4.4m。

  一道脱皮风选器,层高3.5m~3.8m。设备穿楼板布置,进出风管恰好位于楼面上适宜操作处。

  二道破碎机,层高3.8m。设备坐落于楼板上。当有平衡其他设备的需要,或者物料有旁通第一道脱皮系统的需要时,楼层层高可灵活调整,一般为3.8m~5.0m。

  二道脱皮风选器,层高3.8m~4m。设备穿楼板布置,进出风管恰好位于楼面上适宜操作处。

  当楼层过多时,通常会使建筑总高度有增大的趋势。比如:一道脱皮装置和二道破碎机位于一个楼层时,一般设计层高为7.8m;分为两个楼层时,两层的设计层高可能分别是5m和3.5m(或者4.6m和3.8m),合计层高为8.5m。

  随着沿海进口大豆加工厂的生产规模越来越大,对生产效率、运行稳定性、设备综合效率 (Overall Equipment Effectiveness,OEE)等要求越来越高。因此缓冲仓/缓冲罐/缓冲斗/缓冲段成为工艺设计中平稳物料流的关键措施。

  特别针对大流量,粒状,磨琢性较大的大豆料流;矩形,高度大于2.5米,内衬尼龙板/陶瓷/聚氨酯耐磨材料的溜管;物料的流速较大(最好控制在2-4m/s范围内)。如下图:

  物料受缓冲而降低速度,均匀地流入磁选器。保证扇形门使物料在滚筒上方形成一定的连续状的厚度。

  从非连续累计自动秤计量原理上分析,机械设计和累加并储存至总额的计算方法要求确保物料连续供应,减少振动并在缓冲罐/斗上部配置高料位传感器、卸爆片,斗身上配置检查口、快开门和视镜。作为车间前端工序,此处缓冲更重要的意义在于能够接纳上游输送设施中的静态存料,防止车间短暂故障后设备重载/满载启动,尤其是长距离皮带输送机和大产量斗式提升机,避免出现启动时间长,堵转后电流增大,造成设备的损伤甚至会烧毁设备的现象。

  METTLER TOLEDO的M系列圆秤、BUHLER的LNJA、MSDS系列圆秤设备自身都带有下料仓,在一个可以设置调整的循环周期内,物料自称量斗经放料门进入下料仓,而S系列不带下料仓。为保证下游设备(磁选器或者清理筛)大豆喂料流的均匀性,在秤下方设置旋转喂料器、变频绞龙或者缓冲罐。

  在生产实践中,未清理的高含杂大豆进入旋转喂料器/变频绞龙容易卡堵叶轮/螺旋叶片,造成不可预知的生产故障;使用缓冲罐+出料流量调节阀的方式能避免上述问题发生。关于罐容:按照散料秤的进放料周期、下游设备及工艺,结合实践经验数据,一般设计为6-8倍称量斗额定称量。

  随着国内粮油加工厂产能规模的增大,一般有多台破碎机/松皮机同时工作。某些进口品牌供应商的产品使用手册中会给出建议的进料斗尺寸/图纸。通常情况下,料斗高度在1.4m~2m,顺着喂料刮板卸料方向最后两台破碎机喂料电机频率与其缓冲喂料斗料位连锁控制,其余缓冲斗/溜管上仅做低料位报警

  一般设计为0.5m³~1.0m³。当有多台粉碎机并联布置时,保证粉碎机之间1600mm净距的前提下,可做一个大的缓冲斗,并设计可切换的连锁控制

  3.7关注以上缓冲装置对大型预处理车间设备布置建筑层高的影响具有重要意义

  缓冲设施一般在两台设备之间,为物料的过渡和衔接起到承上启下的作用。通常位于楼层之间,每个建筑楼层内钢平台和楼板面之间,对建筑层高的设计要求有别于定型设备的固定尺寸,能够反映设备布置方案的优劣。

  5)在满足PFD和P&ID工艺设计的物流路径下,缓冲装置和建筑层高设计之间没有函数关系,即建筑层高不受大小不同的缓冲装置的任何影响。

  分析研究工艺原理,设备布置的条件和规律,阐释了一些具体实践和设计注意事项,可指导预处理设备布置的设计应用。必须指出的是,单独进行建筑层高的讨论是不严谨的,应当结合工艺PFD和P&ID、物料路径、生产操作、点检维护、项目背景等多方面统筹分析、评估和设计。基于项目建设投资经济合理化的要求,建筑层高是预处理车间设备布置工程设计的关键问题。

  事实上,同设计合适的生产参数、设备类别、机械材质、安全等级和精益管理一样重要,选择并设计合理的建筑层高是提高大豆油脂生产工艺效果的重要内容,将对新建车间的精准化、标准化设计起到指导作用。

  建筑层高作为设计输入条件之一时,研究设计中执行如何最大限度获得回报的策略,要兼顾成本和收益等各种因素,以确保所选择的建筑层高技术方案不一定是最便宜的,但一定要是最好的,具有重大的工程建设意义,将是需要进一步研究的问题。

  主要作者蒋守业:男,工程师,主要从事粮油食品(油料油脂、油脂化工、油料蛋白)加工建设工程咨询设计,工艺设备研究开发等系统性技术管理和项目管理相关工作。ag亚太集团返回搜狐,查看更多

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