800 kt_a尿素产品全自动包装贮运系统设计及优化.pdf
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1、硫磷设计与粉体工程 年第 期:尿素产品全自动包装贮运系统设计及优化张 猛(华陆工程科技有限责任公司,陕西 西安)摘 要:为了降低运行成本,提高系统稳定性,对高产能或多样化产品的全自动包装贮存装车系统自动化的要求越来越高。以某 尿素项目为例,阐述了尿素包装贮运系统的工艺设计方案、主要设备选型,以及该项目的设计优化内容。该系统实现了尿素产品的运、筛、包、码、存、取、装车发货为一体全自动流程作业,系统自动化程度较高、绿色环保,可为同类系统设计提供参考。关键词:尿素;包装码垛;全自动;水洗除尘;设计优化中图分类号:文献标识码:文章编号:()概述随着现代工业技术自动化程度的不断发展及劳动成本的增加,对工
2、程系统自动化的要求越来越高,以降低运行成本和提高系统稳定性,尤其是对高产能或多样化产品的全自动包装贮存装车系统。某大型煤化工制 尿素项目的尿素成品为颗粒状,经过筛分设备分级成大颗粒尿素、中颗粒尿素(尿素成品)和粉料尿素,采用 袋小袋包装。尿素贮运系统范围为:从高塔造粒至成品装车工段,即自塔底部输送机开始,至成品冷却、筛分、全自动包装码垛、计量、全自动立体仓库、全自动装车,以及除尘系统等。本项目的设计基础数据如下:装置规模 装置操作时间 尿素粒径 系统操作方式连续性操作造粒塔出料温度 操作弹性 主要技术方案尿素贮运系统设计应满足系统运行稳定、自动化程度高、综合成本低、操作维修方便及卫生环保的要求
3、,主要技术方案比选如下。尿素颗粒冷却尿素造粒塔的正常出料温度为 ,为了防止包装温度过高及贮存期间发生板结,一般要求成品温度比周围环境平均温度高出 ,且冷却后的尿素温度不高于 。夏季气温较高,采用自然冷却通常不能满足生产要求,则需要增加强制冷却措施。目前国内尿素行业采用的尿素冷却方式主要有流化床冷却器、粉体流换热器、转鼓冷却器 种。这 种冷却方式的比较见表。从表 可知,粉体流换热器具有占地面积小、含尘气排放量较少、低能耗及低运行成本等特点,且粉体流换热器固相上进下出,充分利用固体颗粒重力流特点,可布置于带式输送机栈桥正下方或包装料表 种冷却方式的比较冷却方式布置方式占地面积运行能耗冷却介质运行环
4、境流化床冷却器立式中高除湿冷风冷却鼓风量大,粉尘量大,需除尘粉体流换热器立式小低循环水除尘风量,需除尘转鼓冷却器卧式大高除湿冷风粉尘量大,需除尘冷却水无尾气排放,无需除尘仓上部,从而降低尿素粉碎率和节省土建投资。重力流特点,可布置于带式输送机栈桥正下方或包装料仓上部,从而降低尿素粉碎率和节省土建投资。该方案在实际工程应用中的冷却效果较好,故本项目选择粉体流换热器对尿素进行冷却,共设 台粉体流换热器,单台出力为 。筛分方案为了满足 (约 )尿素装置的连续生产要求,成品筛分设备按单台出力为 设计,则 台设备即可满足系统正常运行。考虑到设备故障或检修维护,本项目设置了 条备用线。为了降低产品中尿素粉
5、尘含量,一级筛分 台设备同时运行,筛分效率不小于,产品可满足国家规范要求。随着农业施肥技术水平提高,无人机和机械化设备应用到现代农业作业,对尿素产品的粉尘含量和粒度分布的要求提高了。仅一级筛分后的尿素产品造成施肥设备的故障频率相对较高,为了降低施肥设备的故障率,本项目设置了尿素二级筛分,二级筛也设置了 台筛分设备。尿素包装和码垛方案本项目的产品包装袋规格为 袋,全自动包装机包装能力为 袋,即需要至少 条全自动包装生产线同时运行才可满足生产任务。考虑到操作交接班、设备故障或检修维护,每条包装线料仓缓存时间为 ,还设置了 条备用全自动包装生产线,形成 开 备的成品尿素包装线布置方案。码垛机码垛能力
6、为 袋,为了与单台包装机的包装能力相匹配,共配套设置了 套码垛机。袋装尿素的贮存方案袋装尿素的贮存形式主要有露天堆存、封闭式堆垛库、散料库贮存及立体仓库贮存。不同贮存形式的优劣比较见表。表 不同贮存形式的比较贮存方式贮量储存方式占地面积适用范围作业方式缓存时间露天堆存大袋装、地面大干燥少雨、少风地区叉车较短封闭式堆垛库中袋装、地面中适用范围广叉车较长散料库大散状、挡墙较小空气湿度小散料堆取料机较短立体仓库大袋装、货架较小适用范围广全自动堆垛机较长 本项目位于南方地区,年平均降水量为 ,且年平均最大空气湿度为。项目所在在的降雨量和空气湿度均较大,且尿素具有较强的吸湿性,故排除了露天存放和散料库贮
7、存。封闭式堆垛库方案占地面积较大,采用叉车堆取垛,劳动强度较大,作业效率较低。立体仓库采用全自动入库、堆垛、取垛发货,自动化程度较大,入库 出库不需要现场作业人员,作业效率较高,且占地面积较小,故本项目选择了全自动立体仓库贮存。根据 化工粉体工程设计通用规范的要求:尿素产品厂内储存天数为 天,该项目按贮存 天的量设计库房,则立体仓库的总储存量约 ,占地为 。成品出库采用叉车或全自动装车机方式,正常发货出库采用全自动装车机出库装车,当订单量较大时,同时可以叉车出库装车,提高发货量。除尘方案尿素输送、冷却、筛分、包装系统含尘气体的排气点分布比较分散,且排气点较多,设备密闭性较差,导致作业环境粉尘较
8、多,容易引起呼吸道和眼部疾病,因此,提高自动化水平和改善除尘效果非常有必要。尿素包装贮运系统常用的除尘方式为袋式除尘,需要设置 台袋式除尘器。由于尿素的吸潮特性,项目所在地降水量较大、空气湿度大,易导致袋式除尘器堵塞,滤袋需要经常清洗维护,且滤袋破袋更换频繁,除尘效果并不理想。在除尘器进风口处采取伴热措施能在一定程度缓解滤袋更换频率高的问题,但不能根本上解决以上问题。本项目采用绿色集中水洗系统,设置了一套水洗系统,除尘风量约 (标准状况计),从根本上解决了布袋除尘器除尘效果差、不持久的 年第 期 张 猛 尿素产品全自动包装贮运系统设计及优化问题,尿素粉尘溶解液经浓缩后采用泵输送至尿素装置循环利
9、用,达到绿色环保的效果。尿素贮运系统工艺流程本尿素贮运系统设计方案为运、筛、包、码、存、取、装车为一体的综合性全自动尿素贮运系统,其总体工艺路线见图,总平面布置图。图 尿素储运系统的总体工艺路线示意图 尿素贮运系统总平面布置 主要设备选型包装储运系统中关键设备的选型是影响工艺系统性能稳定的关键因素。本项目的核心设备包括尿素冷却器、筛分设备、包装机和码垛设备等。筛分设备目前国内尿素筛分装置常用分级筛分设备有新型的直线振动筛和平面回转筛。直线振动筛直线振动筛的振动电机为激振源,振幅小(),振动频率高(),筛面倾角大();设备较高,自重较大。但该设备存在以下问题:细粉或小粒堵筛现象严重,筛分效率低,
10、处理能力大,筛网损耗大,设备故障率较高;尿素粉化率较高;设备噪音较大。平面回转筛平面回转筛的电机带动偏心块为激振源,振幅大(),振动频率低(),筛面倾角大(),筛网下部设置弹跳球自清理堵孔装置,且筛分效率高、能耗低,设备高度较低,自重较小。但该设备存在以下问题:处理能力较低,筛网更换费用较高;尿素粉化率较低;设备噪音较小。根据工艺系统需求,要求筛分设备 连续运行、层高尽量低、筛分效率高,故本项目选择了平面回转筛。生产实践证明该设备筛分效果较好。包装码垛系统包装机的种类繁多,按自动化程度分,有半自动、全自动包装机等。全自动包装机与半自动包装机的对比见表。表 自动包装机与半自动包装机的对比项目名称
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