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酒精厂原料粉碎工艺设计要点

酒精厂原料粉碎工艺设计要点

  • 分类:05内刊
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  • 发布时间:2005-03-24 00:00
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【概要描述】

酒精厂原料粉碎工艺设计要点

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山东省轻工业设计院    蒋  炜

    原料粉碎是酒精生产中的第一道工序,也是最令生产管理者操心的工序,除了要完成既定的产量要求外,由于它是酒精生产中主要耗电部门,因而吨原料粉碎电耗成为一个重要的管理指标。此外,作业中的除杂、除尘、噪音等也都是些比较“头痛”的问题,而这些问题的解决和改善,都有赖于周密合理的工艺设计。本文将就有关原料粉碎工艺设计中涉及的一些主要问题,提出一点个人观点,以供相关人员参考。

    一、关于输送方式

    粉碎作业中原料要在各设备间传送转移,常用的输送方式有机械输送和风力输送(简称风送)。设计中到底采用哪种输送方式较好?这是设计者首先面临的选择。在回答这一问题这前,先让我们来分析一下这两种输送方式各自的特点:

    机械输送大多采用斗式提升机、埋括板输送机、皮带输送机等,其特点是输送平稳,动力消耗小,噪音小,设备磨损小,但一般只能作直线输送,适用于输送玉米、小麦等散粒状原料。

    风送是物料在管道中借助具有一定速度的流动空气来实现输送,因而输送线路自由灵活(可弯曲),设备投资少。它还可以在输送的同时利用物料间的重度差别,把混在物料中的杂质(铁、石子等)分离出来,谓之风选,而这一性能对于处理混入杂质较多的薯类原料显得十分可贵。不仅如此,一般采用的负压吸送对作业点还兼具除尘作用。在细碎机下部采用负压吸送,不仅能实现将细碎机安装于车间底层地面,降低了厂房高度,减小了设备运行时的振动,而且由于细碎机的筛背处于负压抽吸状态,大幅度地提高了机膛内已粉碎物料的过筛效率,使细碎机的生产能力也相应大幅度提高(一般可提高50-60%),产品单位电耗明显下降。但风送本身对此机械输送而言也有耗电高、噪音较大,管道、风机易磨损等缺点。

    通过以上分析,设计中可针对不同情况,采用相应的输送方式:

    1、对于较洁净的不含大块重杂质的玉米、小麦等原料,可采用斗提机、皮带输送机等机械输送方式,将原料送入粉碎机。这样做,电耗低、噪音也小。为了不让原料中少量的铁进入粉碎机造成故障,可在皮带机上方、斗提机溜管、粉碎机入口等部位设置磁力除铁装置。

    2、对于含铁、石等重杂质较多的薯干、木薯等原料,如采用机械输送,尽管其中的铁也可利用磁力去除,但石块及石子却无法从原料中分离出来,一旦进入粉碎机会引起配件加速磨损。粉成的砂、粒进入后工序又会造成泵、管道等加速磨损,更会造成发酵罐底部积砂,蒸馏塔器堵塞等严重故障,砂石量大甚至会导致经常被迫停机,严重影响生产。此时,采用风送尽管耗电较高,但因它兼具风选、负压吸尘等综合功能,因此,从总体出发是非常必要和值得的。

    3、在细碎机下部采用负压吸送,将粉碎好的粉料输入拌浆罐,这是一种很好的输送方式,它能大幅度提高粉碎机的单机能力,且能彻底消除常规粉碎(正压)作业中粉碎机外溢的粉尘,又能实现将粉碎机按于地面,靠牢固的基础减小振动,又能降低厂房的总体高度。尽管采用风送要比机械输送多耗一部分电能,但它完全可以从粉碎机本身能力大幅提高而节约的电能中得到补偿(粉碎机能力提高的幅度要大于粉碎机功率提高的幅度)。因而,无论是粉碎玉米、小麦等谷物原料,还是粉碎薯类原料,这一方式都是适用且较好的。

    4、对于那些规模较小(年产万吨酒精以下)的粉碎谷物原料的装置,一般均采用一台粉碎机一级粉碎,此时,为了简化装置,将上料进粉碎机和粉碎后的粉料输送二者串联为一个系统,采用负压吸送,也是合理可行的。

    二、关于一级粉碎和二级粉碎

    在粉碎工艺设计中采用一级粉碎还是二级粉碎,应根据原料品种并结合生产规模来确定。

    使用谷物原料时,由于原料的粒径较小,要求粉碎比小(粉碎前物料的平均粒径与粉碎后物料的平均粒径之比谓粉碎比),因此,只需采用一级(一次)粉碎。

    当粉碎比较大时,采用一级(一次)粉碎耗电高,是不经济的。一般情况下,当粉碎比超过15时就应采用二级(二次)粉碎。当然这还要根据物料的具体物性而定。采用薯干或木薯作原料一般应采用二级粉碎,就粉碎本身而言,采用二级粉碎能比一级粉碎节电25%左右。但采用二级粉碎通常又需增加一次风送,这又要多耗一部分电,二者相抵后大致还能有10%的节约。对于大产量而言,由于二级粉碎能使第二级粉碎机(细碎机)能力大幅提高,使它的总配置数量减少,这对操作、维护、管理都是较为有利的(因为细碎机的维护及更换配件等工作在粉碎工序的设备中是最大的)。因此,对于大产量的设计,采用二级粉碎工艺,无论从经济上还是操作管理上都是合理的。相反,如果产量不大(年产万吨酒精以下),为使装置简约,操作更方便,选用一台相对较大的粉碎机,只作一级(一次)粉碎,也是切实可行的。此外,有些地区的薯干片子很小,水分很低,也有些从印尼或泰国进口的木薯原料特别碎小,水分也低,用脚一踩就会自行碎裂,其中还混大大量的粉粒,这样的原料,非常易粉碎,当然也就没有必要再采用二级粉碎。

    近年来,不少中小型厂,他们在长年的生产实践中,创造了一种在原料喂料槽(振动给料器)中增设了一个拨料器,其结构为在一根转轴上焊有几排爪牙,转轴转动时,将喂料槽中的薯干或木薯不断打碎并向喂料口处推拨,经拨料器处理后的薯类原料,进入一台粉碎机,只作一次粉碎,效果也很好,电耗也较低,应该说,这是一项很好的创造,这种拨料器,实际上也可视为一级没有筛底的破碎,对中小型产量的工厂非常实用。

    三、关于除尘

    粉碎系统中的风送是通过风机产生的风来完成的,带料的风完成送料任务(卸料)后,还要通过风机排向大气,此时的风中带有一定量未卸尽的粉料,如直接排入大气,一则污染环境,再则也浪费了一部分有用的原料。因此,必须考虑除尘回收。

    传统的除尘装置有干式和湿式两种,在酒精生产原料粉碎作业中采用干式还是湿式除尘,曾有过一番较大的争议,到目前尚未完全统一,因此,笔者想在这里就两者各自的优缺点作一番更为深层次的比较,以供设计或选用者借鉴。

    干式主要指布袋式除尘器,它是一种传统的高效除尘器,为众多场合所应用,特别为粮食行业谷物类粉碎作业普遍采用,因而也就十分自然地为相似的酒精行业原料粉碎作业所引用。但多年来的引用结果表明,大多均以失败告终。为何在几乎相似的粉碎作业中,干式布袋除尘这一型式在粮食行业能长年应用,经久不衰,而在酒精行业却如此“短命”,深究其原因要归结为二者在原料状况上存在着较大差异。粮食行业粉碎的产品为食用,因而它对原料的收购起点要求就高,工艺要求除杂也彻底,特别是对原料的水份有严格的控制,因而它能很好地保持布袋除尘器的正常稳定运行。而酒精行业的原料来源杂,收购起点要求低,特别是当市场出现紧缺时,即使是水份高的、杂质多的,甚至是有些霉变的,都要收购。在工艺上除杂要求也很低(仅除铁、石等重杂质),尾风中除了有原料粉尘外,更有大量轻杂质(干草、树叶、麻袋片、绳经等粉碎物),更为关键的是原料的水份无法控制,收到含水份高的原料,为避免贮存霉变,一般都要求先用于生产,这就往往使尾风中的粉粒含水很高(最高时会超过20%),一旦附着于除尘器布袋表面,甚或钻入布纤维缝隙,很难为压缩空气反吹脱落,从而使除尘效果迅速恶化。不透气的布袋自然不能顺畅地排风,这又会反过来影响整个粉碎系统的正常运行,这种恶性循环的结果,只能被迫将其弃用。

    湿式除尘(泡沫除尘器)的除尘效率虽较正常的干式除尘略低,但其结构简单,自净能力强,运行泼辣,一般情况下不需要维护,除尘效果也较稳定,只要设计得好,其平均效率与干式不相上下。在酒精厂原料粉碎工艺中采用湿式除尘,可以将除尘后的含尘水用来拌浆,既避免了含尘水排放造成的二次污染,又回收了物料,还节约了工艺用水,可谓一举多得,因而具有得天独厚的优势。它的唯一缺点是用热水除尘经风吹后降温较大,用作拌浆,浆温较低,相对于用热水直接拌浆会损失一部分热能,但这一损失可以利用余热加热来挽回,因而湿式除尘已为越来越多的工厂所采用。

    四、关于风网

    在小规模的粉碎装置中,无论是采用一级粉碎还是二级粉碎,一般都是采用一台风机,风网很单一,无须作过多的探讨。

    对于规模较大的粉碎装置,例如年产酒精五万吨以上,又是使用薯类原料,设计上一般均采用二级粉碎。此时,最好能将原料上料与二级粉碎后的粉料输送分开,采用二台风机组成相对独立的二条风网。这样做的好处是:

    1、大产量的粉碎作业,一般上料作业与粉碎拌浆作业(特别是二级细碎)是有分工的,实际上具有相对的独立性。从作业特点上,细碎拌浆要求均匀稳定,细水长流,而上料工因为体力劳动较大,作业环境也较差,他们乐于采用大干大歇的作业方式。在大产量粉碎工艺中,为了防止因局部设备故障而影响作业的连续,一般都在流程中设置中间贮仓,这就为上料工创造了间隙作业的条件。用二台风机组成相对独立的二条风网,可在上料间隙时将上料风机停下,可节约一部分电能。

    2、采用二条风网,使每条风网配置的风机规格大为缩小(风量约缩小一半),有利于风机选型。因为高压系列风机的参数特点是相应风压下,风量较小。

    3、风网分成二条后,所配风机功率小,容易起动,这一点对于大型风机也显得很重要。

    五、关于风机

    风机是风送系统中的关键设备,是整个系统中的“心脏”,风机选用得是否合理,对整个系统的运行有着至关重要的影响。

    当工艺设计计算完成后,根据算得的风压和风量,选用一台合乎要求的风机,似乎并不困难,但实际上还会遇到一些问题。这是因为目前市场上可供选用的高压系列风机,它们的传动方式都是采用电机与风机直联的,每种型号的风机它的风压与相对应的风量适应范围是不可调的。在选择风机的时候经常会遇到这样的情况:某型号的风机可满足系统风压的要求,但风量却不够,不得已再选用大一号的风机以满足风量,但此时风压也相应大幅增高,相应的动力配置增幅更大,这会造成运行中长期的很大浪费。同样,有时为了满足风压不够的要求,被迫选大风压而造成风量过大的矛盾。解决这一问题的较好方法是要求供货厂家提供一台采用三角带传动的风机,这就可以通过调整风机转速来达到同时满足风压与风量两项参数的要求,求得合理节电运行。

    风机转速改变(调整)后,它的风压、风量、功率消耗都会以相应的比例改变,它们的关系是:

    风量与转速成正比,即:

    Q1/Q2=n1/n2

    风压与转速的平方成正比,即:

    H1/H2=(n1/n22

    功率与转速的立方成正比,即:

    N1/N2=(n1/n23

    式中:

    n1—风机原定转速(转/分)

    n2—改变后的风机转速(转分)

    Q1、H1、N1—风机在原定转速时的风量、风压、功率

    Q2、H2、N2—风机在转速改变后的风量、风压、功率

    必须注意的是风机转速改变后,其功率会呈立方关系变化;一旦增加风机转速,则功率会有较大幅度地增加,这就要求在配置电机容量时,要予以充分重视,避免因配置过小而造成电机烧毁。

    此外,在选用风机时还应遵循一个原则:当有两种不同型号的风机均能满足设计要求时,应选用其中直径较大、转速较低的。因为小直径高转速风机运行时,噪音大、振动大,且磨损较快。

    以上是酒精生产原料粉碎工艺设计中经常遇到的一些主要问题以及应采取的相应对策,不一定完全正确,期望能对从事该项工艺设计的设计人员及相关管理人员有所帮助和借鉴。

 

 

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