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大豆预处理车间设备布置的分析研究与设计应用
作者:AG竞咪厅

  前较多大豆油脂加工厂在预处理设计中,仅重视料坯结构性能对制油效果的影响,而对设备布局和车间的土建设计、生产运营、加工成本以及建设工程投资技术经济之间等各个因素相互关系的分析较少轻视设备布置对主辅料运输路径的优化作用,对国家、行业在生态文明建设方面关于安全、环保、卫生等最新的标准规范在设备布置的应用和合规性需要加强。因而总结最佳实践,分析各方面影响因素与设备布置设计的相关性,在工厂车间建设规划路径、设计理念和具体细节方案上提炼出具有指导作用的模型,具有重要意义。

  机械设备、工艺管道/管廊、电动葫芦、电缆桥架、MCC柜、PLC柜、化验仪器,与建筑框架柱、梁、楼板、窗户、墙、平台、通道,相互联系进而构成操作作业空间、吊装空间、检修空间、巡检空间、集中控制空间、在线品控及其他办公空间。针对预处理车间内功能区域[2],结合具体情况有针对性的设置:

  (1)一楼设置:变配电站;压缩空气站;男/女卫生间(蹲厕,宽拖布清洗池);劳务工待工/饮水室(交接班、培训);备品备件仓库;车间清洁用品仓库;电梯井;维修吊物孔(尽量靠近压坯辊、破碎辊搬运区域)。

  (2)二楼设置:PLC操作室;化验/仪器室(紧邻PLC操作室);会议室(交接班、培训);PLC调试/编程室(AEI工程师站);控制室旁边设置档案室/文件室;个人/班组工具室(可与化验/仪器室合并);以上5个功能区域尽量靠近。

  (3)其他功能区域设置原则:预处理每层需要设置拖布/抹布清洗池;如果是复合楼板/混凝土楼面需要充分考虑污水排水管;劳务工待工/饮水室最好也可以靠近控制室,便于日常管理;一楼重杂暂存室,也便于外送;设置轧坯机/破碎机维护磨辊换辊,工具设备等存放仓库

  较高提升机/大型弯刮板在完成设计之后,须多专业交叉复核屋面板厚度、檩条高度、钢梁高度和机头高度,以避免出现设备检修困难的情况,预留充足的拆卸空间、工具使用空间。车间较多电机功率大于(含等于)160 kW,其重量超过1.5t。针对大电机处设置吊车梁,方便检修。提升机机头位置高,重量大,检修更不方便,同样需要设计吊车梁或者电动葫芦。车间外墙处设置大型吊车的站车位,并有足够的车体摆臂旋转空间。

  预处理车间需设计维修现场用的电动葫芦和破碎机、轧坯机、膨化机和剪切式豆粕齿辊破碎机等处轨道式电动葫芦,电动葫芦起重量应满足对应位置设备的检修需要。破碎辊和轧胚辊经吊物洞至地面出车间,整个路径上尽量直且短。在破碎机操作一侧、压坯机两侧、大豆清理筛、皮筛上部增加吊车梁。大豆清理筛、豆皮筛上部设置2 t电动葫芦,且附近有筛板放置空间。大豆破碎机一侧按照产品说明书要求设置5 t电动葫芦,结合建筑层高和生产运营中最佳实践统计分析出葫芦的最佳操作高度,考虑吊车梁运行时和一道脱皮风选器/二道脱皮风选器进出风网的干涉问题,或者吊车梁设计在一道脱皮风选器进出风平台下,设置小巧的非转筒的电动葫芦(比如DHS型环链)/手拉葫芦,或者考虑一道脱皮风选器进出风侧和破碎机操作侧不在一个垂直面上。依据OLCB-421图纸数据计算,楼层高度至少5.8 m,轨道位于破碎机前端外壳700 mm处,辊子在架子上拖出来后上下起吊,此时辊中线 mm。

  轧坯机机两侧按照产品说明书要求设置10 t电动葫芦,楼层高度6 m,轨道转弯直径3 m,轨道位于轧坯机外壳500 mm处,方便辊子在架子上拖出来后上下起吊,依据OLFB-821图纸数据,此时辊中线 mm。豆粕筛视设备选型设计吊车梁。当选型为ROTEX的Megatex系列时,由于筛盖、筛板为多块组合结构形式,通常可以不用配置电动葫芦

  对于需要经常巡检和维护的设备(如测量电机或轴承温度,减速箱加油润滑等),应合理规划设备位置/操作平台,避免出现设备的电机、减速机等辅机紧靠墙壁或紧邻梁、柱的现象,给日常巡检、维养工作造成困难[3]。某些室外设备考虑天气、操作原因设置封闭区域(比如磁选器人工除铁场景等)。

  调质塔抽取旋转排料阀组及椭圆管的检修区域,通常3 600 mm×3 600 mm。抽旋转阀要优先保证,抽管极少考虑,通常会堵塞漏管,如果漏管多了,就要整层更换。

  所有管道法兰安装位置的设计,应便于日后能拆卸到车间外维修的需要。悬挂的设备离地面/楼板面比较高,尽量做成花纹板铺设的平台。如果设备离地面不高,而上面空间又不够人员站立,可以不设计平台,需要维修时就借助活动平台或者搭脚手架。比如输送设备就可以用槽钢倒吊着设备。

  大型预处理车间一般设计5层,建筑檐高32~34 m;也发现某些工厂设计为8~9层,檐高49m。操作人员频繁上下楼,影响操作便利性。当加工大豆产能4 000 t/d以上,且厂房建筑高度大于30 m时,经综合多方面因素分析,按照《建筑设计防火规范》(GB 50016-2014)可以设置载人电梯(含电梯前室、排烟风道)和若干消防安全疏散楼梯。

  控制室一般设置在2层或者3层,便于负责整个车间巡检和故障排查等工作的操作工按照合理设计巡检路径提高单次巡检效率。合理设置操作操作检修平台及踏步楼梯。针对高度超过1.5 m高的操作平台,考虑到上下平台的便利性和安全性,设置楼梯角度不能大于38°~42°的斜踏步梯,尽量避免直爬梯。调质塔的排气段、进料段以及风选器的传动部分都是典型的的需要设置检修平台的位置。

  地面部分执行《建筑地面设计规范》GB 50037-2013。整个清理工段(含调质塔区域)一层为混凝土地面、二层采用复合楼面,三层以上为钢格栅楼板面。一层方便清理大豆散落料,二层方便抽卸料旋转阀检修,三层及以上方便及时巡检发现生产异常。车间封闭区域内混凝土复合楼面采用环氧地坪,并做好5S标识管理。

  整个清理(含磁选、计量、筛分、日仓、风选)工段、调质工段其配套风网建议设计为外部敞开结构。车间内破碎、脱皮、轧坯、膨化工段建议设计为压型彩钢板或保温墙板封闭而成的区域内。所有布袋除尘器建议布置在车间封闭墙板外侧的敞开空间。

  依据轧坯机/破碎机/粉碎机产品说明书设计中体现出与建筑物的净间距、设备四周净距离的要求。车间梁宽一般300mm,设备穿楼板时,设备边缘距离定位轴线 物料输送的衔接

  从上道设备到下游设备,应保证形成物料垂直进料、正对进料和缓冲进料的设备布置方案。

  针对吊物洞,按照最大件部件/组件的尺寸来定,可采用轧坯机辊子尺寸加上安全距离确定,具体情况具体分析,通常设计为2 500 mm×3 500 mm或者3 200 mm×3 200 mm。吊物洞四周设置高度≧1 200 mm的栏杆并有活动门,且±0.000地面需有禁行安全标识。

  区、21区、22区和非危险区域。车间内部不应设置集尘间(属于20区),利用绞龙/刮板/管链机及时清灰至大杂灭菌系统和或添加至工艺系统中去。易发生粉尘爆炸的设备宜布置在室外;在室内布置时,宜布置在建筑物内较高的位置,并靠近外墙。结合工程实践案例,此处定义的“室外”可理解为:所有的斗提机和除尘器位于车间墙板封闭区域外侧,泄爆口对着外面,可简单的理解为车间框架外围。安全措施强度后者较高。用弯刮板可以放在室内。增加大豆进车间除尘器的处理量[5]。提升机和除尘器的设计、采购及安装,需着重考虑卸爆口/门与建筑物、构件、平台等的相互关系和距离要求。提升机卸爆口远离操作工,检修观察口处恰好有检修平台。

  针对大噪音设备设置独立吸声隔音房间的方法简单可行,罗茨风机、豆皮粉碎机(有必要时)。对于风机产生的噪声:除工艺设计设备选型的措施外,集中于顶层布置,或者设置吸声隔音房,从控制噪声传播的方式控制噪声。

  启动灭火蒸汽和/或水时应能从安全的,靠近/接近出口的,地面上接近,且灭火干式立管逐渐分等级

  2、设备布置新理念的探讨事实上,目前国内外大豆油脂制取工艺的研究和发展更重视为提高筒仓仓储、预处理、浸出、精炼、动力单元整体生产协同效果、安全环保生态效益、更为精准化精细化管理控制而改进大豆预处理工艺,包括设备布置。发展科学合理的设计新理念,用偏导函数的观点正确解释车间设备布置和多个影响因素之间的相互联系,正确处理车间长度和宽度的相互影响相互联系的关系,满足车间/企业精益管理应用的要求,是提高大豆预处理车间设备布置水平的重要内容。

  轧坯机的布置排数、与脱皮系统的相对位置关系将直接影响车间宽度和长度的极值确定和上部各层的设备布置,进而影响投资。

  2 000 t/d以下大豆预处理车间:可一字排开布置。4 000 t/d以上大豆预处理车间:通常为两排形式布置,上部喂料采用环形刮板,下部卸料采用两条弯刮板直接出料或者两条水平刮板集并至一条弯刮板出料。3 000 t/d大豆预处理车间:可采用一排或者两排布置。

  两排轧坯机可布置在一个进深内,纵向轴线 m。两排轧坯机可布置在两个进深内,通常两排之间会有一排到两排建筑框架柱的存在,设备中心线 与脱皮系统相对位置关系

  (1)脱皮系统与轧坯机从上而下垂直布置。厂房建筑较高高,土建投资增大,调质大豆一次性提升至最高处,输送设备减少,车间外观整体性较强,美观性增加。

  (2)脱皮系统与轧坯机分层布置。操作工操作便利,少跑楼层。但是需要增加输送设备二次提升物料。采用使用斗提机(料温高,选型不当或者制造质量不佳易跑偏,需要经常更换进口皮带)或弯刮板(价格高、电耗也大)。

  (2)两条独立水平刮板。通过使用长缓冲进料斗和物位仪表电气连锁实现物料流的控制,价格低,增加减速电机故障点。

  清理、调质、破碎等工段大豆和粉碎的豆粕以及其他物料流,经提升机当进入下游设备时,可通过转运刮板或溜管实现。

  (2)采用溜管。减少输送设备[6],减少故障点,往往溜管较高,不好维护。

  (3) 以上两种方案的总拥有成本评价有待进一步研究。比如来确定选择提高提升机高度,使用溜管传递物料,是值得的,是合理的。

  (1)通过合理的设备布置,豆皮纯化系统装置中二次吸皮器碎豆仁的出料、豆皮筛分筛的下层豆皮粉出料能够直接进入轧胚机喂料刮板,进而减少输送设备。

  (2)风网管路[7]的布置。来自一道脱皮器和二道脱皮器系统的豆皮或其混合物,通过风网管路,至沙克龙、豆皮筛、粉碎系统后,通过风网管路至打包/散车装运/计量回添。此处风网管路的合理科学的布置,在满足分离、输送功能的同时,如何使物料恰好到达下一道工序设备目的地,以减少输送设备的数量。

  ,每年都在降低节能降耗,提高产品得率,通过引入新技术和新设备,合理增加产量,适度配置用汽设备和装机容量、精准运行,降低故障率,将整条生产线保持在最佳点运行[5]。研究设计中执行如何最大限度获得回报的策略,要全面考虑,兼顾成本和收益等各种因素,以确保所选择的解决方案不一定是最便宜的,但一定要是最好的最合适的,将具有重大的工程建设意义。2.5 良好的物料缓冲设计对车间层高以及设备布置的影响

  /缓冲斗/缓冲段在平稳物料流,实现更好的自控连锁控制,减轻设备不均匀磨损方面的意义重大。通过分析设备结构及运行、工艺路径、安全设施设计、自控连锁等机理,结合生产实践,以下工况设置缓冲:溜管缓冲段、滚筒式磁选器进料处缓冲斗、散粮计量秤进料处缓冲罐、破碎机/松皮机进料缓冲斗、豆粕/豆皮粉碎机进料缓冲斗。2.6 物料工艺路径安全设计大型大豆预处理加工车间在临时不可预料的故障发生后至紧急停车期间,结合具体项目设计,针对散料秤、磁选器、松皮器、膨化机、豆粕筛、豆粕粉碎机要有合理的旁通设计,或者物料至楼面和/或地面的转出方式及通道运行方式。3、结束语

  在工程设计新理念新技术的指引下,预处理车间设备布置既要对各个设计要素分别进行研究,又要将它们作为一个系统综合考虑。基于安全环保健康、能源节约、以人为本、科学适用经济合理的设计准则,提炼出设备布置的一般性规律,总结出特定条件下的最佳实践,以期为工程设计提供参考,一个可以采取的优先次序是:安全环保规则的执行,工艺物料平衡图以及管路和仪表流程图的全面贯彻,物料路径简短直接科学,功能分区联系紧密,巡逻点检操作路线安全便捷,建筑工程投资经济合理和检修方便

  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。

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