锥形多出口木薯筒仓的研究和应用

2022-10-15

0 引言

发展非粮生物乙醇已成为世界燃料乙醇技术的发展趋势。木薯作为一种富含淀粉的块根植物, 与马铃薯、红薯并列为世界三大薯类作物。与其他非粮作物相比, 木薯的经济效益、社会效益和扶贫效果都较为突出[1], 因此被越来越多的燃料乙醇生产企业所选用。但是木薯收获期集中, 短时期内的原料供应量大, 不适应车用燃料乙醇企业连续化生产要求, 因此对木薯原料进行储存十分必要[2]。

1 木薯仓储技术的发展现状

1.1 物料的仓储形式

目前国内外大宗散货如豆粕、木薯、木屑、秸秆等物料均采用散装储存和流通方式, 储存通常采用的方式有房式仓库、封闭式或敞开式料场以及筒仓等[3]。由于木薯、木薯干批次较多, 产地品种不一, 采用房式仓及封闭或敞开式料场不仅占地面积大, 而且粉尘污染大, 安全隐患突出, 与环保目标要求相去甚远。目前国内企业大部分采用仓储形式, 这些仓储方式存在的主要问题是繁重的劳动、单位面积储存量太小、生产成本高、空气污染严重、害虫横行、危险作业等。

立筒仓作为储备仓使用的经验不足, 特别是适合大规模燃料乙醇生产的木薯原料的现代化仓储技术及设备装置开发仍处于探索阶段, 该部分的成熟技术或先进经验在国内外未见文献报道。其技术应用和日常管理主要参照房式仓开展, 而房式仓和立筒仓又有较大的区别, 所以立筒仓作为储备仓使用急需摸索出一套科学、完善的进出仓技术及管理方法, 确保仓内储粮安全[2]。

1.2 物料的出仓难点

为了满足仓容的需要, 筒仓制作的直径较大 (筒仓直径可达35米) , 装料高度较高 (装料高度可达35米以上) , 木薯原料流动性差, 若储存时间过长, 底部物料易出现结拱或板结现象。物料结拱时破拱困难, 破拱时大体积拱体突然坍塌对筒仓基础结构不利, 如果仓顶透气口数量不足会对仓顶结构造成威胁。板结情况的发生, 造成一般的输送设备输送物料困难, 同时容易造成中心出仓口堵料, 后续设备输送作业困难[4]。

2 木薯筒仓出仓技术发展应用现状

2.1 清仓螺旋出仓技术

国内部分乙醇生产企业的木薯平底筒仓采用了清仓螺旋出仓技术, 其工作原理是, 木薯原料出仓时, 清仓螺旋自转, 将物料从仓壁一端推向中心出仓口, 同时行走机构沿筒仓周围轨道推动设备绕中心出仓口公转。该平底筒仓预留的四个自流排放口不能将仓内原料排空, 仍剩余大量木薯原料, 必须依赖清仓主绞龙才能排空。该平底筒仓的出仓形式及清仓螺旋工作原理如图1所示。

2.2 清仓螺旋出仓技术缺陷

(1) 清仓主绞龙工作过程中受到的压力负荷过大

由于木薯棒状、粉状原料的特性, 流动性差, 筒仓本身的直径较大, 能够自动通过中间预留的4个自流出料口出仓的木薯, 不到整个筒仓容积的1/2, 剩余的大部分原料需要靠清仓主绞龙来输送出仓。因筒仓内的料位较高, 清仓主绞龙在底部做圆周运动时受到的阻力很大, 木薯通过主绞龙出仓比较困难, 运行情况不理想, 操作不便, 自动化程度低, 故障频繁。

(2) 进仓、出仓不能同步进行

由于筒仓仓底是平底, 木薯靠几个自流排放口排出后形成楔形空仓, 再进料就会直接落入该出料口, 从而先出仓;在启动清仓主绞龙进行清仓作业时, 筒仓亦不能同时进料, 若进料仍会造成清仓主绞龙附近的新进料先出, 而远离清仓主绞龙区域的一直未出仓的木薯原料仍不能出仓, 违背了原料“先进先出”的原则, 给木薯火车卸车作业及粉碎车间正常生产带来严重影响。在不启动清仓主绞龙时, 仓壁周边的木薯会一直囤积, 木薯长时间囤积易造成板结及生热, 不但给出仓作业增加困难而且易引发安全隐患。

(3) 清仓耗时长

清仓主绞龙出料速度较低, 满仓时原料清仓完成时间较长, 约需3~5天, 而且能耗较高, 无法满足企业连续化生产要求。

3 锥形多出口木薯筒仓工艺系统简介

3.1 仓储系统

河南天冠生物工程股份有限公司充分吸取了平底筒仓建设使用的经验和教训, 在借鉴国内外先进的仓储技术经验的同时, 结合实际情况对筒仓设施、设备、进出仓系统等进行分析总结, 以探索科学、完善的筒仓仓储技术和管理方法。在设计阶段经过了多次的反复讨论、论证和试验, 本着安全环保, 节约能源的原则, 最终决定建设方形锥底的多出口卷板式钢结构筒仓及配套进出仓系统、设施等, 筒仓设计容量9000m3, 直径φ23米, 基础高度10.5米, 仓体高度20米 (不含仓顶、基础高度) 。采用一定长度的方形漏斗将筒仓底部分割成一定数量的区 (漏斗靠近筒仓壁的一侧借用筒仓形状, 为圆弧) , 没有死角, 每个区建设成方漏斗形下料口, 锥底呈一定高度, 下料漏斗上口将整个筒仓底截面全部布满。漏斗下料按一定倾角延伸至漏斗底部, 下部与出仓钢漏斗及出仓绞龙、

出仓输送机相联。筒仓顶安装有排风口和呼吸孔, 与仓底安装的通风系统配合使用, 对仓内储存的木薯原料适时进行降温。锥形多出口木薯筒仓结构形式参见示意图2。

进入筒仓内储存的木薯原料水分不能超标, 要求含水率在14%以下;另外重要的一点是最好首先对木薯原料进行筛分, 筛分出粒径较大的大块木薯进入筒仓储存。这样进入筒仓内储存的木薯原料粒径较大, 透气性明显增加, 本身的散热效果提高了, 同时又为使用通风设备提供了便利条件, 很大程度地消除了木薯原料在长时间储存时容易造成板结的弊端, 使得木薯筒仓的安全性能和环保优势得以充分发挥。

3.2 进、出仓系统

(1) 进料方式

利用原平底筒仓的入仓输送机头部再搭接一台南北向气垫输送机, 原有的入仓二级输送机既可以向原平底筒仓进料, 也可通过分料三通输送至新筒仓入仓输送机完成新建筒仓的入仓作业。

(2) 出料方式

新筒仓建设项目的出仓系统相对比较复杂, 在新筒仓底部安装有出仓钢漏斗、出仓绞龙和出仓一级输送机等组合式出仓系统, 再经新出仓二级输送机输送至粉碎车间。出仓绞龙的数量根据筒仓直径和出仓钢漏斗的数量配置, 绞龙在水平方向可呈任意角度放置, 该一定数量的出仓绞龙遵循操作顺序依次运行, 出料顺利。其特点是操作方便, 运行稳定, 而且保证了筒仓的料位整体下降, 有效防止木薯板结, 安全可靠、能耗低, 不存在堵料和不出料现象。另外需要指出的是该新型筒仓遵循了“先进先出”的原则, 实现了边出料也可边进料的历史性突破。

3.3 测温及通风系统的应用

新建筒仓内安装有测温系统由测温电缆引致操作室内, 并配备有专用电脑软件对筒仓内的温度进行实时监控。每根测温电缆随机分布, 多个测温点基本覆盖整个筒仓, 每个测温点的温度系统每一分钟刷新一次, 记录的温度数据反映了筒仓内木薯原料多处的实时温度。经过多次的数据抽查记录和在其它封闭式料场做的条件相似的测温试验数据来看, 系统记录的温度数据真实准确, 为我们掌握筒仓内木薯原料的存储状况、质量控制、及时调整进、出仓作业等提供了可靠的参考依据。该测温系统还设计有温度报警装置, 接近或达到报警值时应及时启动通风降温设施或尽快进行出仓作业。

新筒仓建设时配备有通风系统及排湿系统, 用来降低仓内木薯原料的温度和湿度, 增加仓内木薯的流动性, 防止木薯原料存储时间较长时易产生的板结或结拱状况的发生。启动通风降温系统时, 先打开仓顶轴流风机及其相对应的气动阀门, 随后开启筒仓底部基础平台上处于相对称位置的离心通风机, 通风一定时间后相互轮换, 并实时监控筒仓内的温度变化, 根据需要确定总通风时间。

3.4 除尘系统

我公司使用的木薯产品以进口木薯为主, 其特点是粒度变化大, 且极易扬尘, 造成环境污染, 但不同于矿石、煤炭等原料, 不能采用喷淋、雾化等措施进行除尘。我公司新建筒仓生产线容易产生粉尘的位置都设计有负压除尘系统, 而且所有输送设备本身的密封系统效果良好, 充分发挥了负压除尘工艺的优点, 粉尘不外漏, 达到工业生产的卫生及环保要求。

4 项目建设的效果及意义

该项目建设充分针对木薯原料的特点, 研制开发了适用于木薯原料的锥形多出口筒仓仓储系统, 专用钢漏斗出仓系统, 全封闭式组合气垫机输送系统, 负压除尘系统等多种防尘防污染措施, 工艺布置合理紧凑, 流程简捷, 操作简便, 体现了安全、可靠、高效、节能、适用的设计理念。整仓木薯在满仓储存近4个月之后, 进、出仓系统均运行稳定, 出料顺畅, 仓内原料可全部出空, 其安全性能、生产产量、装卸效率、环保效果, 均达到了预期的设计能力及安全环保要求。解决了木薯漏天存放或封闭式原料大棚储存输送木薯原料时粉尘污染严重、安全隐患难以排除的难题, 为改善工人工作及其周边环境, 更好地为企业可持续发展, 遏制雾霾天气做出了较大贡献。

摘要：筒仓作为储备仓储存木薯原料的经验不足, 特别是适合大规模燃料乙醇生产的木薯原料的现代化仓储技术及设备装置开发仍处于探索阶段。本文着重介绍了一种锥形多出口立筒仓作为储备仓使用储存木薯的一套先进、完善的进出仓技术、仓储技术及管理方法, 使筒仓的安全环保优势得以充分发挥, 适应燃料乙醇企业连续化生产的要求。

关键词：木薯,木薯干,筒仓,立筒仓,锥形多出口