錐形多出口木薯筒倉的研究和應(yīng)用

楊桂章 尤保常 王永范 劉桂菊(河南天冠生物工程股份有限公司， 河南 南陽 473000)

0 引言

發(fā)展非糧生物乙醇已成為世界燃料乙醇技術(shù)的發(fā)展趨勢。木薯作為一種富含淀粉的塊根植物，與馬鈴薯、紅薯并列為世界三大薯類作物。與其他非糧作物相比，木薯的經(jīng)濟(jì)效益、社會效益和扶貧效果都較為突出[1]，因此被越來越多的燃料乙醇生產(chǎn)企業(yè)所選用。但是木薯收獲期集中，短時期內(nèi)的原料供應(yīng)量大，不適應(yīng)車用燃料乙醇企業(yè)連續(xù)化生產(chǎn)要求，因此對木薯原料進(jìn)行儲存十分必要[2]。

1 木薯倉儲技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 物料的倉儲形式

目前國內(nèi)外大宗散貨如豆粕、木薯、木屑、秸稈等物料均采用散裝儲存和流通方式，儲存通常采用的方式有房式倉庫、封閉式或敞開式料場以及筒倉等[3]。由于木薯、木薯干批次較多，產(chǎn)地品種不一，采用房式倉及封閉或敞開式料場不僅占地面積大，而且粉塵污染大，安全隱患突出，與環(huán)保目標(biāo)要求相去甚遠(yuǎn)。目前國內(nèi)企業(yè)大部分采用倉儲形式，這些倉儲方式存在的主要問題是繁重的勞動、單位面積儲存量太小、生產(chǎn)成本高、空氣污染嚴(yán)重、害蟲橫行、危險作業(yè)等。

立筒倉作為儲備倉使用的經(jīng)驗(yàn)不足，特別是適合大規(guī)模燃料乙醇生產(chǎn)的木薯原料的現(xiàn)代化倉儲技術(shù)及設(shè)備裝置開發(fā)仍處于探索階段，該部分的成熟技術(shù)或先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)在國內(nèi)外未見文獻(xiàn)報道。其技術(shù)應(yīng)用和日常管理主要參照房式倉開展，而房式倉和立筒倉又有較大的區(qū)別，所以立筒倉作為儲備倉使用急需摸索出一套科學(xué)、完善的進(jìn)出倉技術(shù)及管理方法，確保倉內(nèi)儲糧安全[2]。

1.2 物料的出倉難點(diǎn)

為了滿足倉容的需要，筒倉制作的直徑較大(筒倉直徑可達(dá)35米)，裝料高度較高(裝料高度可達(dá)35米以上)，木薯原料流動性差，若儲存時間過長，底部物料易出現(xiàn)結(jié)拱或板結(jié)現(xiàn)象。物料結(jié)拱時破拱困難，破拱時大體積拱體突然坍塌對筒倉基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)不利，如果倉頂透氣口數(shù)量不足會對倉頂結(jié)構(gòu)造成威脅。板結(jié)情況的發(fā)生，造成一般的輸送設(shè)備輸送物料困難，同時容易造成中心出倉口堵料，后續(xù)設(shè)備輸送作業(yè)困難[4]。

2 木薯筒倉出倉技術(shù)發(fā)展應(yīng)用現(xiàn)狀

2.1 清倉螺旋出倉技術(shù)

國內(nèi)部分乙醇生產(chǎn)企業(yè)的木薯平底筒倉采用了清倉螺旋出倉技術(shù)，其工作原理是，木薯原料出倉時，清倉螺旋自轉(zhuǎn)，將物料從倉壁一端推向中心出倉口，同時行走機(jī)構(gòu)沿筒倉周圍軌道推動設(shè)備繞中心出倉口公轉(zhuǎn)。該平底筒倉預(yù)留的四個自流排放口不能將倉內(nèi)原料排空，仍剩余大量木薯原料，必須依賴清倉主絞龍才能排空。該平底筒倉的出倉形式及清倉螺旋工作原理如圖1所示。

圖1 清倉主絞龍出倉工作原理示意圖

2.2 清倉螺旋出倉技術(shù)缺陷

(1)清倉主絞龍工作過程中受到的壓力負(fù)荷過大

由于木薯棒狀、粉狀原料的特性，流動性差，筒倉本身的直徑較大，能夠自動通過中間預(yù)留的4個自流出料口出倉的木薯，不到整個筒倉容積的1/2，剩余的大部分原料需要靠清倉主絞龍來輸送出倉。因筒倉內(nèi)的料位較高，清倉主絞龍在底部做圓周運(yùn)動時受到的阻力很大，木薯通過主絞龍出倉比較困難，運(yùn)行情況不理想，操作不便，自動化程度低，故障頻繁。

(2)進(jìn)倉、出倉不能同步進(jìn)行

由于筒倉倉底是平底，木薯靠幾個自流排放口排出后形成楔形空倉，再進(jìn)料就會直接落入該出料口，從而先出倉；在啟動清倉主絞龍進(jìn)行清倉作業(yè)時，筒倉亦不能同時進(jìn)料，若進(jìn)料仍會造成清倉主絞龍附近的新進(jìn)料先出，而遠(yuǎn)離清倉主絞龍區(qū)域的一直未出倉的木薯原料仍不能出倉，違背了原料“先進(jìn)先出”的原則，給木薯火車卸車作業(yè)及粉碎車間正常生產(chǎn)帶來嚴(yán)重影響。在不啟動清倉主絞龍時，倉壁周邊的木薯會一直囤積，木薯長時間囤積易造成板結(jié)及生熱，不但給出倉作業(yè)增加困難而且易引發(fā)安全隱患。

(3)清倉耗時長

清倉主絞龍出料速度較低，滿倉時原料清倉完成時間較長，約需3～5天，而且能耗較高，無法滿足企業(yè)連續(xù)化生產(chǎn)要求。

3 錐形多出口木薯筒倉工藝系統(tǒng)簡介

3.1 倉儲系統(tǒng)

河南天冠生物工程股份有限公司充分吸取了平底筒倉建設(shè)使用的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，在借鑒國內(nèi)外先進(jìn)的倉儲技術(shù)經(jīng)驗(yàn)的同時，結(jié)合實(shí)際情況對筒倉設(shè)施、設(shè)備、進(jìn)出倉系統(tǒng)等進(jìn)行分析總結(jié)，以探索科學(xué)、完善的筒倉倉儲技術(shù)和管理方法。在設(shè)計階段經(jīng)過了多次的反復(fù)討論、論證和試驗(yàn)，本著安全環(huán)保，節(jié)約能源的原則，最終決定建設(shè)方形錐底的多出口卷板式鋼結(jié)構(gòu)筒倉及配套進(jìn)出倉系統(tǒng)、設(shè)施等，筒倉設(shè)計容量9000m3，直徑φ23米，基礎(chǔ)高度10.5米，倉體高度20米(不含倉頂、基礎(chǔ)高度)。采用一定長度的方形漏斗將筒倉底部分割成一定數(shù)量的區(qū)(漏斗靠近筒倉壁的一側(cè)借用筒倉形狀，為圓弧)，沒有死角，每個區(qū)建設(shè)成方漏斗形下料口，錐底呈一定高度，下料漏斗上口將整個筒倉底截面全部布滿。漏斗下料按一定傾角延伸至漏斗底部，下部與出倉鋼漏斗及出倉絞龍、

出倉輸送機(jī)相聯(lián)。筒倉頂安裝有排風(fēng)口和呼吸孔，與倉底安裝的通風(fēng)系統(tǒng)配合使用，對倉內(nèi)儲存的木薯原料適時進(jìn)行降溫。錐形多出口木薯筒倉結(jié)構(gòu)形式參見示意圖2。

圖2 錐形多出口木薯筒倉結(jié)構(gòu)形式示意圖

進(jìn)入筒倉內(nèi)儲存的木薯原料水分不能超標(biāo)，要求含水率在14%以下；另外重要的一點(diǎn)是最好首先對木薯原料進(jìn)行篩分，篩分出粒徑較大的大塊木薯進(jìn)入筒倉儲存。這樣進(jìn)入筒倉內(nèi)儲存的木薯原料粒徑較大，透氣性明顯增加，本身的散熱效果提高了，同時又為使用通風(fēng)設(shè)備提供了便利條件，很大程度地消除了木薯原料在長時間儲存時容易造成板結(jié)的弊端，使得木薯筒倉的安全性能和環(huán)保優(yōu)勢得以充分發(fā)揮。

3.2 進(jìn)、出倉系統(tǒng)

(1)進(jìn)料方式

利用原平底筒倉的入倉輸送機(jī)頭部再搭接一臺南北向氣墊輸送機(jī)，原有的入倉二級輸送機(jī)既可以向原平底筒倉進(jìn)料，也可通過分料三通輸送至新筒倉入倉輸送機(jī)完成新建筒倉的入倉作業(yè)。

(2)出料方式

新筒倉建設(shè)項(xiàng)目的出倉系統(tǒng)相對比較復(fù)雜，在新筒倉底部安裝有出倉鋼漏斗、出倉絞龍和出倉一級輸送機(jī)等組合式出倉系統(tǒng)，再經(jīng)新出倉二級輸送機(jī)輸送至粉碎車間。出倉絞龍的數(shù)量根據(jù)筒倉直徑和出倉鋼漏斗的數(shù)量配置，絞龍在水平方向可呈任意角度放置，該一定數(shù)量的出倉絞龍遵循操作順序依次運(yùn)行，出料順利。其特點(diǎn)是操作方便，運(yùn)行穩(wěn)定，而且保證了筒倉的料位整體下降，有效防止木薯板結(jié)，安全可靠、能耗低，不存在堵料和不出料現(xiàn)象。另外需要指出的是該新型筒倉遵循了“先進(jìn)先出”的原則，實(shí)現(xiàn)了邊出料也可邊進(jìn)料的歷史性突破。

3.3 測溫及通風(fēng)系統(tǒng)的應(yīng)用

新建筒倉內(nèi)安裝有測溫系統(tǒng)由測溫電纜引致操作室內(nèi)，并配備有專用電腦軟件對筒倉內(nèi)的溫度進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控。每根測溫電纜隨機(jī)分布，多個測溫點(diǎn)基本覆蓋整個筒倉，每個測溫點(diǎn)的溫度系統(tǒng)每一分鐘刷新一次，記錄的溫度數(shù)據(jù)反映了筒倉內(nèi)木薯原料多處的實(shí)時溫度。經(jīng)過多次的數(shù)據(jù)抽查記錄和在其它封閉式料場做的條件相似的測溫試驗(yàn)數(shù)據(jù)來看，系統(tǒng)記錄的溫度數(shù)據(jù)真實(shí)準(zhǔn)確，為我們掌握筒倉內(nèi)木薯原料的存儲狀況、質(zhì)量控制、及時調(diào)整進(jìn)、出倉作業(yè)等提供了可靠的參考依據(jù)。該測溫系統(tǒng)還設(shè)計有溫度報警裝置，接近或達(dá)到報警值時應(yīng)及時啟動通風(fēng)降溫設(shè)施或盡快進(jìn)行出倉作業(yè)。

新筒倉建設(shè)時配備有通風(fēng)系統(tǒng)及排濕系統(tǒng)，用來降低倉內(nèi)木薯原料的溫度和濕度，增加倉內(nèi)木薯的流動性，防止木薯原料存儲時間較長時易產(chǎn)生的板結(jié)或結(jié)拱狀況的發(fā)生。啟動通風(fēng)降溫系統(tǒng)時，先打開倉頂軸流風(fēng)機(jī)及其相對應(yīng)的氣動閥門，隨后開啟筒倉底部基礎(chǔ)平臺上處于相對稱位置的離心通風(fēng)機(jī)，通風(fēng)一定時間后相互輪換，并實(shí)時監(jiān)控筒倉內(nèi)的溫度變化，根據(jù)需要確定總通風(fēng)時間。

3.4 除塵系統(tǒng)

我公司使用的木薯產(chǎn)品以進(jìn)口木薯為主，其特點(diǎn)是粒度變化大，且極易揚(yáng)塵，造成環(huán)境污染，但不同于礦石、煤炭等原料，不能采用噴淋、霧化等措施進(jìn)行除塵。我公司新建筒倉生產(chǎn)線容易產(chǎn)生粉塵的位置都設(shè)計有負(fù)壓除塵系統(tǒng)，而且所有輸送設(shè)備本身的密封系統(tǒng)效果良好，充分發(fā)揮了負(fù)壓除塵工藝的優(yōu)點(diǎn)，粉塵不外漏，達(dá)到工業(yè)生產(chǎn)的衛(wèi)生及環(huán)保要求。

4 項(xiàng)目建設(shè)的效果及意義

該項(xiàng)目建設(shè)充分針對木薯原料的特點(diǎn)，研制開發(fā)了適用于木薯原料的錐形多出口筒倉倉儲系統(tǒng)，專用鋼漏斗出倉系統(tǒng)，全封閉式組合氣墊機(jī)輸送系統(tǒng)，負(fù)壓除塵系統(tǒng)等多種防塵防污染措施，工藝布置合理緊湊，流程簡捷，操作簡便，體現(xiàn)了安全、可靠、高效、節(jié)能、適用的設(shè)計理念。整倉木薯在滿倉儲存近4個月之后，進(jìn)、出倉系統(tǒng)均運(yùn)行穩(wěn)定，出料順暢，倉內(nèi)原料可全部出空，其安全性能、生產(chǎn)產(chǎn)量、裝卸效率、環(huán)保效果，均達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計能力及安全環(huán)保要求。解決了木薯漏天存放或封閉式原料大棚儲存輸送木薯原料時粉塵污染嚴(yán)重、安全隱患難以排除的難題，為改善工人工作及其周邊環(huán)境，更好地為企業(yè)可持續(xù)發(fā)展，遏制霧霾天氣做出了較大貢獻(xiàn)。

[1]黎貞崇，黃志民，楊登峰，等.影響木薯燃料乙醇發(fā)展的不利因素及對策[J].可再生能源，2008,26(3)：106-110.

[2]梅永剛，張丙龍.木薯燃料乙醇的原料儲藏[J].釀酒科技，2012，(6).

[3]趙成.日照港木薯干專業(yè)化接卸工藝系統(tǒng)介紹[J].港口科技，2011(5)：18-22.

[4]田光宇，周瓊，閆漢書.豆粕、木薯等物料筒倉出倉技術(shù)[J].糧食儲藏，2008(2)：473-475.