面粉廠小麥原料出倉系統的升級改造及優化設計
2024-07-20【注：本文由我公司核心工程師根據公司實際工程項目撰寫，發表于《化工與機械進展》ISSN:3029-2409(O)、ISSN:3029-2395(P)】
摘要：某面粉廠小麥原料從筒倉至制粉車間的原輸送系統，存在粉塵過大、密封不良等問題，需要對舊系統進行技術升級改造。通過研究和開發，設計出埋刮板輸送機、斗式提升機等組成的工藝系統，科學合理的解決了面粉廠小麥原料從筒倉至制粉車間的輸送問題。優化設計的埋刮板輸送機采用低速方案有效降低了糧食破碎率，同時延長了設備的使用壽命。新系統所有設備均采用了全密封設計，有效消除了粉塵外溢的問題。
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關鍵詞：小麥原料倉出倉系統，埋刮板輸送機，斗式提升機，糧食破碎率，密封
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一、項目背景
小麥是生產面粉的原材料。在面粉加工廠中，小麥通常采用多排立筒倉存放，在原糧進出筒倉的全過程需要采用自動化的輸送系統。其中，埋刮板輸送機、斗式提升機等輸送設備是構成輸送系統的主體。
本輸送系統改造的建設單位是廣東某大型面粉加工廠。工廠總占地面積100多畝，廠房面積20000多㎡，擁有自動化千噸級的吸糧碼頭，總日處理能力達800噸，原糧總倉容近8萬噸，年產能達25萬噸。
面粉廠原有的35個原糧倉的出倉系統由倉底氣墊式輸送機、螺旋輸送機、斗式提升機等組成，整體設備已使用多年，設備較為老舊，且原設備產能不能滿足現有需求。原有的氣墊輸送機采用風機吹氣，粉塵外溢較大，需采用埋刮板輸送機替代原有的氣墊輸送機。新建輸送系統需具備良好的密封性能，防止粉塵外溢。同時，為提高面粉生產的品質，廠內的輸送系統需有效減少糧食輸送過程中的破碎率。
二、設計方案
1．總體工藝方案
面粉廠35個原糧立筒倉由5排筒倉組成，每排7個倉。圖一所示為單排筒倉的輸送設備布置方案，原糧小麥由倉底多臺埋刮板輸送機相互搭接實現水平輸送，匯至斗式提升機后，垂直提升33.5米后輸送至面粉生產車間。本工程所有輸送設備總長超過400米。
由于單排筒倉長度近70米，單排筒倉的總長較大，出倉方案由兩臺埋刮板輸送機搭接而成。兩臺埋刮板輸送機搭接的方案在綜合能耗和壽命上優于單一刮板機方案。
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圖一：單排筒倉的輸送設備布置方案
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圖二：埋刮板輸送機現場實物圖
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2．減少糧食破碎率的優化設計
（1）埋刮板輸送機的優化措施
破碎率是指糧食顆粒破碎或斬斷后在糧食中所占的比例。埋刮板輸送機在運行過程中對糧食產生的破碎，主要由鏈條與刮板機底板的相互摩擦造成。如圖三所示，在埋刮板輸送機運行過程中，糧食的向前輸送由鏈條推動，處于鏈條正前方的糧食將受到鏈條與底板間的擠壓。要減小糧食擠壓力避免破碎，最優方案是盡可能的降低鏈條運行速度。
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圖三：埋刮板輸送機運行示意圖
為滿足使用單位的降碎要求，本項目的埋刮板輸送機輸送速度低至0.35m/s，與常規的設計速度相比降低了近一半。同時，為保證低速化后的產能達標，埋刮板輸送機的截面尺寸較常規設計增大了一倍。低速設計的埋刮板輸送機不僅保證了低糧食破碎，同時極大減小了鏈條和底板的磨損，有效延長了設備的使用壽命。
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（2）斗式提升機的優化措施
斗式提升機在運行過程中對糧食產生的破碎，主要由進料和出料產生的碰撞造成。斗式提升機在提升中途物料處于畚斗內，物料與機筒不接觸，不存在摩擦，可采用較高的速度運行。本項目提升機的設計運行速度為2.5m/s，需要對機頭出料進行重點優化設計。
在高速運行下，糧食根據運行慣性在頭部滾筒轉動下拋出。如圖四所示，在細化設計時需要對糧食流動進行計算機模擬，繪制糧流拋料曲線。根據拋料曲線合理設計機頭蓋板的弧度，保證糧食以最優角度與殼體碰撞，并落至提升機出料口。機頭蓋板與糧食碰撞部位加裝軟質聚氨酯襯板，有效減少糧食撞擊破碎，同時減少了設備的磨損，延長了設備的使用壽命。
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圖四：斗式提升機頭部出料運行示意圖
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3．工藝系統的全密封設計
（1）埋刮板輸送機的全密封設計
埋刮板輸送機的結構特點是物料在設備的封閉料槽內輸送，封閉料槽具備良好的密封性能。其中，頭尾部的軸密封是設備密封性能的關鍵因素。為提高整機的密封性能，本項目采用填料式軸密封結構。如圖五所示，填料密封由密封圈底座、密封填料、密封圈壓蓋組成，兩組密封圈在軸兩端的殼體上對稱分布，軸承外置，此結構形式可有效提高整體設備的密封性能。
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圖五：埋刮板輸送機軸密封結構示意圖及實物照片
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（2）斗式提升機的全密封設計
與埋刮板輸送機相似，斗式提升機軸密封同樣采用填料式密封結構，具備良好的密封性能。如圖六所示，提升機填料密封組件在滾筒軸兩端的殼體上對稱分布，軸承外置；同時，尾部張緊位置的滑板采用聚乙烯材料制作，保證了提升機具有優異的密封性能。
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圖六：提升機尾部張緊位置密封結構示意圖及實物照片
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三、結束語
本工程通過由埋刮板輸送機、斗式提升機等組成的工藝系統，解決了面粉廠小麥原料從筒倉至制粉車間的輸送問題。
為滿足面粉廠的降碎要求，對埋刮板輸送機采用了低速方案，對提升機的頭部拋料進行了模擬計算，優化設計了提升機的頭部結構。為提高輸送系統的密封性能，優化設計了埋刮板輸送機和斗式提升機的軸密封結構。優化的設計方案符合了面粉廠的使用需求，提高了設備的技術性能并延長了使用壽命。
? 本工程完工于2020年，至今已投產運行超過三年，設備運行可靠，設計水平及工程質量受到業主的高度認可。