謝皆見　劉建華

(1.中鋼集團(tuán)馬鞍山礦山研究院有限公司；2.金屬礦山安全與健康國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；3.華唯金屬礦產(chǎn)資源高效循環(huán)利用國(guó)家工程研究中心有限公司；4.馬鞍山江南化工有限責(zé)任公司)

?

·材料·裝備·

無(wú)人值守水油相集中制備系統(tǒng)工藝設(shè)計(jì)

謝皆見1，2,3劉建華4

(1.中鋼集團(tuán)馬鞍山礦山研究院有限公司；2.金屬礦山安全與健康國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；3.華唯金屬礦產(chǎn)資源高效循環(huán)利用國(guó)家工程研究中心有限公司；4.馬鞍山江南化工有限責(zé)任公司)

為減少某乳化制藥廠乳化炸藥生產(chǎn)線的在線操作人員數(shù)量，滿足大產(chǎn)能生產(chǎn)線水油相材料的供應(yīng)需求，將水油相材料制備系統(tǒng)與乳化制藥工房進(jìn)行分開建設(shè)，利用水油相材料一次復(fù)配、余料氣動(dòng)清掃工藝和信息化、自動(dòng)化控制技術(shù)建成了無(wú)人值守水油相集中制備系統(tǒng)。在制藥工房生產(chǎn)時(shí)，控制中心根據(jù)生產(chǎn)情況調(diào)節(jié)泵送水油相材料至制藥工房的儲(chǔ)罐中備用，既降低了生產(chǎn)勞動(dòng)強(qiáng)度，又提高了生產(chǎn)效率和生產(chǎn)線的安全性。實(shí)踐表明，該無(wú)人值守水油相集中制備系統(tǒng)工藝流暢，操作方便，效果良好。

乳化炸藥無(wú)人值守集中制備工藝設(shè)計(jì)

我國(guó)現(xiàn)有的乳化炸藥生產(chǎn)線的水油相制備工序大多與乳化制藥工房聯(lián)建[1-5]。隨著生產(chǎn)線產(chǎn)能的增大，生產(chǎn)線在線人員應(yīng)減少至5人以下，原有的生產(chǎn)工藝已難以適應(yīng)國(guó)家政策與企業(yè)生產(chǎn)的要求，為此，有必要將危險(xiǎn)等級(jí)較低的水油相材料的生產(chǎn)工序與危險(xiǎn)等級(jí)高的乳化制藥生產(chǎn)工序分開建設(shè)，形成水油相材料集中制備工藝系統(tǒng)，利用信息自動(dòng)控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)油相材料的穩(wěn)定供應(yīng)。

1　工藝流程

某乳化制藥廠水油相集中制備工藝主要包括水相材料制備、油相材料制備、水油相材料輸送和余料吹掃清理等工序。自動(dòng)控制中心自動(dòng)采集相關(guān)工藝參數(shù)信息，自動(dòng)調(diào)節(jié)各設(shè)備、管閥的啟停，使該類工序構(gòu)成一個(gè)完整、有序、安全的工作系統(tǒng)(圖1)。

1.1水相材料配制和液態(tài)硝酸銨

水相材料主要包括硝酸銨、硝酸鈉和水，液態(tài)硝酸銨是指溫度約120 ℃、濃度為88%～94%，可直接用于工業(yè)炸藥產(chǎn)品生產(chǎn)的硝酸銨溶液。長(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)工業(yè)炸藥生產(chǎn)企業(yè)都采用固體硝酸銨生產(chǎn)膨化硝銨炸藥和乳化炸藥，該生產(chǎn)方式存在綜合能耗高、破碎設(shè)備故障率高、維修運(yùn)行費(fèi)用高、生產(chǎn)粉塵和噪音大等缺點(diǎn)。使用液態(tài)硝酸銨可完全避免上述問題，并且可減化炸藥生產(chǎn)工序，提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，顯著改善生產(chǎn)環(huán)境。硝酸銨水溶液由運(yùn)輸車直接泵入70m3的儲(chǔ)罐中保溫，將一定量的粒狀硝酸鈉通過破碎機(jī)及螺旋輸送機(jī)送至水相溶化罐，溶化后泵入硝酸銨水溶液儲(chǔ)罐中，一次完成復(fù)配，減少了重復(fù)操作，為乳化車間生產(chǎn)時(shí)水油相制備車間無(wú)人值守創(chuàng)造了條件。由控制中心根據(jù)工藝要求使用流量計(jì)和自動(dòng)調(diào)節(jié)閥直接定量加水，減少了人為失誤，提高了配比的準(zhǔn)確性。

1.2油相材料配制

乳化劑、復(fù)合蠟等油相材料按一個(gè)溶化循環(huán)配比量計(jì)量后投入油相熔化罐，待熔化罐中的油相材料溶化后，啟動(dòng)攪拌裝置，油相材料熔化至工藝要求的溫度后停止攪拌，泵送至儲(chǔ)存罐保溫備用。

1.3水油相材料輸送

儲(chǔ)存于水油相儲(chǔ)存罐內(nèi)的水油相材料，已具備了乳化炸藥的生產(chǎn)條件，在乳化制藥車間生產(chǎn)過程中，自動(dòng)控制中心自動(dòng)判斷乳化車間水油相儲(chǔ)存罐的液位，判斷水油相制備車間的水油相儲(chǔ)罐是否需要放料及放料數(shù)量，并泵送至乳化制藥車間儲(chǔ)存罐，實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)管理，動(dòng)態(tài)供料，保證了生產(chǎn)的連續(xù)性和穩(wěn)定性。

1.4余料吹掃清理

由于物料管路輸送距離長(zhǎng)、拐彎多，因此每次輸送物料后，管路中都會(huì)留存部分殘余物料，殘余物料若得不到及時(shí)處理，溫度下降后便會(huì)堵塞管路，嚴(yán)重影響正常生產(chǎn)。目前，多數(shù)生產(chǎn)線殘料處理仍采用人工方式，即在管路的低處加一個(gè)放空閥，操作人員用物料桶直接放空，再將物料返回儲(chǔ)存罐內(nèi)，現(xiàn)階段物料管路正常、存料較多，大大增加了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，此外，高溫物料往返運(yùn)送也增加了生產(chǎn)的危險(xiǎn)性。水油相集中制備系統(tǒng)可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，采用壓縮空氣吹掃物料工藝，即在物料的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)安裝氣動(dòng)閥，通過管路引進(jìn)壓縮空氣，由自動(dòng)控制中心根據(jù)管中物料輸送情況，發(fā)出指令，打開閥自動(dòng)吹掃管路中的物料，實(shí)際使用表明，該工藝效率較高，安全性較好。

1.5自動(dòng)控制系統(tǒng)

采用集散控制系統(tǒng)對(duì)乳化炸藥連續(xù)生產(chǎn)線進(jìn)行分散控制和集中管理，實(shí)現(xiàn)了對(duì)生產(chǎn)工藝參數(shù)和設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的數(shù)據(jù)采集與控制，包括對(duì)動(dòng)態(tài)生產(chǎn)工藝流程圖、回路控制棒狀圖、工藝參數(shù)報(bào)警畫面、參數(shù)設(shè)定修改畫面、歷史數(shù)據(jù)趨勢(shì)曲線等監(jiān)控管理功能?？刂葡到y(tǒng)對(duì)溫度、壓力、液位、配比流量等關(guān)鍵參數(shù)實(shí)行超限報(bào)警和緊急停車，以提高產(chǎn)品的質(zhì)量及生產(chǎn)的安全性。

圖1　水油相集中制備系統(tǒng)工藝流程

2　主要設(shè)備選型

2.1水相溶化罐

水相溶化罐(4 000L)主要用于加水和配制硝酸鈉水溶液，溶化完畢后，由控制中心根據(jù)所需配料量直接開啟放料閥門，泵送至液態(tài)硝銨罐中。

2.2液態(tài)硝銨罐

按照生產(chǎn)線的生產(chǎn)能力，水相儲(chǔ)存罐選用 70m3液態(tài)硝銨罐，大容積的液態(tài)硝銨罐直接保證了生產(chǎn)線一個(gè)班次的生產(chǎn)，液態(tài)硝銨罐配有雨淋系統(tǒng)。液態(tài)硝銨罐的主要控制參數(shù)見表1。

表1　液態(tài)硝銨罐主要控制參數(shù)

2.3油相溶化及儲(chǔ)存罐

按照生產(chǎn)能力選取相應(yīng)的油相熔化罐及儲(chǔ)存罐，其工藝控制參數(shù)為溫度、液位和自動(dòng)啟停放料。

2.4水油相輸送泵

水相輸送泵選用轉(zhuǎn)子泵，功率7.5kW，流量50m3/h；油相輸送泵選用齒輪泵，功率5.5kW，流量4m3/h。

3　水油相集中制備工藝特點(diǎn)

(1)水油相材料一次復(fù)配。原生產(chǎn)工藝為硝銨破碎溶化儲(chǔ)存多次復(fù)配，工作時(shí)間長(zhǎng)，勞動(dòng)強(qiáng)度大，產(chǎn)生的噪音和粉塵污染環(huán)境。水油相集中制備系統(tǒng)采用一次復(fù)配工藝，即根據(jù)生產(chǎn)線一個(gè)班次的生產(chǎn)能力，一次配出足夠使用的物料，儲(chǔ)存于物料罐中備用。由于液態(tài)硝銨的使用，足夠的硝酸銨水溶液儲(chǔ)存于硝銨罐中可使水相材料一次完成復(fù)配。油相材料由于含量小，故而也可實(shí)現(xiàn)一次復(fù)配，即將所有的復(fù)合材料，一次熔化，一次完成一個(gè)班次的配料工作。

(2)無(wú)人值守。在正常生產(chǎn)時(shí)，由控制中心根據(jù)生產(chǎn)情況，自動(dòng)完成物料的輸送、余料的清掃工作，僅需一名值班人員巡視即可，無(wú)需在線人員操作。

(3)余料吹掃工藝。相對(duì)于以往的手工放空余料工藝，水油相集中制備工藝采用壓縮空氣將管路中的余料吹壓至乳化制藥車間的水油相儲(chǔ)存罐中，提高了生產(chǎn)效率和安全性(表2)。

表2　水油相集中制備工藝與原生產(chǎn)工藝比較

4　結(jié)　語(yǔ)

隨著乳化炸藥生產(chǎn)工藝水平和技術(shù)裝備自動(dòng)化水平的不斷提升，生產(chǎn)線的自動(dòng)化、無(wú)人化是未來(lái)發(fā)展的必然趨勢(shì)，本研究以某乳化制藥廠為例，對(duì)其無(wú)人值守水油相集中制備系統(tǒng)進(jìn)行了工藝設(shè)計(jì)，該系統(tǒng)已于2016年1月通過相關(guān)評(píng)審驗(yàn)收，至今已生產(chǎn)炸藥約3 000t，成效顯著。在現(xiàn)有的條件下，對(duì)于單條生產(chǎn)線來(lái)講，水油相集中制備系統(tǒng)增加了投資，減少了在線操作人員，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了生產(chǎn)線的安全性。

[1]汪旭光.乳化炸藥[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2008.

[2]姚普華.液態(tài)硝銨生產(chǎn)乳化炸藥的技術(shù)與實(shí)踐[J].現(xiàn)代礦業(yè)，2011(9)：117-1119.

[3]徐德安.液體硝銨直接應(yīng)用于工業(yè)炸藥生產(chǎn)的效益分析[J].爆破器材，2011(1)：32-34.

[4]張乃蛇.淺談乳化炸藥生產(chǎn)工藝及控制[J].廣東化工，2010(4)：104-105.

[5]歐陽(yáng)杉娟.乳化炸藥生產(chǎn)工藝與控制的探討[J].化工管理，2013(20)：11-12.

DesignofUnattendedWaterandOilPhaseConcentratedPreparationSystemProcessDesign

XieJiejian1,2,3LiuJianhua4

(1.SinosteelMaanshanInstituteofMiningResearchCo.,Ltd.;2.StateKeyLaboratoryofSafetyandHealthforMetalMines;3.HuaweiNationalEngineeringResearchCenterofHighEfficientCyclicandUtilizationofMetallicMineralResourcesCo.,Ltd.;4.MaanshanJiangnanChemicalIndustryCo.,Ltd.)

Inordertoreducetheonlineoperationpersonnelofemulsifiedexplosiveproductionlineofaemulsificationpharmaceuticalfactory,meetthelargesupplyrequirementofcapacityproductionlineofwaterandoilphasematerial,theconstructionofthewaterandoilphasematerialspreparationsystemandemulsifiedworkshopisseparated.Theunattendedwaterandoilphaseconcentratedpreparationsystemisbuiltbasedonthethewaterandoilphasematerialsofacompound,gasdynamiccleaningtechniqueofremainingmaterialsandinformatizationandautomationcontrollingtechnology.Intheproductionofemulsifiedworkshop,thewaterandoilphasematerialscanbetransportedtotankbypumpingbasedontheproductionsituations,so,itnotonlyreducesthelaborintensityofproduction,andimprovestheproductionefficiencyandthesafetyofproductionline.Theapplicationresultsshowthattheunattendedwaterandoilphaseconcentratedpreparationsystemwiththecharacteristicsofprocesssmootherandeasyoperation,theapplicationeffectisgood.

Emulsionexplosive,Unattended,Concentratedpreparation,Processdesign

2016-05-31)

謝皆見(1970—)，男，高級(jí)工程師，243000 安徽省馬鞍山市經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)西塘路666號(hào)。