無人值守水油相集中制備系統(tǒng)工藝設計

謝皆見　劉建華

(1.中鋼集團馬鞍山礦山研究院有限公司；2.金屬礦山安全與健康國家重點實驗室；3.華唯金屬礦產(chǎn)資源高效循環(huán)利用國家工程研究中心有限公司；4.馬鞍山江南化工有限責任公司)

?

·材料·裝備·

無人值守水油相集中制備系統(tǒng)工藝設計

謝皆見1，2,3劉建華4

(1.中鋼集團馬鞍山礦山研究院有限公司；2.金屬礦山安全與健康國家重點實驗室；3.華唯金屬礦產(chǎn)資源高效循環(huán)利用國家工程研究中心有限公司；4.馬鞍山江南化工有限責任公司)

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需求，將水油相材料制備系統(tǒng)與乳化制藥工房進行分開建設，利用水油相材料一次復配、余料氣動清掃工藝和信息化、自動化控制技術建成了無人值守水油相集中制備系統(tǒng)。在制藥工房生產(chǎn)時，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罐中備用，既降低了生產(chǎn)勞動強度，又提高了生產(chǎn)效率和生產(chǎn)線的安全性。實踐表明，該無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。

乳化炸藥無人值守集中制備工藝設計

我國現(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)線在線人員應減少至5人以下，原有的生產(chǎn)工藝已難以適應國家政策與企業(yè)生產(chǎn)的要求，為此，有必要將危險等級較低的水油相材料的生產(chǎn)工序與危險等級高的乳化制藥生產(chǎn)工序分開建設，形成水油相材料集中制備工藝系統(tǒng)，利用信息自動控制技術實現(xiàn)油相材料的穩(wěn)定供應。

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。自動控制中心自動采集相關工藝參數(shù)信息，自動調(diào)節(jié)各設備、管閥的啟停，使該類工序構成一個完整、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。長期以來，我國工業(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、破碎設備故障率高、維修運行費用高、生產(chǎn)粉塵和噪音大等缺點。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。硝酸銨水溶液由運輸車直接泵入70m3的儲罐中保溫，將一定量的粒狀硝酸鈉通過破碎機及螺旋輸送機送至水相溶化罐，溶化后泵入硝酸銨水溶液儲罐中，一次完成復配，減少了重復操作，為乳化車間生產(chǎn)時水油相制備車間無人值守創(chuàng)造了條件。由控制中心根據(jù)工藝要求使用流量計和自動調(diào)節(jié)閥直接定量加水，減少了人為失誤，提高了配比的準確性。

1.2油相材料配制

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

1.3水油相材料輸送

儲存于水油相儲存罐內(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，自動控制中心自動判斷乳化車間水油相儲存罐的液位，判斷水油相制備車間的水油相儲罐是否需要放料及放料數(shù)量，并泵送至乳化制藥車間儲存罐，實現(xiàn)了動態(tài)管理，動態(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、拐彎多，因此每次輸送物料后，管路中都會留存部分殘余物料，殘余物料若得不到及時處理，溫度下降后便會堵塞管路，嚴重影響正常生產(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放空閥，操作人員用物料桶直接放空，再將物料返回儲存罐內(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強度，此外，高溫物料往返運送也增加了生產(chǎn)的危險性。水油相集中制備系統(tǒng)可根據(jù)現(xiàn)場情況，采用壓縮空氣吹掃物料工藝，即在物料的關鍵節(jié)點安裝氣動閥，通過管路引進壓縮空氣，由自動控制中心根據(jù)管中物料輸送情況，發(fā)出指令，打開閥自動吹掃管路中的物料，實際使用表明，該工藝效率較高，安全性較好。

1.5自動控制系統(tǒng)

采用集散控制系統(tǒng)對乳化炸藥連續(xù)生產(chǎn)線進行分散控制和集中管理，實現(xiàn)了對生產(chǎn)工藝參數(shù)和設備運行狀態(tài)的數(shù)據(jù)采集與控制，包括對動態(tài)生產(chǎn)工藝流程圖、回路控制棒狀圖、工藝參數(shù)報警畫面、參數(shù)設定修改畫面、歷史數(shù)據(jù)趨勢曲線等監(jiān)控管理功能?？刂葡到y(tǒng)對溫度、壓力、液位、配比流量等關鍵參數(shù)實行超限報警和緊急停車，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油相溶化及儲存罐

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

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

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

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

(3)余料吹掃工藝。相對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　語

隨著乳化炸藥生產(chǎn)工藝水平和技術裝備自動化水平的不斷提升，生產(chǎn)線的自動化、無人化是未來發(fā)展的必然趨勢，本研究以某乳化制藥廠為例，對其無人值守水油相集中制備系統(tǒng)進行了工藝設計，該系統(tǒng)已于2016年1月通過相關評審驗收，至今已生產(chǎn)炸藥約3 000t，成效顯著。在現(xiàn)有的條件下，對于單條生產(chǎn)線來講，水油相集中制備系統(tǒng)增加了投資，減少了在線操作人員，降低了勞動強度，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)乳化炸藥的技術與實踐[J].現(xiàn)代礦業(yè)，2011(9)：117-1119.

[3]徐德安.液體硝銨直接應用于工業(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，高級工程師，243000 安徽省馬鞍山市經(jīng)濟技術開發(fā)區(qū)西塘路666號。