工艺选型设计

工艺选型设计（精选8篇）

工艺选型设计 篇1

在开采石油和运输中, 工作人员要遵守必要的规范, 如加药泵, 保证开采和运输的合理安全。添加药泵的过程中, 主要是给清水、原油和污水加药, 使用破乳剂或是混凝剂等。通过一些非离子的表面活动, 起到脱水或是脱盐的效果。这些试剂能够迅速穿过, 并凝聚, 促使油水快速分离, 达到脱水脱盐的目的。在技术的发展和用户操作水平不断提升的过程中, 很多人使用计量泵, 并逐渐推广这种设备。现对我站使用的几种泵型进行简单的比较, 分析其结构上的差异。根据站内使用的药剂特性, 对现场工艺进行优化。

1 加药间主要设备的选型

我单位目前使用的加药泵主要是隔膜式计量泵, 依据中华人民共和国关于计量泵的国家标准 (GB/T7782—2008) 的规定, 计量泵根据“泵头部分”不同可以分为柱塞泵和隔膜泵;根据“过流部分”的情况不同分为:活塞式、机械隔膜式;液压隔膜式;根据“驱动方式”的不同分为:电机驱动、电磁驱动、气动;根据“工作方式”不同分为:往复式、回转式、齿轮式、液压隔膜式等。计量泵的选型非常关键。一般可依据如下原则选择:

1.1被计量液体的流量 (L/h) , 所需要的压力 (MPa) 。

1.2 被计量液体的主要特性, 液体名称、化学腐蚀性、黏度 (cp) 、温度 (℃) 、浓度、比重、固体含量等。

1.3系统的背压, 流动的稳定性需求、合适的吸升高度。

1.4 计量泵的工作环境状况, 例如是否需要耐腐蚀、防爆等。

1.5计量泵的计量精度。

2 比较加药泵的结构

在实际应用中, 有很多加药泵类型, 本站主要使用的是柱塞式计量泵、液压隔膜式计量泵以及隔膜式计量泵, 通过其结构分析。

柱塞式计量泵的优势是经济、高效, 并且容易修理, 但是这种计量泵也有自身的缺陷, 例如柱塞密封直接与液体接触, 从而导致柱塞受到磨损。一般情况下, 柱塞使用的是, 特殊且昂贵的材料, 维修费用较高, 如没有及时更换, 无法进行干转。机械隔膜计量泵的优势是零泄露、结构比较简单, 所以介质不会流出。这种计量泵的结构简单, 柱塞不会与介质接触, 无磨损, 能够干转。但是缺点是隔膜受力不均匀, 输出的压力较低, 最大只能到2MPa。液压隔膜计量泵的缺点:由于柱塞密封处的泄露, 隔膜将会逐渐后移最终将会超出隔膜的应力。入口管线关闭或入口端压力低时, 泄露补油阀将打开、隔膜然后向前并产生过度应力、入口管线关闭或入口压力低时泵仍然会损坏。在入口压力低或入口管线阀门关闭时, 隔膜先于柱塞到达前端点。这将导致液压舱压力过压。隔膜被强迫压入多孔的圆盘而损坏。在高压状况下, 前保护板的孔很小, 对含大颗粒的流体输出有一定影响。优点:收集器收集漏油、多空的圆盘阻止隔膜向后的过度应力、补油阀平衡泄漏量。多孔的圆板阻止隔膜向前的过度应力。无论入口关闭 (或阻塞) 或出口关闭或出口关闭 (或阻塞) , 泵都将是安全的。

通过对三种计量泵的分析, 要比较三者的结构, 工作人员能够发现液压隔膜计量泵是一种演化的设备, 主要是在柱塞是计量泵和机械隔膜式计量泵的基础上, 拥有更为复杂的结构, 技术上更为优秀。这种计量泵的使用范围最广, 在多个领域能够替代前两个计量泵, 称为唯一的使用和测量设备。

3 分析改进前后对比

工作人员需要根据联合站清水加药以及污水加药等工艺, 对三种泵进行研究和分析, 然后在进行合理的改进。

3.1改进前的工艺设计

通过三种计量泵, 都能够做到加药的效果, 比较常见的加药泵是机械隔膜计量泵和液压隔膜计量泵。这种污水处理和清水处理的方式, 具有较强的腐蚀性, 如果使用隔膜式计量泵或是柱塞式计量泵, 会造成泄露, 或对计量泵本身造成损害。工作人员可以使用压力表阀的形式, 通过压力达到加药的目的。

3.2存在的设计缺陷, 进行以下改进

我们在泵的出口增加一只脉动阻尼器, 脉动阻尼器采用隔膜式或气囊式, 这样就能很好的将脉动的流体转变为平滑的流体, 90%以上的液锤能量被吸收了, 泵出口的流体输出变的非常平稳, 泵出口的压力表指针的摆幅非常小, 在脉动阻尼器调整好的情况下, 压力表指针几乎固定。工作人员要将这种工艺应用到流体中, 针对这种生石灰、白土等易沉淀溶液对加药泵入口管线造成的阻塞, 要采取合适的工艺进行解决。

4 结语

在设备的优化和改造中, 工作人员要满足水的质量, 然后在这个基础上, 进行设备优化, 逐步实现管理自动化, 降低工人的劳动强度。这种优化设计的方式, 也能够进行高粘度的处理, 满足油田发展的各项需求。在污水注水合格率指标提升中, 工作人员要保证总体工艺管线和设备达到正常水平, 能够符合清水和污水的标准。在水质质量的提升中, 保证水质含油≤20 mg/L、悬浮物≤20 mg/L的技术指标, 能够有效防止外排污水对环境到恶性影响。通过这种优化设计, 能够降低资金投入, 节约成本, 为计量设备增加收益。

5 推广效应

联合站的清、污水加药改造工艺能完全满足油田的生产工艺, 降低了设备管线维护费用, 省时省力, 方便好用, 一次性投入费用小, 且能完全保证水质达标指标。该工艺系统良好的控制环境污染, 有效的提高了设备的效率, 能最大化的满足生产需要, 因此, 在油田单位和水质处理单位具有推广实际效应的应用价值。

摘要：通过对柱塞加药泵、机械隔膜计量泵和液压隔膜计量泵的结构的简单比较, 结合实际使用状况, 给出最适合我站的加药工艺。

关键词：加药泵,加药工艺改造

工艺选型设计 篇2

公路运输是服务范围最广、承担运量最大、发展速度最快的运输方式。公路网是世界上里程最长、密度最大的运输网。在我国,公路也是覆盖面和通达深度最大的运输方式,在铁路、水路、航空不可及的广大区域,公路运输均可触及。随着高速公路的发展,公路运输已突破了只适宜中短途运输的局限性,运输距离已由过去的300km发展到800km,最大可达2000km。进入21世纪,我国的公路建设和发展使路网的通达能力增强,公路运输已成为目前我国承担运量最大的运输方式。尤其是高速公路的发展,极大地刺激了公路运输的市场需求,同时也对我国的现有运输汽车的性能和功能产生了明显的影响,首先是对运输车辆的更新换代提出了新的要求。这促进了我国汽车工业的快速发展,使其成为我国21世纪以来发展最快的行业之一。目前,各地都有新建或扩建的汽车制造项目上马,但关于汽车厂工艺设计和设备选型的方法却鲜见报道。本文结合作者的实际工作经验,以某重型卡车为例,介绍了车身冲压车间的工艺设计和设备选型方法。

2 车身冲压车间的工艺设计

2.1 生产纲领

在做工厂设计之前,首先必须了解所设计车间或生产线要完成的任务及生产纲领。本车间主要承担1.5万辆重型卡车车身上全部冲压件的生产以及相关模具的维修任务,其生产纲领见表1。经初步测算,要完成生产纲领所需要的原材料约为8080t。车身上的最大冲压件是车身顶盖,钢板厚度0.8mm,尺寸1375mm×2115mm×255mm。

2.2 工艺设计原则

车身冲压车间的来料主要有板材和少量型材,经开卷、下料、折弯、成形,大部分送入车身焊接车间进行部件的焊接,还有一少部分直接进入油漆车间进行油漆及整体装配。

工艺设计的主要原则:

(1)本车间采用更换模具轮番生产的组织形式,以适应多品种批量生产;

(2)大、中冲压设备组成柔性冲压线,以提高设备的利用率,适应多品种生产;

(3)大、中冲压设备均采用前移动工作台,换模采用快速夹紧机构,以适应更换模具、轮番生产的组织形式,缩短换模所用的时间;

(4)冲压件下线后,设有检验工具,经检验合格后,直接采用专用工具将其运到焊接车间或油漆车间,车间内不另设成品存放库;

(5)冲压废料收集后送到厂处理区集中外销;

(6)为方便生产、提高设备利用率,模具库和模具维修区均设在车间内;

(7)原材料主要是卷料,由运输车直接卸在车间内的原材料存放区,车间内的运输采用桥式起重机和电瓶车,由车身车间到焊接车间的运输采用电动平板车。

2.3 工艺设计方案

车身冲压车间的生产工艺流程如下:原材料存放(包括卷料、板材、型材)—备料(采用开卷机、剪板机)—冲压成形(采用机械压力机、液压机)—送往焊接车间。

车身冲压车间的工艺设计方案:

(1)将整个车间划分为原材料存放区、备料工段、小件冲压工段、大中件冲压工段和模具维修工段共五个区域。

(2)备料工段主要完成开卷和下料任务,装备开卷机1台、剪板机2台。

(3)在小件冲压工段完成小型冲压件的冲压成形工作,在这个工段配置的中小型压力机包括400kN,630kN,1000kN,1600kN开式压力机,以适应不同尺寸冲压零件的需要。

(4)在大中件冲压工段完成大中型冲压件的冲压成形工作,在这个工段配置了大台面的闭式压力机及数台薄板深拉深压力机。

(5)考虑到开卷的需要,以及在制品车间内的运输和设备的安装维修等,本车间选用了4台桥式起重机,最大吨位为32t/5t。

(6)在模具维修工段,配备有车床、磨床、钻床及研配压力机,方便了模具的维修和调试。

2.4 车间的工艺布置

车身冲压车间的工艺布置见图1。

3 主要生产设备的选型

3.1 设备选型原则

在选择车身冲压车间设备时应遵循以下原则:

(1)优先选用国家推荐使用的符合环保和节能要求的设备;

(2)所选用的设备应结构合理、操作方便、技术成熟、处于国内领先水平,特别是安全性能要好,以充分保证操作人员的身心健康;

(3)以保证企业的经济效益为宗旨,应考虑到用户长远发展的需要,在选择设备尤其中大型设备时,既要考虑企业目前的生产状况,也要为以后的发展留出余地。

3.2 设备的选择方案

主要设备的选型方案如下:

1.开卷机2,3.剪板机4,5,6,7.薄板深拉伸压力机8.闭式双动压力机9,10,11,12,13,14,15.开式压力机16.摇臂钻17.台钻18.立式铣床19.台式铣床20.外圆磨床21.平面磨床22.车床23.研配压床24,25,26,27.桥式起重机

(1)对于所要完成的最大件——车身顶盖,考虑到其最大尺寸为1375mm×2115mm×255mm,选用了Q1 1-2500剪板机进行剪切下料,机器最大剪切厚度为3mm,最大剪切宽度为2500mm,完全可以满足使用要求。

(2)对于车身顶盖的成形,考虑到其所需要的最大成形力和所需要压力机台面尺寸,选用了RZU1250薄板深拉深压力机。

通过对最大成形力的分析计算,并参考了国内现有的相同生产能力的汽车生产线实际使用的设备情况,确定了车身冲压车间的主要生产设备,见表2。

4 车身冲压车间设计时的其他注意事项

(1)工艺设计时,在考虑到人流和物流,即遵循“原料—下料—冲压成形一成品”的流向来布置设备,尽可能地减少半成品在车间内的逆向流动,以缩短毛坯的搬运距离,提高劳动生产率。

(2)大中型压力机上安装有气垫,需要供给压缩空气,考虑到车厢车架车间及焊接车间也需要使用压缩空气,为此,在厂区内只设置了一个空压站,由空压站通过管道向各个车间供给压缩空气。具体到车身冲压车间,每隔20m设置一个压缩空气接口,对需要压缩空气的设备,可以就近用管道接入。

(3)对大型设备而言,因体积庞大,所以安装基础较深。为此,在做工厂设计时,不仅要了解设备的性能,还要了解它的基础尺寸,并将相关数据提供给进行车间土建设计的人员,供其在设计厂房时使用。

5 结束语

本文仅以某重型卡车的车身冲压车间为例,介绍了冲压车间工艺设计时的一般流程和设备选型时的基本原则。总之,在进行冲压车间的车间设计时,一般应首先了解所要完成的最大工件,以此确定所需要选用的最大下料设备和成形设备。当然,如果需要大型设备加工的零件可以外购时,也可以通过成本核算,决定是否上马这些大型设备,以保证企业的经济效益达到最佳。

参考文献

[1]洪慎章.实用冲压工艺及模具设计[M].北京:机械工业出版社, 2008.

通信铁塔基础选型与设计初探 篇3

延伸阅读：基础选型 桩基础 独立基础 通信铁塔

0 引言

通信铁塔是装设通信天线的一种高耸结构,其特点是结构较高,横截面相对较小,横向荷载(主要是风荷载和地震作用)起主要作用。通信铁塔基础将上部结构的全部荷载安全可靠地传递到地基,并保证结构的整体稳定,是构成通信铁塔结构的重要组成部分。通信铁塔基础选型与上部结构形式、结构布置、外部荷载作用类别、建筑场地以及所在区域的地质条件等有着非常密切的关系。合理的基础选型和设计,对于降低工程造价,缩短工程建设周期,保证结构安全可靠至关重要。

由于风荷载属于随机荷载,风力的大小和方向具有任意性和脉动性,基础受力同样也具有任意性和脉动性的特征,所以基础设计选用荷载取值时,需根据不同的铁塔形式,选用最不利方向的荷载组合标准值进行设计。通信铁塔所采用的空间桁架结构自重相对较轻,而且挂设通信天线的平台竖向荷载也不大,因此三角形或四边形桁架塔塔下基础顶面的拉力或压力呈交变性,拉力值一般可达压力值的以上故桁架塔的基础抗拔计算特别重要,很多时候基础的抗拔设计起主导作用。

根据河北联通近几年来通信基站建设中的常用两种类型铁塔的基础设计,笔者针对四角塔和三管塔简要分析如何进行铁塔基础的选型与设计。四边形角钢塔的基础选型与设计

四边形角钢塔简称四角塔,是近几年常见的通信塔形式。铁塔跟开一般约为铁塔高度的1/7,基础形式通常采用钢筋混凝土独立基础、灌注桩基础,计算基础所选用的荷载组合,一般取上部结构传至塔脚下最不利的第二方向(即45°角方向),在正常使用极限状态荷载效应的标准组合荷载,有下压力,上拔力和水平剪力,基础形式需依据基站所在位置的岩土工程勘察报告和周围建筑物情况,场地平整情况等综合选定。

1.1 钢筋混凝土独立基础

此种基础形式适用于地基持力层承载力较好,一般基础持力土层承载力特征值要大于80 kPa,且土质比较均匀的情况下适用。其优点是施工简便,投资费用较低,施工速度快。塔体柱脚一般与基础柱墩铰接,同时连接在柱脚上的构件还有斜杆,柱内轴向力(压力或拉力)以及斜杆内轴向力(压力或拉力)通过柱脚构造传递给柱墩。柱墩一方面将上部结构的竖向力传递至基底,同时柱墩和独立基础还共同承受上部结构传递下来的水平力。独立基础之间设置连梁,连梁能平衡大部分由柱和斜杆传来的水平力分量,仅由风荷载累加的水平力不能由连梁平衡,必须由柱墩承担。设计连梁后,大多数基础柱墩所承受的最大水平力约为未设连梁的1/3,所以连梁的设置是十分必要的。

以河北联通清河徐家阁基站为例, 52 m角钢塔,跟开7 m×7 m,地质条件描述为:①层杂填土,层厚约1.5 m,②层粉质粘土,层底埋深约5 m,③层粉土,本层土揭露深度7 m,勘察深度范围内未见地下水。本基站所在区域比较开阔,基坑开挖不受限制,宜采用独立基础,以③层粉质粘土为基底持力层,地基承载力特征值fak=120 kPa,经抗压和抗拔验算,基础采用3 m×3 m,埋深3 m,即能满足要求,这种情况下持力层承载力较好,基础的大小由抗拔控制。另外,如果基础持力层承载力较小时,可以扩大基础底面积,而不必加大埋置深度,以减小基础自重,满足地基承载力的抗压要求,此种情况下基础的大小由抗压控制。以河北联通黄骅市王官庄村基站为例, 52 m角钢塔,跟开7 m×7 m,勘察期间场地地下水埋深为2.6 m,①层粉质粘土,承载力90 kPa,层底埋深约5 m,地下水对混凝土具弱腐蚀性。本基站地下水埋藏较浅,基坑开挖什么是冷流道技术 冷流道技术特点

http:// 高中毕业没有美术基础可以学习室内设计吗

http:// 室内设计选择油漆的要点

http://的桩,承台最小做到1.4 m×4.0 m,给施工带来很大不便,增加了投资,施工周期长。确定桩基方案时,必须根据岩土工程勘察报告,设计合理的桩径和桩数,做到既不浪费又安全可靠,以达到最优化的设计目的。三角形钢管塔的基础选型与设计

三角形钢管塔的塔柱即主材采用钢管,钢管每个方向的回转半径相同,符合铁塔受力要求,平面形式做成正三角形,通常称为三管塔。由于四角塔占地面积较大,在城市里建造受场地影响较大,于是为节约用地,近几年通信铁塔设计采用三管塔的非常普遍。三管塔跟开较小,塔柱斜率小,故每个塔柱下的拉应力相对较大,基础形式可以根据基站的岩土工程勘察报告和所在区域场地情况采用钢筋混凝土筏板整体基础,或者采用桩基础。

2.1 钢筋混凝土筏板整体基础

由于三角形钢管塔(三管塔)的跟开一般不会太大,塔重较小,但由于铁塔较高,所以塔体弯矩和水平力较大,因此,常采用筏板整体基础,筏板基础属于柔性基础,由于底板配置了钢筋,以承受由地基反力引起的弯矩和剪力,底板的悬挑部分任一截面均具有足够的强度,它可以不受刚性角的限制,所以底板厚度可以较小,而悬挑部分尺寸可以较大,以便于抵抗弯矩。此类基础形式适用于场地较开阔,基坑开挖不受限制,地下水埋藏较深,持力层承载力不宜小于110 kPa。

其优点是施工速度快,成本低,一般采用商品混凝土一次浇筑完成,不容易出现质量问题,整体性较强。

以河北电信新乐市东张村基站为例,47m角钢塔,跟开3.65m×3.65m×3.65m,地质条件描述为:①层粉质粘土,层底埋深约5 m,地基承载力特征值fak=120 kPa,②层粉土,地基承载力特征值fak=90 kPa,本层土揭露深度7 m,本基站所在区域比较开阔,基坑开挖不受限制,宜采用筏面包屑导航的好处 面包屑种类

http://板基础,以①层粉质粘土为基底持力层,用圆形基础,直径7.2 m,基底最大压应力107 kPa,最小压应力5 kPa,并对第②层粉土进行软弱下卧层验算,满足抗压承载力要求。

2.2 钢筋混凝土灌注桩基础

当场地地基表层的软弱土层较厚时,或者地下水埋藏较浅,采用桩基础,可以有效地抵抗垂直荷载和上拔力。

根据工程地质条件,一般选用钢筋混凝土钻孔灌注桩,每个塔柱下一根桩,也可以一个塔柱下两根桩,需要根据计算确定。以唐山联通滦南县胡各庄镇南圈基站为例: 42 m三管塔,跟开3.3 m×3.3 m×3.3 m,地质条件见表2。

本基站地下水埋藏较浅,以每个塔脚下一根直径0.9 m的桩为例,桩净长11m,进入⑥层粉土约1m,采用一柱一桩,桩与桩之间设置拉梁,承台采用1 m×1 m,单桩抗压极限承载力标准值1 637 kN,抗拔极限承载力标准值734 kN,满足设计要求。结语

工艺选型设计 篇4

1 发酵工艺用压缩空气质量要求

(1) 质量要求:无油, 露点≤-45℃、尘≤1μm。

(2) 压力要求:0.38MPa (表压) 。

(3) 气量要求:30～35m3/min, 8 000h/年连续运行。

(4) 压缩机排气温度:≤40℃。

2 设备选型要注意的问题

2.1 设备技术性能对比

能够满足上述要求的空压机种类较多, 但有两点值得注意:一是压缩空气必须无油, 否则会造成发酵罐内的物料染菌而产生异常发酵, 影响产品质量;二是该装置的发酵工艺是国外引进技术, 设备处理能力大, 容器较高, 液位达18m, 考虑罐顶气相压力和气路阻力等因素后, 供气压力要求要保证在0.35MPa左右, 压缩机出口压力在0.38～0.42MPa。该压力段是各类型通用空压机理论上的一个断档, 采用一段压缩, 供气压力达不到要求;两段压缩, 压缩机能力过剩, 设备实际工况偏离设计值, 工况不理想且存在功率浪费。

能够较好满足此工艺要求的空气压缩机有无油活塞式压缩机、无油螺杆压缩机和离心式压缩机等。从设备来源看, 有进口设备、合资设备和国产设备。由于国产螺杆式压缩机和离心式压缩机起步较晚, 大部分为引进技术, 制造工艺尚不完善, 性能不太稳定, 可靠性不高, 因此该项目未过多考虑;而无油活塞式压缩机虽能满足工艺要求, 但从性能的稳定性、可靠性及维护检修费用来分析, 不能满足发酵工艺长周期、平稳和高效运行的要求。主要缺点是结构较复杂、易损件多、可靠性较差、故障频率高、检修频繁且检修难度大、检修时间长及日常维护保养工作量大, 而且设备体积庞大, 安装费用高, 工作噪声大, 对环境影响较大, 不能很好的满足使用要求。进口螺杆压缩机和离心式压缩机, 技术先进, 工作平稳可靠, 能够长期稳定运行, 可以选用。

但选用螺杆压缩机, 还是选用离心式压缩机, 成为选型的焦点。从现代的设备管理理念出发, 设备的选型至关重要。在进行设备选型时, 不单要考虑技术上的先进性, 选用的设备能够很好地满足生产工艺, 还要重视设备的一次性投资、设备的维护检修费用和能耗等所有因素, 即设备的终生价值。只有从设备一生的全过程进行综合考虑, 实现设备在技术上的先进性与经济上的合理性的和谐统一, 才能达到获得最大投资效益的目的。在空压机的选型上, 我们就努力遵循这一原则。我们对两种类型的空压机进行了考察和技术对比。找出了各类型压缩机的技术特点, 从而掌握了各类压缩机对乙醇发酵工艺的适应性和各自的优缺点。

由表1可知:无油螺杆压缩机和离心压缩机可以较好的满足工艺要求, 喷油螺杆压缩机由于压缩后的空气中带有微量的油, 需要配置精密的除油过滤器才能达到发酵工艺用风要求, 运行时要定期更换油滤芯, 但喷油螺杆压缩机的排气压力较高, 一般单段喷油螺杆压缩机排气压力大于0.7MPa, 使用时压力过剩, 设备运行工况不理想, 不能较好的满足生产需要, 因此不宜选用。

离心式压缩机的优点是供气量大 (一般大于80Nm3/min) , 压缩空气质量好;缺点在于小流量 (小于50Nm3/min) 的压缩机叶轮制造较为困难, 设备价格偏高;当压缩机出口压力变化较大时, 易发生“喘振”的现象, 造成设备事故, 后果严重。所以开、停机和调节流量时要特别谨慎, 给日常操作带来不便。

无油螺杆压缩机, 供气质量好, 无需后处理装置, 气源压力稳定, 流量调节方便, 运行平稳。压缩机配上先进的PLC智能控制系统, 功能更加完备。选型的关键在于选择好工况压力。无油螺杆压缩机供货有两种, 分单段低压机[0.343MPa (3.5kgf/cm2) 以下]和两段高压机[0.686MPa (7kgf/cm2) 以上]。

低压机的最高工作压力为0.343MPa (3.5kgf/cm2) , 正常工作为0.245MPa (2.5kgf/cm2) 。可以在0.343MPa (3.5kgf/cm2) 压力下工作。

螺杆压缩机的压缩比和压力差是影响螺杆压缩机的尺寸、质量和性能的主要参数。特别是无油螺杆压缩机的转子之间不能直接接触, 阴阳转子是通过高精度的同步齿轮驱动的, 为了减小由于热膨胀产生的不均匀的变形, 必须重视压缩机压缩比的选择。

低压螺杆机属单段螺杆压缩机。单段合理的压缩比在2～3之间, 如果压缩比过高, 会产生很高的压缩热, 将破坏螺杆转子的工作环境, 影响螺杆机的使用寿命, 故单段螺杆压缩机的压缩比一般应选在2～3, 而要达到3.5～4.0的压缩比从制造技术上讲有很大难度。技术不成熟, 因此, 从设备的稳定运行方面考虑, 选用工作压力为0.343MPa (3.5kgf/cm2) 的低压、单段螺杆机存在较大风险。

与发酵工艺用气条件相比较, 常规两段高压机设计工况点的压力过高, 需降压使用, 这样设备效率会明显下降, 造成浪费, 而且设备运行时长期偏离设计工况点, 易造成故障或设备损坏, 影响生产, 故在选择设备时, 特别是招标的技术文件中, 一定要明确技术条件, 以便设备制造厂按使用条件合理分配两段压缩比, 设计生产符合发酵工艺的无油螺杆压缩机。

从以上分析看, 若采用单段无油螺杆压缩机, 设备将长期在极限工作状态下运行, 对设备产生不利影响, 会影响工艺用风的稳定, 存在一定风险。而根据工艺条件, 合理设计的两段螺杆压缩机将能很好的满足乙醇发酵工艺的需要。

2.2 设备经济性对比

空压机经济性评估要考虑下列因素:

(1) 初期投资:包括设备购置、厂房建设和安装调试等费用。

(2) 运行费用:包括动力、润滑油、冷却水消耗费用和操作人员费用。

(3) 维修费用:包括备品配件, 维修人员费用。

(4) 完全因维修压缩机带来的生产损失费用。

具体评估方法可采用平均年消耗费用评估, 即

式中:Fa为平均年消耗费用, Mpa为每年初投资折旧费;N为设备使用年限;fa为按年复利i计算的提成因子;Mm为设备购置费;Mp为厂房建造费;Mi为机器设备安装费;Mo为年操作运行费;me为每小时动力费;mw为每小时水费;mo为每小时润滑油费;h为年运行小时数;M1为运行人员工资数;Mr为每年修理费;Ms为配件更换费;M2为维修人员费;ML为专门由于压缩机检修造成的年生产经济损失。

如果选用无油螺杆压缩机或离心压缩机, 考虑各自的设备特点和主要投资因素将有两种设备组合方案进行对比分析, 见表2。

分析结果, 同样选择2台压缩机, 按一开一备方案对比, 选择2台无油螺杆压缩机比离心机可节省一次性投资114万元, 可节约运行维护费用58万元/台年。按10年平均年消耗费用估算, 2种设备平均年消耗费用相差56万元/台。

可见, 无油螺杆压缩机能很好的满足发酵工艺要求, 而且从设备购置、安装、运行和维护等经济因素上考虑, 也是最经济最合理的。

3 实际效果

燃料乙醇空压站按上述无油螺杆压缩机方案已投入运行, 并达到了预期效果, 不但满足了工艺要求, 而且得取得了良好的经济效益。

从这一设备选型案例中可以看出, 做好设备前期管理工作的重要性, 而设备的选型又是设备前期管理工作的一项重要内容, 一旦出现失误将会造成损失, 且难以弥补。设备的选择要在满足工艺参数的同时, 还要对各类型的设备充分考察, 做好技术和经济上的对比分析, 只有这样才能充分利用好有限的资金, 为工程项目选择到技术上先进, 经济上合理的设备。

摘要：根据燃料乙醇发酵工艺用空气的要求和特点, 对螺杆空压机和离心式空压机设备的技术特性和经济性做了对比分析, 结合这一实例探讨了设备选型时应注意的问题, 不但要做好技术论证, 还要做好经济对比, 保证设备投资的经济合理。

关键词：燃料乙醇,发酵,压缩机

参考文献

[1]郁永章.容积式压缩机技术手册[M].北京:机械工业出版社, 2002.

[2]压缩空气站设计手册编写组.压缩空气站设计手册[M].北京:机械工业出版社, 2002.

[3]高经济性空压站.Atlas Copco公司技术手册[Z].裘明仁译.

[4]李申.国外压缩机空气净化的现状和发展[J].压缩机技术, 1993 (4) :48-49.

[5]邢子文.螺杆压缩机:理论、设计及应用[M].北京:机械工业出版社, 2000.

工艺选型设计 篇5

1 湿法电石泥的应用现状

电石泥是电石水解获得乙炔气体后产生以氢氧化钙 (Ca (OH) 2) 为主的工业废渣。以电石 (Ca C2) 为原料, 加水 (湿法) 生产乙炔, 目前在我国一些工业生产中仍占较大比重。

电石泥的综合利用途径主要是替代石灰生产水泥;同砂子搅拌混合成砌筑砂浆和抹面砂浆;用作化工原料、替代石灰生产蒸压砖等。用电石泥制水泥由于能耗高、产能相对石灰石低、投资较大、占地面积大加之水泥市场饱和等原因, 用电石泥制水泥受到极大限制。用电石泥替代石灰生产蒸压砖, 电石泥可以不用处理就直接作为制砖原料, 工艺简单, 能耗低。

近些年, 利用粉煤灰、炉渣等工业废渣和石灰生产的蒸压砖是国家大力推广的新型环保建材, 是黏土实心砖的理想替代品, 社会需求量极大, 因此用电石泥替代石灰生产蒸压砖成为消耗电石泥的主要途径。

2 电石泥蒸压砖生产现状

随着国家限制和禁止生产、使用黏土实心砖作为墙体材料工作的推进, 粘土实心砖逐步退出了市场, 这就给蒸压砖让出了巨大市场空间。社会对蒸压砖的需求量越来越大, 蒸压砖企业对电石泥的需求量也快速增长, 近几年, 电石泥从最初的无人问津、到处丢弃到价格逐年攀升, 已经成为影响蒸压砖成本的主要原材料, 电石泥在蒸压砖原材料成本中的占比已超过25%。

电石泥具有很高的含水率, 给蒸压砖生产带来很大的困难。如图1 所示, 在蒸压粉煤灰断面分布着许多白色的斑点, 这些斑点的直径有的超过了1 cm, 且数量较多, 这些斑点就是原料中结团的电石泥。含水率很高的电石泥结团在与粉煤灰、炉渣或砂子等原料混合的过程中, 很难被打散, 甚至还形成了更多的结团, 造成作为钙质原料的电石泥无法与其他原料均匀混合, 阻碍了蒸压养护过程中的硅钙水化反应, 同时结团的电石泥在蒸压养护后强度很低, 对蒸压砖的整体抗压抗折强度影响很大, 整体强度较低且质量不稳定。有的生产厂家在没有查明原因的情况下, 一味提高电石泥的添加比例, 却发现蒸压砖的质量出现不增反降的现象。在售后市场, 用户对电石泥蒸压砖意见很大, 拒收或退砖并要求赔偿的事情时有发生, 在建材市场造成了很坏的影响。

为了减轻电石泥结团对蒸压砖生产、销售的不利影响, 充分高效利用电石泥原料的优势, 蒸压砖企业在生产工艺及设备选型上想了不少的办法。

2.1 工艺流程

目前, 电石泥蒸压砖的生产工艺流程主要有以下几种:

原料称重配料 → 混合搅拌 → 轮碾 → 成型 →蒸压养护→成品;

原料称重配料→一次轮碾→二次轮碾→成型→蒸压养护→成品;

原料称重配料→混合搅拌→成型→蒸压养护→成品。

分析上述几种电石泥蒸压砖的生产工艺流程可知, 主要区别是原料称重配料到成型阶段之间的原料混合及处理阶段。原料的混合搅拌主要选用双卧轴强制式搅拌机将按比例配好的原料均匀混合, 轮碾的作用是通过轮碾及对混合料进行二次搅拌和碾压, 使混合料更加均匀, 同时将混合料中结团的电石泥碾散, 消除蒸压砖断面中的白点。但在实际生产实践中, 由于混合搅拌和轮碾的速度较低, 对原料只是起混合作用, 对粉碎原料中的电石泥结团效果甚微, 却增加了设备投资和生产耗能, 因此, 许多已经建好的生产线, 在生产一段时间后, 都将轮碾设备拆除掉, 仅保留双卧轴强制式搅拌机等搅拌工段设备。同时新建的生产线在设计规划时就不再考虑轮碾工段。

也有的用户在原料配料工段前增加筛分设备, 将电石泥原料过筛, 筛除电石泥中大的结团。这种办法对减少和减小蒸压砖断面中的白点有一定作用, 但由于电石泥含水率很高, 造成筛分效率很低, 在筛分的过程中甚至会产生更多的电石泥结团, 且筛余量很大, 筛出的电石泥仍需要处理, 因此, 过筛的办法并不适用。

2.2 降低电石泥原料含水率的方法

电石泥结团的主要原因是原料中含水率太高, 生产厂家为消除结团在降低电石泥原料含水率上也试了不少办法。

a.用装载机等机械设备在原料堆场将含水率高的电石泥和含水率较低的其他制砖原料按比例混合, 然后将混合料堆放一段时间, 让不同含水率的原料之间水分自然匀化, 降低电石泥的含水率。这种原料预混合方式, 各种原料没有经过称重且没有经过充分搅拌, 混合后原料配比非常不准, 电石泥在混合料中分布非常不均匀, 经过后续配料搅拌后, 会造成蒸压砖成品质量不稳定, 甚至出现大量不合格产品。这种办法虽然可以降低电石泥的含水率, 但并没有解决电石泥结团的问题, 反而需要增加原料预混工段, 既耗能又增加了生产成本, 也产生了大量的扬尘。

b. 将电石泥原料在堆场摊开自然晾晒来降低含水率。在晾晒的过程中电石泥中的Ca (OH) 2和空气中的CO2反应后生产Ca CO3, 造成部分电石泥失效, 既浪费了原料、增加了工作量又影响之蒸压砖的质量。

c.用热风将电石泥烘干。这种办法不仅需要投资烘干设备, 消耗大量能源, 而且同样会造成电石泥失效, 因此不经济, 更不可行。

3 电石泥蒸压砖生产流程及设备选型优化

从上述电石泥蒸压砖生产现状来分析, 如何有效利用电石泥, 解决电石泥结团, 提高蒸压砖质量, 需要从工艺流程及设备选型方面来综合考虑。电石泥很高的含水率, 是其难以和其他原料均匀混合、容易结团的主要原因, 因此, 首先应先降低电石泥原料的含水率, 然后再选择合适的设备将结团的电石泥打散。

上面提到的几种降低电石泥含水率的办法, 都有其明显的弊端。本文提出另一种新思路。在混合搅拌工段后增加混合料陈化设备, 将上面提到的原料堆场的混合料陈化移至混合搅拌后。原料经过称重配料和搅拌机搅拌后, 保证了混合料配比的准确性, 也保证了各种原料的混合均匀性。混合料经过陈化一段时间后, 电石泥的含水率降低, 为电石泥结团在后续工段打散做好准备。

根据已投产生产线的经验, 传统的轮碾设备对打散包裹在混合料中的电石泥结团作用甚微, 混合料经过陈化后, 电石泥的水分仍有10 %以上, 应该采用高速冲击的办法将结团打散。经过对比, 选用一种立轴高速混粉机替代轮碾设备, 该设备的主轴转速为500 r/min, 主轴上安装多层多组冲击锤, 陈化后的混合料从混粉机上置的进料口进入混粉机腔体, 在自由下落的过程中, 高速运行的冲击锤对混合料进行多次的冲击, 打散结团的电石泥。该混粉机的进料出料是连续进行的, 生产率很高, 生产过程扬尘很少, 通过控制进料量可调整打散的效果。

根据上述分析, 优化后的电石泥蒸压砖生产流程如下:

原料称重配料→混合搅拌→陈化→高速混粉→成型→蒸压养护→成品。

采用新生产工艺流程生产的电石泥蒸压砖断面, 几乎看不到电石泥结团斑点, 如图2。根据生产厂家反馈的信息, 由于电石泥被充分利用, 电石泥的掺入比例由20 %降到了15 %以下, 蒸压砖成本显著降低, 且质量稳定, 取得了良好的经济效益。

自2012年至今, 参考此生产流程改造和新建的电石泥蒸压砖生产线已有四十多条, 普遍反应效果良好。2013年该蒸压砖生产工艺流程获国家实用新型专利 (ZL201320462800.6) 。

摘要：通过优化生产工艺流程及设备选型消除电石泥蒸压砖中的电石泥结团, 降低电石泥原料添加比例和提高蒸压砖质量, 降低蒸压砖生产成本。

工艺选型设计 篇6

中煤集团大屯煤电公司各矿自20世纪90年代初采用综合机械化采煤工艺以来, 已经选用的综采液压支架包括ZY3300/13/33型、ZY3600/1636型和ZY5200/16/33型三种。随着矿井开采深度和现有设备使用年限的增加, 在用综采液压支架将陆续报废, 需要投入新型的综采液压支架及配套装备。为此, 大屯煤电公司根据近年主要开采工作面情况, 分析采用一次采全高综采工艺的适应性, 确定适合大屯矿区安全高效开采的综采液压支架及配套装备选型方案, 为矿井的安全高效开采奠定基础。

2 工艺及设备选型依据

为满足矿井安全高效开采需要, 提高设备的综合利用率, 设备选型要统筹研究矿区煤厚在3~4 m之间的8#煤层和部分煤厚在5~6 m之间的7#煤层工作面的一次采全高可行性问题, 尽量保证设备能够通用。由于中煤大屯公司龙东煤矿只剩两个下分层综采工作面, 现有两套ZY5200/1633型支架即可满足接续需要, 本次工艺及设备研究暂不考虑该矿。一套综采液压支架的使用期限一般为7 a, 考虑接续调整等因素, 依据矿区10内接续的综采工作面开展研究分析。10 a内接续的综采工作面如表1所示。

3 大采高综采可行性分析

大屯煤电公司各矿矿井地质开采条件差异较大, 引进大采高综采开采需要分析各矿回采工作面条件的适应性。

3.1 姚桥煤矿分析

姚桥煤矿东六采区、新东四采区8#煤煤层较硬, 煤厚4 m以上, 部分厚度超过5 m, 先俯采后仰采, 断层少, 但距7#煤采空区层间距小 (由北向南逐步减少, 最小处仅0.1 m) 。经过7#煤回采动压影响后, 采用一次采全高存在的主要风险是架前漏冒顶, 特别是在仰采地段, 片帮和漏顶的可能性更大。即使采用轻放工艺, 顶煤厚度小于1 m时, 顶板就比较难控制, 所以东六采区、新东四采区8#煤继续采用ZF3200/16/26轻放工艺开采比较可靠。从地质构造来看, 采用大采高综采风险也较大。东六采区和新东四采区断层构造比较多, 如8519工作面断层多达82条, 落差最大14 m, 如果采用一次采全高综采, 断层区护帮护顶作业难度大, 顶板破碎时容易出现漏冒顶事故, 工作面安全管理难度大[1]。西九采区7263工作面顶板条件好, 过断层 (两条落差分别为8 m和1.7 m) 时加强工作面管理, 适当降低采高, 容易控制顶板。

3.2 徐庄煤矿分析

徐庄煤矿东七、东九采区8#煤层比7#煤硬, 平均煤厚在4 m以上, 工作面倾角在15°~25°之间, 从已回采的工作面情况可知, 采用综采工艺时, 当ZY3300支架采高不超过3.0 m, ZY3600支架采高不超过3.2 m时, 控顶、控帮及防倒效果好, 如果采高再大, 支架就会出现歪架现象。采用轻放工艺, 虽然全工作面铺网, 成本高工序较多, 回采率和产能偏低, 但顶板及煤帮容易控制, 顶板安全管理难度小。徐庄煤矿东九采区煤平均厚度在4 m以上, 倾角较大, 且东冀为仰采, 一次采全高存在较大的风险 (如片帮、倒架等) , 继续采用轻放工艺或试用ZF5200系列综放开采比较可靠, 同时也符合《煤矿安全规程》综放工艺最低煤厚4 m以上的要求。

3.3 孔庄煤矿分析

孔庄煤矿I6、III5采区的7#和8#煤层顶板及煤层硬度较大, 煤厚适合综采。从近年来采用一次采全高综采的回采情况可知, 比水采及高档工艺开采效率和安全可靠性高, 可继续推广综采工艺, 针对工作面回采过程中可能出现的问题, 可对支架结构及回采工艺进行合理优化。

4 液压支架选型

4.1 选型步骤

液压支架的选型顺序如图1所示。

液压支架选型是综采工作面设备配套选型的基础, 只要确定了工作面液压支架, 其它配套设备的选型就会容易得多, 所以首先要科学选择液压支架。支架选型的关键是初选额定强度及架型, 目前液压支架的选型有两种方法:系统分析法和综合评分法[2]。

4.2 主要参数确定

4.2.1 支护强度

常用的支护强度计算方法有载荷估算法和理论分析法。

载荷估算法计算公式为:

式中, p为支架合理的支护强度, MPa;n为采高的倍数, 取8;M为工作面采高, 取3.8 m;γ为顶煤与顶板岩石容重, 取2.4 t/m3。

经计算得p=0.715 MPa

按“砌体梁”理论分析法计算公式为:

式中, ph为支架合理的支护强度, MPa;hi为岩梁上覆各岩层厚度, 取5.62 m;γi为岩梁上覆各岩层容重, 取2.4 t/m3;L为周期来压步距, 取13.88 m;φ为岩块间摩擦角, 取33.46°;θ为岩块破断角, 取0;H为老顶岩层厚度, 取4.25 m;σ为转动岩块回转下沉量, 取H/6 m;Q为转动岩块重量及载荷, 按老顶厚度及一个周期来压长度计算, 即141.57 t;lm为支架控顶距离, 取4.0 m。

经计算ph=0.376 MPa

以孔庄煤矿8353工作面实测数据为例计算支架需要的合理支护强度, 实测基本顶周期来压步距如图2所示, 结合矿压观测历史资料, 得到8#煤的顶板运动特征参数如表2所示。

根据两种方法计算结果, 结合顶板分类情况, 支护强度范围在0.65~0.85 MPa之间, 工作阻力在5 000~6 000 k N之间, 可满足要求。

4.2.2 初撑力

根据类似工作面开采经验, 取工作阻力的80%, 取4 000~4 800 k N。

4.2.3 对底比压

根据顶底板分类测试结果可知各矿7#、8#号煤层的底板比压均在中硬以上, 支架对底比压在1.6~2.5 MPa之间能够实现支架不钻底。

4.2.4 采高范围

由于煤层倾角大于15°时支架重心易偏离底座, 从而出现歪 (倒) 架事故, 结合ZY3600/16/36型支架采高超过3.2 m时会歪架的情况, 为适应大倾角需要, 在尽量增大支架底座的同时, 采高不宜超过3.6 m, 工作面最小采高按采煤机正常运行高度确定, 在此基础上结合大巷运输高度要求等确定支架极值高度[3]。

4.3 选型方案

为提高设备的综合利用率, 依据10 a内接续工作面的最大开采深度、直接顶的稳定性、提升运输的方便性、外部运输和提升能力, 结合现有支架使用情况, 提出三种一次采全高液压支架选型方案, 如表3所示。

10 a内徐庄煤矿和姚桥煤矿只有姚桥矿7263工作面可考虑综采, 故本套支架选型时以孔庄煤矿为主。由于孔庄煤矿顶板及煤层条件较好, 开采深度不大, 煤层平均厚度基本不超过3.5 m, 最大厚度为4 m左右。为提高设备可靠性和生产能力, 支架选用方案二。

4.4 配套设备选型

按照工作面设备生产能力合理匹配的原则, 依据确定的液压支架型号, 合理配套其它装备。综采液压支架选用方案二, 则工作面主要设备配套方案如表4所示。

5 结语

新型综采一次采全高工艺及配套装备选型是否合理, 关系着今后一段时间矿区综采工作面能否安全高效开采的问题, 需要在分析确定的工艺、设备选型及配套方案基础上, 根据提升运输最大件要求、系统生产能力等与设计单位、设备生产厂家共同研究确定最终参数, 并先引进一套在孔庄煤矿8201工作面试用, 应用成功后根据生产接续需要再适时更新和投入。同时, 针对姚桥煤矿和徐庄煤矿煤层厚度4 m左右的8#煤目前采用的ZF2800/16/26和ZF3200/16/26轻放支架配套装备, 可研究适当增大一个级别, 将支架宽度由1.25 m增大到1.5 m、刮板运输机由630系列升级为764系列或尝试使用ZF5200/16/28型综放支架, 以进一步提高工作面生产能力, 满足矿井安全高效开采需要。

参考文献

[1]王国法.放顶煤液压支架与综采放顶煤技术[M].北京:煤炭工业出版社, 2010.

[2]钱鸣高, 石平武, 许家林.矿山压力与岩层控制[M].徐州:中国矿业大学出版社, 2010.

工艺选型设计 篇7

热能是一种重要的能源, 在食品生产制造等行业中都有广泛的应用, 在日常生活中也有广泛应用, 如家庭中用于烧热水、洗浴的热水器里面就有热能器的装置。如果热能能够得到充分利用, 将会发挥出巨大的能量, 为社会发展做出令人惊叹的贡献。为了使热能充分发挥出巨大效用, 其中重要一点是保证热能器装置的可靠性, 而这些需要在选型方法上多深入研究。本文以热能器这种装置为研究对象, 论述了如何正确选择选型方法, 以保证其装置的可靠性, 旨在通过本文的论述能够为广大热能器生产制造企业, 与应用热能器为社会提供生产服务的企业在选型上提供一定的指导, 以推动社会的快速进步。

1 换热器概述

随着我国工业的不断发展, 对能源利用、开发的合理性与有效性的要求不断提高, 因而对换热器性能的要求也日益加强。特别是对换热器的研究必须满足各种特殊情况和苛刻条件的要求, 对它的研究也就显得更为重要。传热是自然界和工程技术领域中非常普遍的三种传递过程之一, 而用来完成各种热传递的过程的换热器则是化工、石油、制药、能源等工业部门中应用相当广泛的单元设备之一。随着能源的短缺, 可利用热源的温度越来越低, 换热允许温差将变得更小, 当然, 对换热技术的发展和换热器工艺可靠性的要求也就更高。所以, 本文重点探索换热器的可靠性的选型方法。

1.1 什么是换热器

换热器从字面上理解是转换热能的一种机器设备, 针对的对象是流体, 并且满足不同温度的条件。在不同温度条件下的流体之间传递热能, 用于传递热能的这种装置就叫做换热器。在化工、食品等行业中都有广泛应用, 是一种常应用的通用设备。

1.2 换热器的结构分类

换热器分为不同种类, 主要分为板式、管式、蓄热式、扩展表面式等这几类, 每个种类又分为很多型式, 又有着不同的用途, 效果也是不尽相同的, 因此在使用过程中选对型式显得尤为重要。

影响选型的因素主要有流体的性质, 换热器的装置构成满足流体热能转换的需要, 有的装置只适用于冷却, 有的装置只适用于加热;热负荷及流量大小, 流体加热所满足的温度条件, 装置针对温度条件所能提供最大限度的温度, 换热器此外还应满足能够处理多少流量、多少体积的流体;设备材料、结构、尺寸、重量, 这些是选择正确型式换热器重点考虑的因素之一, 对于材料来说考虑是否能够适应加热的条件, 结构是否紧凑, 尺寸的大小关系着进行热能转换流体的容量, 是否能够满足生产的需要, 重量也决定着流体热能转换的体积, 同时也关系着是否容易移动, 当发生故障时是否有利于维修操作。

2 提高换热器工艺可靠性的选型方法

2.1 以流体角度确定热能器的型式选择

2.1.1 流体性质

流体是气体与液体的总称, 不具备一定的形状, 但是具有流动性, 是大自然中与我们生活、生产息息相关、不可或缺的一种物质, 同时也是一种重要的工业能源, 为社会生产提供取之不尽的资源, 提供难以想象的动力支持。换热器是一种转换流体热能的装置, 能够将流体的某些性能转变成热能, 从而为生产提供动力支持。

在生产过程中换热器装置出现的各种问题是在所难免的, 不可能完全保证其可靠性, 而且其装置的类型较为复杂, 不同类型的装置适用于不同种类流体的处理, 因此需要选择正确的型式, 考虑流体性质等因素对于其可靠性的保证。流体的性质是决定其可靠性与选择何种类型的重要性, 流体分为气体和液体, 有些种类的换热器适用于气体热能的转换, 有些适用于液体热能的转换, 例如在管式换热器中有一种釜式的装置, 这种类型的换热器适用于蒸汽与液相物质的分离, 蓄热式当中盘式换热器适用于高温烟气冷却。

2.1.2 流体的流速

流体是一种具有流动性的物质, 其在某些作用的影响下在运动中体现出一定的速度, 其运动速度被称为流速。不同种类的流体其流速是不同的, 这也决定了在装置中的流速快慢, 气体的流速是最大的, 其管程与壳程分别可达5 ~30 之间, 3 ~15之间, 因此在选择不同型式的换热器应充分考虑到流体的流速, 选择对应管程与壳程的换热器装置。液体的粘度是影响流速的一项重要因素, 粘度与最大流速成反比, 粘度越小, 流速越大, 所以在选择对应型式的换热器时候还需要充分考虑到液体的粘度对应流速的影响。

2.1.3 流体两端温度

流体两端温度是指进口温度与出口温度, 如果已知进口温度, 那么其出口温度一般是设计者决定设计的, 在选择正确类型装置时事先询问好其出口温度, 根据工艺要求选择合适的装置, 有时候还需要考虑到当地的气温气候条件。

2.2 从换热器的特点等因素确定其型式的选择

2.2.1 材料

用于制造换热器的材料通常由温度、操作压力与流体腐蚀性来决定的, 根据工艺要求应选取与流体热能温度相符合的材料制作而成的设备。目前其装置材料主要有金属和非金属两种类型, 金属本身具有导热性, 由金属材质制作而成的换热器适用于高温度的流体热能转换, 而非金属的换热器抗热性能不是很好, 对于高温度要求的热能转换就不适用了。

2.2.2 换热器选型计算

选用不同型式的换热器来保证其运行的可靠性, 在相关的性能指标方面要求是相当高的。以热负荷为例, 其计算公式是Q=cm Δt, 其中Δt是指一次性进水温度与出水温度, 根据这个公式即可求出换热器所能够承受的最高温度, 以便为装置的选型做出参考, 根据对应的热负荷数值选择正确的装置。

2.2.3 管子的选择

换热器的管道长度由使用的便捷性与清洗是否方便而定, 一般管长最好选择1.5 ~6 米不等。其排列方法也是一个重要考虑因素, 常见的排列方法有正方形、正三角形、转角正方形与转角正三角形, 不同的排列方式对于流体热能处理有不同的效果, 如正方形与转角正方形便于清洗, 至于选取哪种型式的装置视工艺要求而定。

3 结语

总之, 换热器作为一种重要的转化热能的装置, 在食品制造加工等行业中大展身手, 其可靠性对于设备的正常运行, 更深层次来说对于促进社会发展具有至关重要的意义, 为此必须重视选型方法的正确选择。随着社会经济的快速发展, 社会生产力的提高, 国家建设的脚步进一步加快, 换热器将会有更加广阔的用武之地, 必定会为社会发展做出更加突出的作用, 因此依靠选择正确的选型方法来保证其装置的可靠性显得尤为重要。

参考文献

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工艺选型设计 篇8

硅质原料选矿厂建设的关键环节是设计。建设一个技术先进,经济合理,安全适用,生产流畅的选矿生产线,必须要有一个完善的设计。下面就硅质原料选矿厂设计中工艺流程确定和设备选型方面,谈谈个人的一些经验和方法。

1工艺流程确定和设备选型的重要依据

选矿工艺设计有诸多因素如矿床开拓方案及采矿方法、原矿供应与运输方式、厂址选择、产品方案、产品运输、气候条件等。但在工艺流程确定和设备选型中最重要的依据是地质勘探报告和选矿试验报告。设计人员对这2个报告要认真分析,仔细研究,应用所提供的数据指导设计。

1.1 地质勘探报告

地质勘探报告是经过大量的、详细的地质勘探工作,明确判定所勘探区域硅质原料的情况,包括储量,矿石的物质组成、结构、构造、物理性质、嵌布特性,矿体的产状、形态、厚度、空间位置,反映出有用和有害组分含量变化情况,围岩和脉石变化情况,以及矿石开采技术条件和加工技术条件等内容,经有关部门批准的文件。

根据地质勘探报告,可以初步判定采用何种选矿方法,选用何种加工方法(如块状矿石则要破碎、磨矿,砂矿则不需要破碎),需要去除有害组分的种类等。

1.2 选矿试验报告

选矿试验报告是新建选矿厂设计中确定选矿流程的重要依据。选矿试验就是在已作地质勘探工作的区域内采取一定量并具有代表性的矿石样品,应用物理、化学和物理化学的方法,将矿石中有用矿物和有害杂质进行分离的试验研究。通过试验研究,可以拟定选矿设计工艺流程、加工方法和选矿方法、技术参数及有关技术经济指标;同时获得矿石的基本性质,如矿石的硬度,含水量,含泥量等。

2 选矿工艺流程与指标的确定

2.1 选矿工艺流程的确定

根据地质勘探报告和选矿试验报告及多方案的比较,确定合理的选矿工艺流程。合理的选矿工艺流程主要要求为:技术先进生产可靠,流程结构简单合理,最佳综合经济效益,符合国家政策规范。

2.1.1 技术先进生产可靠

在设计中要尽可能采用先进技术、先进方法和先进成果,以提高生产线的技术水平;但是这必须建立在可行的基础上。由于硅质原料矿石的种类很多,成矿方式和成矿条件以及矿石的性质差异较大,其选矿方法及工艺制度也就不同。有的技术或方法应用在某种矿石上很成功,但对另一种矿石则未必成功。因此,一些先进的技术、方法不能盲目地采用,必须经过在该矿石的选矿试验上得到成功的结论后,才可采用。设计的工艺流程和指标应具有一定的先进性,但又必须具有实现的可靠性。

2.1.2 流程结构简单合理

流程结构主要指粗选、精选、扫选等作业的次数、中矿的返回地点、破碎、磨矿的段数等。在不影响产品指标的前提下,流程结构应尽量简单。尽可能减少破碎、磨矿的段数,一般硅质原料矿石采用三段破碎或二段破碎,一段磨矿就可以了。应避免确定过高的产品质量指标,导致流程结构复杂,回收率降低,投资和生产成本提高。

2.1.3 最佳综合经济效益

新建选矿厂应具有取得最好的技术经济效益。作为平板玻璃用硅质原料,其销售价格不高。因此,确定工艺流程时应对几个具体工艺流程方案,从投资(设备投资、总功率、厂房投资),生产费用(能耗、水耗、原材料消耗)和产品总产值等方面进行详细比较,得到最大的经济效益工艺流程方案。在设计中,不但要求工艺流程简单实用外,还应加强预选作业,减小入磨粒度,避免磨矿过粉碎,提高设备负荷率,提高砂浆输送浓度,尽可能让砂浆自流输送;生产的废水尽可能回收处理后再使用,降低生产成本。

2.1.4 符合国家政策规范

设计必须符合国家政策,执行有关标准、规范。设计应具有必要的技术安全和劳动保护措施,执行《选矿安全规程》;设计中积极考虑综合利用和“三废”治理,“三废”治理措施必须与主体工程同时设计,同时施工,同时使用。

2.2 选矿工艺流程指标的确定

在工艺流程确定之后要确定部分工艺指标,以便对流程进行计算,得到选矿工艺生产线各个环节的产量、产率、块度(或粒度)、矿浆浓度、需要补给水或脱水的量、加选矿药剂的量、各有用、有害成分(如SiO2、Al2O3、Fe2O3等)含量及变化情况等数、质量指标,并以此作为选择设备的依据。

在工艺流程的计算时,必须要确定的指标有:原矿和产品的SiO2、Al2O3、Fe2O3含量,原矿和产品的块度或粒度,原矿的投料量或产品产量,各段破碎机排矿口宽度或排矿的块度及特性,筛分效率,磨矿机排矿的粒度及特性,磨矿筛分作业的循环负荷,磨矿分级作业的循环负荷,选别作业的产率,各作业和产物的浓度。

另外,生产线的工作制度也是必须要确定的。在硅质原料选矿厂破碎工作制度为:300 d/a,2班/d,6 h/班;磨矿选别作业工作制度为:300 d/a,3班/d,7 h/班。

上述指标有的在设计合同、地质勘探报告和选矿试验报告中可查到,有的可参照类似生产线生产数据,有的可参照设备的有关资料。

3 工艺设备的选择

按已确定的选矿工艺流程、指标和计算结果,选择工艺设备;其要点是:根据机械制造业的生产技术水平,选择能满足既定生产能力要求,又适应工艺操作的先进的、高效率的工艺设备。设备的型式、数量要适应生产规模;设备要便于操作、工作可靠,并最大限度地节省投资和生产成本。

3.1 破碎设备

硅质原料矿石一般采用三段破碎,即粗碎、中碎和细碎。

粗碎选用颚式破碎机,其要求是既要满足生产能力又可破碎该作业给矿的最大块度。破碎机生产能力采用有关《设计手册》上的经验公式计算,并根据实际条件和类似生产线生产数据加以校正;破碎机给矿口宽度应为给矿最大块度的1.2倍左右。

中碎选用标准型圆锥破碎机,细碎选用短头型圆锥破碎机。设备选型既要满足生产能力又可破碎该作业给矿的最大块度以及细碎产品的块度。生产能力采用有关《设计手册》上的经验公式计算,并根据实际条件和类似生产线生产数据加以校正;给矿口宽度应为给矿最大块度的1.15倍左右。

值得注意的是,破碎产物最大粒径并非是该破碎机排矿口的宽度,而是大于其排矿口宽度的:颚式破碎机破碎产物最大粒径是其排矿口宽度的1.75倍;标准型圆锥破碎机破碎产物最大粒径是其排矿口宽度的2.4倍;短头型圆锥破碎机破碎产物最大粒径是其排矿口宽度的3.0倍;在破碎机给矿口宽度的选择上一定要注意。

3.2 磨矿设备

鉴于平板玻璃硅质原料粒度有特定的要求和棒磨机的磨矿特性以及棒磨产物粒度较均匀、过粉碎少的特点,硅质原料矿石磨矿设备一般选用溢流型棒磨机。

棒磨机的生产能力按有关《设计手册》上的经验公式计算,并根据实际条件和类似生产线生产数据加以校正。

平板玻璃硅质原料粒度要求严格,主要粒径在0.71~0.125 mm之间,大于0.71 mm颗粒控制在0.5%以内,小于0.125 mm颗粒控制在5%~10%以内。为了最大限度利用矿产资源,要将大于0.71 mm颗粒尽可能磨碎,又不能过多产生小于0.125 mm颗粒,因此棒磨机选型一定要考虑硅质原料矿石性质(如硬度、砂岩矿的胶结程度等)、入磨块度大小与棒磨机生产能力的关系。对于较硬的矿石(如石英岩)入磨块度可以小些,平均在20 mm左右,最大在35 mm;对于胶结较松散的矿石入磨块度可以大些,平均在30 mm左右,最大在45 mm,甚至可以更大些。

3.3 分级设备

为了保证平板玻璃硅质原料主要粒径在0.71~0.125 mm之间,目前国内外通常采用水力分级机来控制。控制大于0.71 mm颗粒的水力分级机又被称为受阻沉降机,其分级原理与控制小于0.125 mm颗粒的水力分级机是相同的。

在设计时要按类似生产线生产数据选型,并要考虑入选料粗、细粒级含量。水力分级机是通过设备内上升水流速度达到将粗、细颗粒分离的,在设计上水力分级机分选水量为2~3 m3/t入选料,受阻沉降机分选水量为7~8 m3/t入选料,但在设计的供水水量应大于分选水量的30%,以便生产时调整。同时要保证供水水压与水力分级机溢流面的压力差在0.06 MPa,与受阻沉降机溢流面的压力差在0.09 MPa。

3.4 磁选设备

硅质原料中的含铁物质是玻璃生产的有害杂质,考虑到平板玻璃硅质原料的生产成本,极少用浮选的方法,而主要是用磁选的方法。

在矿石破碎、磨矿的加工过程中,机械设备上的铁会被磨下,掺入到被加工的产物内,这类铁物质被称为机械铁,可用弱(中)磁场磁选机去除;有些硅质原料矿石会含有少量的强(中)磁性含铁矿物,也可用弱(中)磁场磁选机去除。通常使用的设备有顺流型或半逆流型筒式磁选机,磁感应强度在0.2~0.4 T。

有些矿石,如砂岩,它是一种沉积岩,在成矿过程中,混入少量赤铁矿、褐铁矿或其它弱磁性含铁矿物,须用强磁场磁选机去除,通常使用的设备有琼斯湿式强磁选机、立环脉动高梯度磁选机,磁感应强度在1.0~1.1 T。

在设计中要根据矿石的特性和产品质量要求,选择磁选设备。品质较好的硅质原料矿石,使用弱(中)磁场磁选机去除机械铁或强(中)磁性含铁矿物,其产品即可达到要求;对于需要使用强磁场磁选机选矿的,物料必须先经弱(中)磁场磁选机去除机械铁或强(中)磁性含铁矿物后,再用强磁场磁选机去除弱磁性含铁矿物。

弱(中)磁场筒式磁选机的磁系材料大都是永磁铁,其质量较差的易退磁,在使用一段时间后,设备的磁场强度下降,不能高效地去除机械铁或强(中)磁性含铁矿物,影响到产品质量;若流程中有强磁选作业,在分选时,由于剩磁作用,机械铁或强(中)磁性含铁矿物会堵塞分选室,影响生产能力和选别效果。因此,应选择磁系材料质量较好的磁选机。

4 结 论

a.完善的设计是硅质原料选矿厂建设的前提之一, 工艺流程确定和设备选型是生产线必不可少的重要环节。

b.在工艺流程确定和设备选型中,必须依据地质勘探报告和选矿试验报告。

c.在工艺流程指标确定和设备选择上要依据硅质原料矿石的特性、产品的特点,确定合适的指标,选择较为合理的设备。

摘要：介绍了在平板玻璃硅质原料选矿厂的设计过程中,工艺流程的确定以及设备选型的方法和要求。