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配料仓设计

2022-08-26 来源:步旅网
配料仓的设计

目录摘要:

一、配料仓的功能特性

二、配料仓的结构、形状 1.仓的组成 2.仓体的形式

3.斗仓的形式(优缺点) 4.卸料口的位置、形状和尺寸 5. 料仓的壁厚确定

三、配料仓的设计 1.基本设计原则:

2.设计举例——20t/h饲料厂设计举例 ①饲料配方收集

②典型单体仓仓容的计算 ③基本仓仓容的确定 ④单体仓数量的配置 ⑤配料仓体积的计算 ⑥设计注意事项

四、配料仓的物料结拱及消除措施 1.形成原因 2.危害 3.破拱原理 4.具体方法

五、料仓要求及物料流动 (一)整体流动 (二)中心流动

六、配料生产工艺

配料仓的设计

一、配料仓的功能特性:配料仓是清理粉碎工段至混合工段中间仓,其功能是储存各种原料,按照配方要求在指定时间内向配料秤内准确供料。

二、配料仓的结构、形状

1.仓的组成:仓体和斗

2.仓体的形式(按结构形式分):

①矩形:可以联壁,当群体仓使用时可以使整个空间利用率增大。 ②圆形:单体仓使用时空间利用率高。 ③多边形:结构复杂,应用较少。

注:中间仓体的横截面积相关原则:max边长≤2.5,min边长≥1.2;4在同一工程中为了制作安装方便,料仓的便常规个不宜过多,一般两种规格。(参考书籍——《饲料工厂设计原理》P117)

3.斗仓的形式(优缺点) 斗仓形式 对称斗仓 优点和原因分析 高度小,易制作,用于流动性好的物料 不易阻塞结拱 能避免抽心结拱 缺点及注意事项 两边物料易向中间挤压,易阻塞 在斗仓倾角相同时仓体高度要增加 卸料口为长矩形,需全长采用卸料器,不方便 非对称斗仓 凿形斗仓 曲线斗仓 二次斗仓 有效防拱(原因:收缩率均一侧面制作曲线工艺复杂 适当,物料速度与阻力恒定) 有效防拱(在最易结拱处断面突然增大,物料压力减小呈松散状态从而防结拱) 要与进料口较大的给料器匹配使用,且二次斗仓高度应设置在最易结拱处(二次斗仓边长a,一次斗仓长度b,其比值Ⅰ.a<350mm,b/a=1.6; Ⅱ.350mm750mm,b/a=1.1 制作工艺复杂 鼻形斗仓 有效防拱(一侧仓壁突出使突出部下面靠近出口处物料松散从而防结拱) 注:料仓配置原则——根据物料特征定仓型,而且应保证你料仓内物料“全进全出,先进先出”,尽量避免结拱产生;

4.卸料口的位置、形状和尺寸 ①.卸料口位置:居中、侧边(偏心)、角部(偏心)三种(侧边及角部卸料可以在一定程度上破坏料流对称性,有利于防结拱);

②.卸料口形状:矩形、方形、圆形(卸料性能:矩形>方形>圆形)

③.出口尺寸——其是保证物料顺利卸出的重要参数,物料的顺利卸出还与斗仓倾角α以及出仓设备有关;

注:斗仓倾角α:斗壁与水平面夹角或者斗仓壁曲线各点切线与水平面的夹角;我国斗仓倾角α的经验数据:粉料≥45°、粒料≥65°;对于矩形或者方形仓,斗仓倾角α应以斗仓邻壁的倾角值为准。

④.出口尺寸的最小允许值确定:在饲料厂中、麸皮、秸秆、米糠和鱼粉等内摩擦系数很高,卸料口最短边尺寸a或者最小直径均采用较大值≥200mm,长边≥仓体相应边的1/4;

出口尺寸的最小允许值计算表格: 出口形状 矩形 方形 圆形 通用公式 计算公式 A=(1+n) (a+80)tanφ/2n A=k(a+80)tanφ d=4(1+sinφ)k1τ0/r·g A≥r(m+1)/fc 参数解释 φ-物料内摩擦角; tanφ-物料内摩擦系数; n-长边b与短边a之比; k-经验系数:经筛分粉料=2.6、普通物料=2.4; a-物料颗粒最大尺寸(mm); k1-安全系数1.5-2; r-物料容重; g-自由落体加速度; τ0初始剪切阻力(单位:Pa); m-出口形状系数:矩形=0、圆形=1; fc-物料密实强度 注1:物料内摩擦系数tanφ与初始剪切阻力τ0数据见参考资料《饲料加工工艺与设备》P14 表1-6; 注2:当长边a/短边b=1(即为方形口)时,由实验证明,圆形卸料口的卸料性能类似于同宽度的的方形口;

5. 料仓的壁厚确定:因为计算太过复杂,此处给出实际常用经验值,在实际应用时,常选用仓壁厚度为3-4mm钢板焊接,焊后去毛刺。(数据来源——《饲料工厂设计原理》P120)

三、配料仓的设计 1.基本设计原则:

①按照设计生产能力及饲料配方中各种粉、粒料原料使用的平均百分数及种类来计算仓容和数量;

②配料仓的总容积应保证4h连续生产; ③仓容计算公式:Vi=

Qepitik

式中:Vi——原料的单位体积质量(t/m3); Q——配合饲料厂的设计生产能力(t/h);

epi——几种原料出现在若干个配方中的平均百分数(%);

t——原料在料仓中的存放时间,取t=2h; γi——物料容重;

k——单体仓的有效仓容系数,取k=0.85。

④由公式得基本设计步骤:

a.生产配方的收集(了解物料的种类数量以及质量百分数); b.计算各原料在个配方中平均质量分数epi;

c.设定基本储存时间t(t=3)和有效仓容系数k(k=0.85);

d.确定典型原料的配比来计算典型单体仓仓容以此确定基本仓仓容; e.确定单体仓数量相应规格; f.计算总体积验算是否可行;

2.设计实例——20t/h饲料厂设计实例

①饲料配方收集:该饲料配方为畜禽饲料配方,来源网站:http://www.feed2008.com/;

配方见表: 序号 原料 配方一 配方二 配方三 配方四 平均配比 物料容重 1 55.2 57 65 59.1 0.75 玉米 — 2 34 30.5 25 10 24.88 0.56 豆粕 3 20 12.50 0.55 菜籽粕 5 — — 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 麸皮 稻草粉 米糠 次粉 草粉 鱼粉 添加剂 肉骨粉 贝粉 石粉 磷酸氢钙 预混料 食盐 盐酸赖氨酸 4.5 — — — — — — — — 1 0.47 — 0.3 — — — — 10 5 — — — — 1.12 — 0.75 0.36 0.05 4.5 — — — — 4 — — 0.55 — — — 0.5 — — 20 10 10 — — 2 1.7 — — — — — — 4.50 20.00 10.00 10.00 5.0 4 2.0 1.7 0.55 1.06 0.47 0.75 0.37 0.05 0.24 0.50 0.32 0.50 0.20 0.58 — 0.70 1.20 1.20 1.20 — 1.12 — ②典型单体仓仓容的计算:

依据配方中各原料配比,由表可知:epi>20%的原料有2种;10%≤epi≤20%的原料有4种;1%Qepit

ik 式中:Vi——原料的单位体积质量(t/m3); Q——配合饲料厂的设计生产能力(t/h);

epi——几种原料出现在若干个配方中的平均百分数(%);

t——原料在料仓中的存放时间,取t=3h; γi——物料容重;

k——单体仓的有效仓容系数,取k=0.85。

通过计算10种典型的配方,可知次粉的平均配比为9.5%

则有: V菜籽粕 =10.69 m³、V稻草粉=28.24m³、V米糠=14.71 、V次粉 =9.41m³;

③基本仓仓容的确定

由5%≤epi≤10%原料所在单体仓的仓容大小得:V基本仓=1/4(V菜籽粕 + V稻草粉+ V米糠+

3

V次粉)=13.42m

④单体仓数量的配置:针对已知的生产配方 ,计算出各种原料在各个配方中平均质量分数epi,并据 此将所涉及的原料分为 I 、Ⅱ、Ⅲ 3 类 (I 类>20%;5%<Ⅱ类<10%;Ⅲ类< 5% ),确定基本仓的规格和数目。将配料仓群的单体仓设定为一个基本仓仓容和半个 基本仓仓容的两种规格形式。单体仓的数量原则上以生产配方中所涉及的原料数为基础 ,I 类每种原料各配置 2 个基本仓;Ⅲ类原料各配给1个1/2基本仓仓容的单体仓;而 Ⅱ类原料各配给 1 个基本仓。另外 ,还需考虑配给 1~2 个基本仓作为备用仓 。根据以上设定的单体仓的规格和数量计算配料仓群 的总仓容。

具体配置如下:

epi>20%, 2种原料:4个基本仓;

5%≤epi≤10%, 4种原料 :4个基本仓;

1%≤epi≤5% ,6种原料:6个1/2基本仓,设计为小料仓; epi≤1%, 5种原料:2个1/2基本仓即可满足装料要求。 另配备2个1/2基本仓做回机料用仓。

有8个基本仓,10个1/2基本仓,一共18个配料仓。

⑤配料仓体积的计算

配料仓由上下两部分组成,上部为四面柱体、下部分为截头方锥体; 注:配料仓总高度一般占据生产车间一层楼高最好H=5.4m 根据公式:

A——四面体计算公式: V四面体=a1b1h

式中,V——四面体体积;

四面体

a1 b1——分别表示仓体的上部矩形的两个边长; h——仓体的高度(m)。

B——配料仓截头方锥体计算公式:

式中,V方锥体——中心对称截头方锥体体积(m);

a1b1——分别表示中心对称截头方锥体上部矩形的两个边长(m) ; a2b2——分别表示中心对称截头方锥体下部矩形的两个边长; h——中心对称截头方锥体的高度(m)

3

所以

Ⅰ.基本仓体积计算:确定——a1=2.1m 、b1=1.4 m 、 a2=b2=0.4m、 四面体高度h0=4.6、中心对称截头方锥体h1=0.9;

依据A和B给出的公式可以分别计算得:V四面体=a1b1h0= V基本仓=13.42m3 V方锥体=

h[a1b1+(a1+a2)(b1+b2)+a2b2]=1.14 m3 6 V总1= V四面体 + V方锥体 =14.56 m3

Ⅱ.(同理) 1/2基本仓总体积:确定——a3=1.6 、 b3=1.05、 a4=b4=0.4、中心对称截头方锥体h2=0.9 ;

依据A和B给出的公式可以分别计算得:V四面体 =7.73 m3 ;V方锥体=0.71 m3 ;V总2=8.44 m3 Ⅲ.综合Ⅰ和Ⅱ得 :

配料仓总体积 : V总= 8×V总1 + 10×V总2=8×14.56+10×8.44=200.88 m3

因为整体仓容理论上要满足4h 连续生产,设计为20t/h,故存料会有80t;取平均容重0.5t/ m3 , k=0.85, 所以 V理论=80/0.5×0.85=188.23 m3 ;因为V总> V理论; 所以设计满足要求.

⑥设计注意事项:

a.为保证料仓料斗倾角大于70°以避免粉状物料在料仓内结拱,料斗采用大卸料口偏心卸料,卸料口位置依照需要而定,同时每个料仓斗都配备气锤以备不时之需。,但其采用大卸料口偏心卸料可在一定程度上缓解结拱问题,同时料仓斗配备气锤,在结拱时可以气动强行破拱,因此可以保证生产的顺利进行。

b.中间仓的仓顶应设置进入孔和排气装置,入孔尺寸为500×500mm即可;排气装置的设置应便于排湿、防尘。排气装置可以使通风除尘装置,仓群组可以共用一套排气装置,并在仓壁上端开设互通通道;

c.为满足料仓的刚度要求,应在仓内外设置加强筋。

四、配料仓的物料结拱及消除措施

1.形成原因:主要因素有三点——物料储存时间的过长,水分增加导致物料结块;物料与仓壁的黏着作用;料仓的结构造型,导致物料无法顺利流通,局部会因为压力过大而结拱。

2.危害:破坏料仓工作的可靠性,导致物料流动中断,而且在破拱时物料塌下的瞬间还会

对仓壁产生很大压力,可能会造成仓壁破坏;

3.破拱原理:消除或者削弱料拱垂直截面的压力,减少物料之间、物料与仓壁之间的摩擦力上

4.具体方法:

a.增大斗仓卸料口尺寸,尽可能采用条形卸料口; b.增大斗仓壁倾角,是斗仓壁尽可能陡峭而光滑; c.采用非对称斗仓或者偏心卸料口;

d.改善仓壁材料或者内壁涂刷环氧树脂等光滑材料,以增强粉体流动性; e.减小仓体高度,采用浅仓以降低粉体压力; f.配料仓内嵌入改流体改善物料流动性;

g.安装振动、气力或者螺旋搅拌等强制性破拱设施。

五、料仓要求及物料流动

料仓设计时应满足以下三方面的要求:⑴能储存规定数量的仓料;⑵有足够的强度来承受料仓内物料所产生的压力以及外届自然环境可能施加在料仓上的力;⑶在从料仓卸料时,物料能够顺畅而均衡地从料仓出口流出,且出料速度均匀可控。

物料在料仓中的流动性,是料仓性能的一个重要指标。据目前归类总结,我们可以把料仓内物体的流动形式主要分为两种:整体流动和中心流动。 (一)整体流动

所谓的整体流动就是指:卸料时所有物料均向卸料口流动,不存在“死区”,料位均匀下降,卸料流动稳定均匀。理想的料流形态应为整体流动,这样保证了物料以先进先出的顺序均匀卸出,而且具有卸料速率稳定,卸料密度均匀,仓料储存时间基本一致等优点。

(二)中心流动

中心流动即卸料开始时,只有位于库顶的物料处于运动状态,位于四周的物料向中心滑动、下降,形成中心通道,只有中心部位的物料向卸料口流动,在该“流动区”以外的部分为流动“死区”。

1.中心流动主要特点:

①先进后出的流动顺序。因为仓壁附近的物料可能静止不流动,所以先进仓的物料有可能后出来。

②产生鼠洞。由于出现漏斗流,如果物料有足够的黏性,仓壁附近的物料就不会流出。 ③不均衡流动。漏斗流料仓中,四周的物料是靠超过物体本身的休止角而塌落下来的,所以卸料时是不均衡的,此外塌落料的冲击力会进一步压实料仓出料口的物料并使之结拱。

④涌流。如果所储存的物料粒度很细,塌下来时会气化,使其流动性能变得和流体一样好,从而由料仓出口涌出。

⑤分层。由于漏斗流料仓卸料时是中部和四周的物料不规则地交替流出,料仓加料时形成分层问题。

下图

为整体流动、中心流动及结拱的示意图。

2.影响物料流动性因素主要有两点:物料性质和料斗形状。

①物料性质是影响料仓流动性的最主要因素,具体有下列几个方面:⑴稳定流动时物料与内壁的摩擦系数;⑵物料与仓壁的静摩擦角;⑶压实性,与料仓内储存物料的高度有关;透气性,如果物料颗粒很细时,物料透气性变差,物料在仓内形成负压,在料仓出口处形成结拱。

②.料斗形状的影响主要体现在料斗倾角、料斗大小和料斗形状三方面:⑴料斗的倾角大,料流的速度较快,流动的形态主要是整体流,当料斗的倾角较小时,料仓流出的速度也较慢,尤其是靠近仓壁处速度可能为零,形成中心流动;⑵料斗的出料口越小,料仓的流速也越小,并有可能结拱,料仓下部接近料斗处结拱也会越严重;⑶料斗出口的形状也是影响物料流动性的一个因素,圆形的出口比长方形出口更容易结拱。

六、配料生产工艺

目前最常见的配料生产工艺有三种形式 1.一仓一秤:(1)概念:在8-10个配料仓的小型饲料厂每个配料仓下面配置一台秤,秤量可以不同,(2)工作特点:作业时各台秤独立完成进料,称量和卸料的配料周期动作;优点是配料周期短、准确度高;缺点是设备多、投资大、使用维护较复杂;

2.多仓一秤:(1)概念:在6-10个配料仓的小型饲料厂配料仓下仅配置一台配料仓;(2)工作特点:各配料仓依次称量配料,配料周期相对较长;缺点是造成配料周期比混合周期长导致生产效率降低,配比(5%-10%)的原料称重误差增大,降低产品质量和增加生产成本;

3.多仓数秤(主要是多仓双秤和多仓三秤):其适用于12-16及16-24个配料仓的中、大型饲料厂;优点是大称量用大秤,小称量用小秤,可以提高配料准确度,同时也增加了该直接配料的原料品种和数量(小秤的最大称量为大秤最大称量的1/4);第二大小秤同时配料可以缩短配料周期

注:多仓三秤是在多仓两秤的基础上增加一台预混和载体的定量秤,其余工艺相同,九星 饲料厂选择的是——多仓双秤配料生产工艺。

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