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0 前 言

目前，國內(nèi)涂料生產(chǎn)中要用到大量的粉料， 約占其原料的30%～40%， 且品種多樣。 這么多的粉料在生產(chǎn)過程中進(jìn)行人工投料勞動強(qiáng)度大， 會產(chǎn)生大量的粉塵，飛揚(yáng)的粉塵對工人的身體健康危害極大， 且污染其他正在生產(chǎn)和包裝的產(chǎn)品，直接影響到產(chǎn)品質(zhì)量， 也造成環(huán)境污染。

現(xiàn)在，一方面隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展， 全民綜合素質(zhì)的提高， 工人的健康意識逐步提升， 工人在工作選擇上更傾向于選擇低勞動強(qiáng)度和健康環(huán)保類的工種，對于部分高勞動強(qiáng)度的生產(chǎn)制造型企業(yè)來說， 逐漸面臨著用工難問題；另一方面， 隨著國家 “十二五” 規(guī)劃的實(shí)施， 對于涂料生產(chǎn)企業(yè)提出了更高的節(jié)能環(huán)保要求， 同時(shí)，將全密閉式一體化涂料制造工藝作為“十二五” 環(huán)保規(guī)劃目標(biāo)。逐步使用自動化生產(chǎn)替代人工操作已成為涂料行業(yè)發(fā)展的一個(gè)新的趨勢。

1 稱量配料輸送系統(tǒng)的引進(jìn)

為確保產(chǎn)品質(zhì)量，降低勞動強(qiáng)度， 改善現(xiàn)場工作環(huán)境， 提升公司形象， 各涂料生產(chǎn)企業(yè)都在盡力改善生產(chǎn)車間的條件，想盡辦法從源頭上解決生產(chǎn)環(huán)境粉塵污染嚴(yán)重、 工人勞動強(qiáng)度大等問題。隨著管道氣力輸送技術(shù)的發(fā)展， 徹底解決了粉料貯存、投料粉塵飛揚(yáng)及產(chǎn)品污染等問題， 并且廣泛應(yīng)用于橡膠輪胎、油墨、化工、 電力、 食品、 醫(yī)藥等行業(yè)， 但是在涂料行業(yè)卻鮮有應(yīng)用。

某化工集團(tuán)股份有限公司在準(zhǔn)備投資籌建上海新工廠時(shí)，綜合考慮了產(chǎn)品質(zhì)量、 生產(chǎn)效率、 人工成本及生產(chǎn)環(huán)境等多方面因素， 決定采用新的密閉式一體化生產(chǎn)工藝，將上海新工廠的乳膠漆生產(chǎn)作為試點(diǎn)項(xiàng)目。 結(jié)合目前國內(nèi)外涂料生產(chǎn)情況，經(jīng)過多次考察， 決定采用氣力輸送系統(tǒng)結(jié)合稱量工藝實(shí)現(xiàn)粉料的自動配料。

1.1 系統(tǒng)原理簡介 [1]

氣力輸送裝置分為吸送式和壓送式兩種。

吸送式采用羅茨風(fēng)機(jī)或真空泵作為氣源設(shè)備，氣源設(shè)備裝在系統(tǒng)的末端，當(dāng)風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)后， 整個(gè)系統(tǒng)形成負(fù)壓， 有管道內(nèi)外存在的壓力差空氣被吸入輸送管， 與此同時(shí)物料和一部分空氣便同時(shí)被吸入，并被輸送到分離器。 在分離器中， 物料與空氣分離。

壓送式是采用羅茨風(fēng)機(jī)或空氣壓縮機(jī)為氣源設(shè)備，并將氣源設(shè)備布置在系統(tǒng)的前端， 更適合于從一處向數(shù)處的分散輸送，以及長距離、 大容量的輸送。如圖1。

1.2 系統(tǒng)特點(diǎn)

從氣力輸送的輸送原理和應(yīng)用實(shí)踐均表明它具有一系列的優(yōu)點(diǎn)：

(1)輸送效率較高， 輸送管道能靈活地布置， 從而使工廠設(shè)備工藝配置合理；

(2)實(shí)現(xiàn)散料輸送， 效率高， 降低包裝和裝卸運(yùn)輸費(fèi)用；

(3)系統(tǒng)密閉， 粉塵飛揚(yáng)逸出少， 環(huán)境衛(wèi)生條件好；

(4)運(yùn)動零部件少， 維修保養(yǎng)方便， 易于實(shí)現(xiàn)自動化；

(5)能夠避免物料受潮、 污損或混入其他雜物， 可以保證輸送物料的質(zhì)量；

(6)可以進(jìn)行由數(shù)點(diǎn)集中送往一處或由一處分散送往數(shù)點(diǎn)的遠(yuǎn)距離操作；

(7)對于化學(xué)性能不穩(wěn)定的物料， 可以采用惰性氣力輸送。

用于工廠車間內(nèi)部輸送時(shí)，可以將輸送過程和生產(chǎn)工藝相結(jié)合， 這樣有助于簡化工藝過程和設(shè)備。

另外，自動配料系統(tǒng)能夠降低工人勞動強(qiáng)度， 減少工人誤操作，配料精度高， 產(chǎn)品均一性高， 產(chǎn)品質(zhì)量較容易控制。

1.3 系統(tǒng)配置

根據(jù)該上海工廠年產(chǎn)8萬t的生產(chǎn)能力以及5臺3～10 m 3 不等的分散缸的設(shè)備配置條件，經(jīng)過對生產(chǎn)能力和生產(chǎn)周期、 多個(gè)分散缸供粉需求的時(shí)序排布以及整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行能耗的計(jì)算，決定采用以空氣壓縮機(jī)為動力源的正壓、 密相的氣力輸送模式，實(shí)現(xiàn)一套稱量裝置供給5臺分散缸的粉料稱量、 輸送。 設(shè)計(jì)系統(tǒng)的整體配置如圖2所示。

1.3.1 工藝流程介紹[2]

通過人工解包方式將小包裝、噸袋包裝的原料在解包站1進(jìn)行解包， 雙壓送罐2交替壓送將原料送入到100m 3 的大儲倉4中貯存。 也可以通過原料槽車3直接對接到輸送管路5上， 將原料壓送到大儲倉中。

大儲倉中的物料，按照系統(tǒng)中設(shè)定的工藝配方的要求自動進(jìn)行稱量， 3臺大儲倉對應(yīng)1臺壓送秤6， 2臺壓送秤交替稱量和輸送。

稱量好的物料輸送到緩沖罐7中， 并在緩沖罐中進(jìn)行單批次物料總重量的校核。

緩沖罐中的物料按照系統(tǒng)設(shè)定的速度勻速送入到分散缸8中。

系統(tǒng)的二級輸送管路上單獨(dú)配置了1臺解包站9、 壓送罐10， 可實(shí)現(xiàn)大儲倉內(nèi)原料種類以外的其他原料的輸送，有一定的靈活性。

系統(tǒng)在解包投料位置和氣力輸送末端均設(shè)有高效除塵過濾裝置11， 避免粉塵泄漏污染環(huán)境。

1.3.2系統(tǒng)參數(shù)

5臺分散缸的生產(chǎn)周期均按照2 h/批次， 用粉量按照65%計(jì)算， 則系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力：一級氣力輸送能力20 t/h； 二級稱量、 輸送能力12 t/h。

按照該涂料的生產(chǎn)工藝需求，系統(tǒng)靜態(tài)稱量精度小于0.5%， 分散缸投料誤差小于1%。

1.3.3技術(shù)難點(diǎn)

通過對涂料行業(yè)目前生產(chǎn)狀況進(jìn)行調(diào)查及對生產(chǎn)原料的物性分析，發(fā)現(xiàn)制約自動配料系統(tǒng)在涂料行業(yè)推廣的瓶頸之一是黏性粉料的處理。 因?yàn)殁伆追哿叫。?黏附性強(qiáng)， 在輸送過程中極有可能造成管道的堵塞， 鈦白粉輸送一直是國內(nèi)外急需解決的一大難題。

針對在涂料行業(yè)黏性粉料處理的難題，結(jié)合多年在粉料配料輸送方面的經(jīng)驗(yàn)和專利技術(shù)， 對該套系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備進(jìn)行特殊處理，氣力輸送管道分段安裝壓力傳感器， 通過實(shí)時(shí)監(jiān)控管道輸送壓力開啟輔管閥補(bǔ)氣，既避免管路堵塞又能最大限度地降低能耗， 并且可以做到系統(tǒng)隨停隨啟，降低設(shè)備維護(hù)量。

經(jīng)過設(shè)備在生產(chǎn)中的實(shí)際使用，驗(yàn)證了這些技術(shù)的應(yīng)用可以解決鈦白粉等黏性物料在自動配料系統(tǒng)中對輸送管道的黏附、 堵管問題， 以及對于容器的黏附和起拱問題。

2 稱量配料輸送系統(tǒng)的使用效果

2.1 系統(tǒng)使用前后現(xiàn)場管理及操作情況對比 ( 見表 1)

2.2 生產(chǎn)能力分析

通過現(xiàn)場實(shí)測數(shù)據(jù)分析(見圖3)， 一級氣力輸送能力可達(dá)到28 t/h， 二級稱量、氣力輸送能力可達(dá)到14t/h， 超過了設(shè)計(jì)能力， 完全能夠滿足目前生產(chǎn)需要。

2.3 部分投資效益分析

2.3.1 節(jié)能

按年產(chǎn)8萬t生產(chǎn)能力計(jì)算， 系統(tǒng)使用后每臺生產(chǎn)時(shí)間可節(jié)約30%～50%(含配料、 投料時(shí)間)， 耗電量相對應(yīng)節(jié)約20%～30%， 提高了生產(chǎn)效率。

2.3.2環(huán)保

系統(tǒng)使用前，粉料投料基本上都是開放式投料，粉料四處飛揚(yáng)， 對于車間環(huán)境、工人身體健康都有很大的影響； 開放式投料每批原材料至少要浪費(fèi)1～2kg。 投料完成后工人需要清理現(xiàn)場，不管是人力成本還是生產(chǎn)效率都會受到影響。

系統(tǒng)使用后，以年產(chǎn)8萬t生產(chǎn)能力計(jì)算， 可節(jié)約原料浪費(fèi)至少3 t/a， 整個(gè)生產(chǎn)過程從解包投料到原料進(jìn)入分散缸都是密閉的環(huán)境，避免了粉塵飛揚(yáng)， 對于改善工人勞動環(huán)境， 減少職業(yè)病的發(fā)生起到了重要作用。

2.3.3倉庫利用率

年產(chǎn)3萬t左右的涂料生產(chǎn)企業(yè)， 粉料原材料約占地1 095.5 m 2 /月，使用大儲倉貯存物料， 可節(jié)約倉庫占地面積， 提高原材料總體周轉(zhuǎn)率， 提高倉庫的使用率。

2.3.4人力成本

系統(tǒng)使用前，以年產(chǎn)8萬t涂料生產(chǎn)企業(yè)為例， 一般需要4人以上來完成投粉工作，投料時(shí)間長， 勞動強(qiáng)度大。

系統(tǒng)使用后，只需安排1人專門負(fù)責(zé)原材料的解包及中控室的操作。部分粉料可利用槽車直接輸送到大儲倉內(nèi)， 節(jié)約了人工裝卸、倉庫到車間的運(yùn)輸和管理成本。 相比系統(tǒng)使用前，至少可節(jié)約2～3人完成生產(chǎn)工作。

2.3.5其他方面

系統(tǒng)使用后，生產(chǎn)自動化程度明顯提高， 生產(chǎn)數(shù)據(jù)可追溯， 配料更準(zhǔn)確， 產(chǎn)品質(zhì)量及均一性明顯提高，設(shè)備操作、 維護(hù)方便， 故障率低。

3 結(jié) 語

粉料配料輸送稱量系統(tǒng)已成功運(yùn)行了近1 a時(shí)間， 經(jīng)連續(xù)跟蹤調(diào)研表明，該系統(tǒng)可降低工人勞動強(qiáng)度， 改善工作環(huán)境， 提高生產(chǎn)效率， 提升產(chǎn)品品質(zhì)， 節(jié)能降耗環(huán)保， 提高涂料生產(chǎn)自動化水平， 有助于推動涂料生產(chǎn)的進(jìn)步和自動化進(jìn)程。

 

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