面粉生产线设计节能降耗研究

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电力成本是面粉生产企业重要的可变成本之一，其总额随着产量的增加而增加，在面粉产品总成本中占有较大比例。以一个年处理10万吨小麦的面粉厂为例，假设从立筒库到打包整个工段吨粉电耗为80kW•h，电费以1元/kW•h，出粉率按75%计，则每年工艺消耗的电力成本为600万元。随着面粉厂自动化水平不断提高，制粉工艺流程的日趋复杂，新型粮机设备的不断涌现，用电设备越来越多，电耗自然也随之增加。面粉厂的电耗主要包括生产工艺流程的消耗、办公及车间照明用电消耗和各种损耗三个部分。其中，工艺流程的电力消耗占总用电负荷的80%以上[1]。因此，在工艺流程和设备选型等方面做好节能降耗工作，企业可以实现长时间降本增效，提高其产品市场竞争力，所以意义很大。本文主要探究面粉厂工艺设计中采取节能降耗的一些措施，供同行参考。

1清理工段

1.1用重力式配麦器替代容积式配麦器。面粉厂常用的配麦设备形式有重力式和容积式两种，重力式配麦器具有精度高、适用性强、可实现连续在线控制物料的流量等特点。但与容积式配麦器相比，其结构复杂，价格高，出于成本考虑，以前的面粉厂在净麦搭配时大多采用容积式配麦器。但容积式配麦器配备的功率要远高于重力式配麦器，以国内面粉厂常用的HMP-40F型重力式配麦器和TPLR30型容积式配麦器作比较，前者的功率大约45W，后者的功率一般为0.75kW，同样的工作时间，后者的电耗是前者16倍。1.2用锥底脉冲除尘器替代平底脉冲除尘器。面粉厂常见的脉冲袋式除尘器有平底和锥底两种形式，平底脉冲依靠底部的弧形刮板将反吹落下的粉尘推向设置于下箱体圆周的关风器内，由关风器将粉尘排出；锥底脉冲的反吹粉尘直接落入下锥体关风器内。平底脉冲的刮板动力和关风器动力一般是分别配备，刮板功率大约1.5kW，关风器的数量和功率因脉冲型号不同而异，130筒及以上的脉冲一般设置两个关风器。采用锥底脉冲可以省去刮板的动力配备，对于大型号的脉冲还可以省去一个关风器的动力配备。一个面粉厂从原粮接收、清理、制粉到面粉后处理整个工段的脉冲数量总计有20台左右，使用锥底与使用平底脉冲相比较，保守估计装机容量可以节约30kW。1.3优化风网管件选用和参数的设计。流体在管路的进口、出口、弯头、阀门、扩大、收缩等局部位置流过时，其流速和方向都会发生变化，且流体受到干扰或冲击，使涡流现象加剧而消耗能量[2]。在除尘风网的设计过程中，三通、弯头、蝶阀、变形件等局部管件是少不了的。局部阻力的大小与管件的形状直接相关，在满足粉尘控制要求的前提下应使管件边界变化缓和，流通截面的收缩或扩大不宜太大，尽量减小局部阻力。对于三通，一般选用夹角为30°或45°的三通，在空间允许的情况下，应优先选用30°夹角的三通[3]。弯头的设计，关键是中心半径参数的选取，对于D≤200mm的弯头，中心半径一般选取R=200mm；对于D＞200mm的弯头，中心半径一般选取R=D。

2制粉工段

2.1用诱导式接料替代水平提料。制粉工段高压风网提料的总压损由物料输送部分的压损和尾气净化部分的压损组成。物料输送分为水平和垂直输送，水平输送时除需要克服物料自身的重力外，还需要使物料加速，而垂直输送时只需要客服物料自身的重力[4]。因此，水平输送的风速通常会比垂直输送的风速大2~4m/s[5]，沿程阻力正比于流速的平方而急剧增大，电耗也就随之增加。所以，在空间允许的情况下，从磨粉机出来的物料提升应尽量采用诱导式接料，减少水平提料。2.2使用在线添加系统，减少面粉进出仓次数。对于添加剂种类少的通用粉，建议在粉收集绞龙上设置在线添加系统，使从制粉工段出来的面粉可以直接进入打包仓，减少配粉工段的动力消耗。如浙江某面粉厂，在启动仓旁设计了一个淀粉仓，仓下设置称量设备，可以根据设定的添加量向粉收集绞龙中连续添加淀粉，从粉绞龙出来的面粉直接进入打包仓进行打包。

3面粉的后处理工段

3.1多使用机械输送，减少正压输送。由于具有长距离运送、管道布置灵活、可以实现多点卸料、无残留等优点，现代面粉厂面粉分配进仓大多采用正压输送的方式。但与机械输送相比，正压输送的缺点是电耗大，而且要配备与罗茨风机匹配的尾气处理系统。随着粮机设备制造技术的不断发展，粉刮板已经可以做到无残留，也出现了粉体专用的圆底型提升机，并可进行脱卸清理。因此，对于粉仓数量少、面粉进出仓系统简单的面粉企业，建议采用机械输送的方式。3.2仓顶吸风采用气密性蝶阀。为了日常生产和管理的灵活性，面粉厂时常出现一种粉需要进多个仓或一个仓有多种粉进入的现象，每个粉仓顶的吸风管上都设有气动蝶阀，当粉压运进入某个仓时，与之相对应的气动蝶阀自动打开，其余粉仓的气动蝶阀则自动关闭。出于成本考虑，现在面粉厂大多使用的是普通气动蝶阀，气密性较差。为了保证除尘效果，风网计算时每个气动蝶阀一般会考虑1~2m3/min的漏风量，选取的风机功率也会相应增大，甚至会大一个型号。建议条件允许的情况下，粉仓顶尽量使用气密性蝶阀以减少漏风。3.3减少或取消基础粉仓。面粉厂为了降低工人的劳动强度，打包工段一般都考虑白班打包、夜班休息。夜班生产的面粉暂存在基础粉仓内，待到白班打包工上班时再将面粉从基础粉仓倒入打包仓进行打包或倒入配粉仓进行配粉，倒粉过程直接增加了电耗。根据笔者经验，一条产量为20t/h倒粉的压运线，出仓绞龙、罗茨风机、正压关风器、除尘脉冲、除尘风机的功率大约分别为3、75、1.5、1.5、7.5kW，合计88.5kW。现在全自动打包机已经应用在面粉厂中，面粉全自动包装机对面粉进行自动上袋、自动称量、自动包装、自动折边缝口、自动喷码、自动输送的全自动包装过程，真正实现了无人化操作，从而可以实现跟班打包。因此，新设计的面粉厂可以考虑减少或取消基础粉仓，将原基础粉仓的位置设计成配粉仓，减少从基础粉仓到配粉仓的倒粉过程。

4结语

节能降耗是面粉企业的一个永恒话题，工艺设计作为一个系统工程，在降低电耗方面必须注重细节设计，既要考虑现代化、自动化、智能化，也要综合考虑企业运行成本和经济效益，能节省的节省，不断采用节能新技术，做到不浪费。在工艺设计时要确定合理、简捷的工艺流程，杜绝物料的迂回处理，减少重复输送或提升；在设备选型上尽量选择能效高、传动效率高的机械设备；在动力配备上选取合适的保险系数，避免“大马拉小车”。当然，影响面粉企业电耗的因素还有很多，如电气控制设计、设备运行状况、公司管理制度、员工素质等，所以都必须做好。

参考文献

［1］邓遵义，王秀霞.面粉厂电耗构成分析及节能措施［J］.粮油加工，2007（7）:68-69.

［2］姚玉英.化工原理（上册）［M］.天津:天津大学出版社，2003.

［3］吴建章，李东森.通风除尘与气力输送［M］.北京:中国轻工业出版社，2009.

［4］申晓燕，张义.面粉厂负压提料系统能耗对比分析［J］.粮食与饲料工业，2007（09）:11-12.

［5］刘四麟.粮食工程设计手册［M］.郑州:郑州大学出版社，2002.

作者:梁万礼 张见 恽利军 吴孟桦 孙祖林 单位:1.无锡中粮工程科技有限公司 2.天津天丰泽田生物科技有限公司