封喜雷

（中國(guó)電子系統(tǒng)工程第四建設(shè)有限公司，北京 100070）

中藥渣出渣方案的優(yōu)化探討

封喜雷

（中國(guó)電子系統(tǒng)工程第四建設(shè)有限公司，北京 100070）

介紹了中藥渣出渣方案的設(shè)計(jì)過(guò)程，對(duì)方案中的運(yùn)渣車、輸送設(shè)備、提升設(shè)備、儲(chǔ)渣倉(cāng)等設(shè)備進(jìn)行對(duì)比選型，最終確定采用雙螺旋運(yùn)渣車、螺旋輸送機(jī)、管鏈輸送機(jī)和螺旋式儲(chǔ)渣倉(cāng)等設(shè)備，達(dá)到出渣方案的優(yōu)化設(shè)計(jì)，滿足客戶的生產(chǎn)工藝要求。

中藥渣；運(yùn)渣車；輸送機(jī)；壓榨機(jī)；儲(chǔ)渣倉(cāng)

出渣方案的設(shè)計(jì)條件：生產(chǎn)車間共三層，一層凈高為7 200mm，提取罐布置在一層的鋼平臺(tái)上，共16個(gè)罐布置成二排。處理物料為提取后的中藥渣，每罐排渣量約為2m3，密度為0.7～0.8t/m3，含水率為81％，要求處理后含水率降為70％左右。每排罐包括提取罐投料時(shí)間、排渣時(shí)間，清洗罐底蓋時(shí)間、運(yùn)渣時(shí)間和排渣時(shí)間總共為180min。按此要求設(shè)計(jì)出渣方案并進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。

1 提取車間藥渣出渣方案的確定

根據(jù)廠房條件，確定出渣方案是提取后的中藥渣經(jīng)提取罐排渣門排到運(yùn)渣車?yán)?，運(yùn)渣車沿著軌道運(yùn)行到指定排渣位置，把藥渣送到輸送機(jī)里進(jìn)行輸送，經(jīng)輸送機(jī)把藥渣運(yùn)送到壓榨機(jī)里進(jìn)行壓榨脫水，壓榨后的藥渣被排入提升機(jī)里，藥渣經(jīng)過(guò)提升進(jìn)入儲(chǔ)渣倉(cāng)進(jìn)行儲(chǔ)存，當(dāng)運(yùn)渣卡車停在接渣位置后，渣倉(cāng)進(jìn)行排渣裝車，待車裝滿后運(yùn)到指定場(chǎng)地進(jìn)行處理。

2 出渣方案中運(yùn)渣車確定

2.1 三種運(yùn)渣車性能對(duì)比

運(yùn)渣車的主要功能是接渣和運(yùn)渣，接渣的過(guò)程中不允許有藥渣排到車外，在運(yùn)渣的過(guò)程中不允許有漏液現(xiàn)象發(fā)生，排渣速度應(yīng)滿足工藝要求。運(yùn)渣車有三種型式供選擇，第一種為翻斗式運(yùn)渣車，如圖1所示；第二種為單螺旋運(yùn)渣車，如圖2所示；第三種為雙螺旋運(yùn)渣車，如圖3所示。三種運(yùn)渣車運(yùn)渣性能對(duì)比如表1所示。

圖1 翻斗式運(yùn)渣車Fig.1 Tipping bucket type slag trucks

圖2 單螺旋運(yùn)渣車Fig.2 Single screw type slag trucks

圖3 雙螺旋運(yùn)渣車Fig.3 Double screw type slag trucks

三種運(yùn)渣車各有優(yōu)缺點(diǎn)，因?yàn)樘崛≤囬g不允許運(yùn)渣車在運(yùn)輸藥渣的過(guò)程中有漏液的情況發(fā)生，翻斗式運(yùn)渣車不能滿足使用要求。單螺旋式運(yùn)渣車的軌道安裝位置在地面上，其突出地面部分不容易清洗，很容易有細(xì)菌滋生，提取車間不允許采用。所以經(jīng)過(guò)運(yùn)渣車性能的綜合對(duì)比，最終采用雙螺旋式運(yùn)渣車，軌道安裝在鋼平臺(tái)的支腿上，這樣可以保持地面的整體平整，便于清洗，運(yùn)渣過(guò)程中無(wú)滴漏液的情況發(fā)生，能夠完全滿足運(yùn)渣生產(chǎn)要求。

表1 運(yùn)渣車性能對(duì)比Tab.1 Comparison of performance of the slag trucks

2.2 提取罐組排除藥渣時(shí)間的計(jì)算方式

2.2.1 運(yùn)渣車處理能力的計(jì)算

螺旋輸送量計(jì)算公式如式（1）[1]所示。

式中

Iv——體積輸送量，m3/h；

D——螺旋直徑，m；

n——螺旋主軸轉(zhuǎn)速，r/min；

s——螺距，m；

ψ——填充系數(shù)，無(wú)量綱；

C——傾角系數(shù)，無(wú)量綱。

本文D1=0.35m，n1=40r/min，s1=0.3m，ψ1=0.3，C1=0.8，得出Iv1=16.5m3/h。

所以，雙螺旋運(yùn)渣車的輸送量= 2Iv1=33m3/h ；處理每罐2立方藥渣時(shí)間為：t1=2×60/33=3.6min

提取罐排渣時(shí)間t2=1min、底蓋清洗時(shí)間t3=5min，處理每罐藥渣總時(shí)間為：t總1=t1+t2+t3=9.6min

2.2.2 運(yùn)渣車行走速度的計(jì)算

速度公式如式（2）所示。

式中 D——車輪直徑，m；

n——車輪轉(zhuǎn)速，r/min。

本文D2=0.3m，n2=12r/min，所以v=14m/min運(yùn)渣車從排渣位置運(yùn)行到接渣位置，再?gòu)慕釉恢眠\(yùn)行到排渣位置為一個(gè)工作過(guò)程。根據(jù)運(yùn)渣車行程及速度可以求出每排罐運(yùn)渣總耗時(shí)：t總2=11.5min。

2.2.3 實(shí)際每個(gè)罐的投料時(shí)間

共需要t總3=10min。這樣處理每排罐藥渣總耗 時(shí)：T總= 8t總1+ 8t總2+t總3=8×9.6+8×10+11.5=168.3min＜180min；滿足設(shè)計(jì)要求。

3 出渣方案中運(yùn)輸設(shè)備的確定

滿足密閉輸送要求的常用藥渣輸送設(shè)備有二種形式供選擇，第一種為螺旋輸送機(jī)，如圖4所示；第二種為管鏈輸送機(jī)，如圖5所示。

圖4 螺旋輸送機(jī)Fig.4 Screw conveyer

圖5 管鏈輸送機(jī)Fig.5 Tube chain conveyer

螺旋輸送機(jī)是一種用于短距離輸送物料[1]，螺旋輸送機(jī)主要由驅(qū)動(dòng)裝置、機(jī)槽、螺旋軸、螺旋葉片及濾網(wǎng)機(jī)構(gòu)等部分組成。濾網(wǎng)機(jī)構(gòu)由濾芯和外殼組成，下設(shè)排水口，排水口接下水管道，主要作用是在藥渣進(jìn)入壓榨機(jī)之前濾去大部分游離水。螺旋螺距由小變大，濾網(wǎng)機(jī)構(gòu)做成倒錐形，這樣能有效防止物料在輸送過(guò)程中成塊，本螺旋輸送機(jī)主要作用是將運(yùn)渣車的藥渣輸送到壓榨機(jī)里進(jìn)行固液分離。管鏈輸送機(jī)輸送物料是在密閉管道內(nèi)，以鏈片尾傳動(dòng)構(gòu)件帶動(dòng)物料沿密封的管道內(nèi)運(yùn)動(dòng)，主要結(jié)構(gòu)由驅(qū)動(dòng)裝置、鏈條、盤片、物料輸送管道、張緊機(jī)構(gòu)及支腿等部分構(gòu)成。當(dāng)水平輸送物料時(shí)，物料受到鏈片在運(yùn)動(dòng)方向一個(gè)推力作用，當(dāng)料層間內(nèi)摩擦力大于物料與管壁外摩擦力時(shí)，物料就會(huì)隨鏈片向前運(yùn)動(dòng)，形成穩(wěn)定的物料流。由于受藥渣含水量較多限制，管鏈輸送機(jī)在輸送過(guò)程中，尾部機(jī)箱會(huì)存大量的水分，嚴(yán)重影響軸承的使用壽命，所以最終確定輸送藥渣設(shè)備采用螺旋輸送機(jī)。根據(jù)上文螺旋輸送量計(jì)算公式（1）本文D3=0.4m，n3=40r/min，s2=0.3m，ψ2=0.3，C2=1，得出 Iv2=27m3/h。

4 出渣方案中壓榨機(jī)的確定

壓榨機(jī)主要結(jié)構(gòu)由動(dòng)力系統(tǒng)、擠壓螺旋、液壓機(jī)構(gòu)、集水槽、篩筒及罩子等部分組成，如圖6所示。工作原理是藥渣由進(jìn)料口進(jìn)入螺旋槽內(nèi)進(jìn)行輸送，在壓榨機(jī)擠壓段進(jìn)行擠壓去水，擠壓力靠螺旋葉片提供的向前推力和液壓機(jī)構(gòu)推動(dòng)排渣門給藥渣提供的阻力的共同作用，把藥渣中的水分?jǐn)D壓出來(lái)，擠出的水分通過(guò)集水槽進(jìn)行收集，然后排到指定位置，為了方便下一級(jí)輸送，在壓榨機(jī)出口設(shè)置碎料機(jī)構(gòu)。本機(jī)最大工作壓力為7MPa，擠壓后藥渣含水率在50 ％～70 ％，根據(jù)上文螺旋輸送量計(jì)算公式（1）本 文 D4=0.62m，n4=16r/min，s3=0.3m，ψ3=0.45，C3=0.8，得出Iv=27m3/h，能夠滿足生產(chǎn)工藝要求。

圖6 壓榨機(jī)Fig.6 Presser

5 出渣方案中提升機(jī)的確定

提升機(jī)有三種方式供選擇，第一種為帶式輸送機(jī)，如圖7所示；第二種為斗式提升機(jī)，如圖8所示；第三種為管鏈輸送機(jī)，如圖9所示。

帶式輸送機(jī)是以膠帶、鋼帶、鋼纖維帶、塑料帶和化纖帶作為傳送物料和牽引工件的輸送機(jī)械。其特點(diǎn)是承載物料的輸送帶也是傳遞動(dòng)力的牽引件，這與其他輸送機(jī)械有顯著的區(qū)別[2]。主要結(jié)構(gòu)由電動(dòng)滾筒、皮帶、導(dǎo)正裝置、托輥、改向滾、壓輪及清掃裝置等部分組成。斗式提升機(jī)主要由承載構(gòu)件、牽引構(gòu)件、驅(qū)動(dòng)裝置、拉緊裝置、傳動(dòng)輪、拉緊輪、機(jī)架和罩殼等部分組成[4]。斗提機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是：橫截面上的外形尺寸較小，可使輸送系統(tǒng)布置緊湊；提升高度大；有良好的密封性[4]。主要用于垂直或傾斜時(shí)輸送粉狀、顆粒狀及小塊狀物料。因?yàn)槎肥教嵘龣C(jī)采用不銹鋼304鏈條作為牽引構(gòu)件，剛度不夠，使用過(guò)程中鏈條逐漸拉長(zhǎng)，一般三年就得換新的，否則影響使用，所以維護(hù)成本比較高。而管鏈輸送機(jī)結(jié)構(gòu)上文介紹過(guò)，和斗式提升機(jī)相比維護(hù)成本低，目前輸送的藥渣是脫水后的藥渣，不會(huì)在機(jī)箱積累大量的水，所以可以使用。三種輸送機(jī)輸送性能對(duì)比詳見(jiàn)表2所示，

經(jīng)過(guò)綜合對(duì)比，選用管鏈輸送機(jī)，選型號(hào)GL-250，處理量為28m3/h左右，滿足使用要求。

圖7 皮帶輸送機(jī)Fig.7 Band conveyor

圖8 斗式提升機(jī)Fig.8 Bucket elevator

圖9 管鏈輸送機(jī)Fig.9 Tube chain conveyer

表2 輸送機(jī)性能對(duì)比Tab.2 Comparison of performance of the conveyer

6 出渣方案中儲(chǔ)渣倉(cāng)的確定

儲(chǔ)渣倉(cāng)有二種方式供選擇，第一種為螺旋式儲(chǔ)渣倉(cāng)，如圖10所示；第二種為氣缸式儲(chǔ)渣倉(cāng)，如圖11所示。

圖10 螺旋式儲(chǔ)渣倉(cāng)Fig.10 Screw-type slag storage

圖11 氣缸式儲(chǔ)渣倉(cāng)Fig.11 Cylinder-type slag storage

螺旋式儲(chǔ)渣倉(cāng)主要由梯子、倉(cāng)體、攪拌機(jī)構(gòu)、螺旋輸送機(jī)構(gòu)及清洗裝置等部分組成。工作原理是通過(guò)控制箱按鈕，當(dāng)運(yùn)渣卡車到達(dá)倉(cāng)底需要加料裝車時(shí)，同時(shí)啟動(dòng)螺旋輸送機(jī)構(gòu)和攪拌機(jī)構(gòu)，藥渣通過(guò)攪拌機(jī)構(gòu)不斷送入輸送螺旋槽內(nèi)，經(jīng)過(guò)螺旋輸送機(jī)構(gòu)出口落入車斗內(nèi)。氣缸式儲(chǔ)渣倉(cāng)主要由梯子、倉(cāng)體、排渣門、氣動(dòng)開(kāi)門機(jī)構(gòu)等部分組成。工作原理是當(dāng)運(yùn)渣卡車到達(dá)倉(cāng)底需要裝車時(shí)，通過(guò)按鈕給氣缸供氣，打開(kāi)排渣門，藥渣一次排入運(yùn)渣車內(nèi)，無(wú)法控制料量，很容易把藥渣排到地上，造成環(huán)境污染。由于氣缸式儲(chǔ)渣倉(cāng)的排渣門由兩扇門構(gòu)成，中間有縫隙，這樣在渣倉(cāng)內(nèi)儲(chǔ)存含水70％左右的藥渣時(shí)會(huì)有液體滴漏，而且清洗很不方便。而螺旋式儲(chǔ)渣倉(cāng)所有連接全部采用焊接，密封性好，倉(cāng)內(nèi)儲(chǔ)存藥渣時(shí)不會(huì)有液體滴漏。渣倉(cāng)頂部配有自動(dòng)清洗盤管，清洗方便，清洗后液體從渣倉(cāng)底部排液口排到下水道里，不會(huì)灑到地面上，保證環(huán)境清潔干凈。由按鈕可以隨時(shí)控制排渣量，保證藥渣不會(huì)排到車外。二種儲(chǔ)渣倉(cāng)性能對(duì)比詳見(jiàn)表3所示。

表3 儲(chǔ)渣倉(cāng)性能對(duì)比Tab.3 Comparison of performance of the slag storage

經(jīng)過(guò)綜合對(duì)比，螺旋式儲(chǔ)渣倉(cāng)具有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，最終確定選用螺旋式儲(chǔ)渣倉(cāng)，渣倉(cāng)容積為150m3，根據(jù)上文螺旋輸送量計(jì)算公式（1）本文D5=0.5m，n5=30r/min，s4=0.3m，ψ4=0.3，C4=1，得出 Iv=31m3/h。

7 結(jié)束語(yǔ)

出渣系統(tǒng)設(shè)備布置如圖12所示。

圖12 出渣系統(tǒng)設(shè)備布置Fig.12 Layout of mucking system device

本出渣方案針對(duì)用戶具體情況設(shè)計(jì)，與車間完美配合，對(duì)出渣系統(tǒng)中設(shè)備的合理選擇提高了系統(tǒng)工作運(yùn)行的合理性，以最佳方案幫助用戶解決藥渣的收集、運(yùn)輸、脫水及濕度控制等問(wèn)題。中藥渣的出渣系統(tǒng)能夠大幅度改善車間內(nèi)的工作環(huán)境，降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度，經(jīng)處理后的藥渣更便于運(yùn)輸和后續(xù)處理，是中藥生產(chǎn)企業(yè)的首選環(huán)保設(shè)備。

[1]王鷹. 連續(xù)輸送機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M]. 北京：中國(guó)鐵道出版社，2001.

[2]周濟(jì). 新型輸送機(jī)選型設(shè)計(jì)與制造、維修實(shí)用全書[M]. 北京：北方工業(yè)出版社，2006.

[3]編委會(huì). 運(yùn)輸機(jī)械設(shè)計(jì)選用與標(biāo)準(zhǔn)實(shí)用手冊(cè)[M]. 安徽：安徽文化音像出版社，2005.

[4]編輯委員會(huì). 運(yùn)輸機(jī)械設(shè)計(jì)選用手冊(cè) 下冊(cè)[M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1999.

Discussion of Optimization of Dreg Discharging Scheme for Chinese Medicine

Feng Xilei
（The Fourth Construction CO.LTD of China Electronics System Engineering, Beijing 100070）

In this article, the design of dreg discharging scheme for Chinese medicine was introduced. All of the equipment included in this scheme was selected, after type comparison, to use double screw type slag truck, screw conveyer, pipe chain conveyer and screw type slag storage. It has been proved that the scheme can meet the requirements of the user.

Chinese medicine dregs; slag truck; conveyer; presser; slag storage

R 283

：A

：2095-817X（2017）04-0046-005

2017-03-07

封喜雷（1977—），男，工程師，主要從事中藥藥渣處理設(shè)備及中藥提取設(shè)備的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)。