薯干仓储设计方案探讨

林长骏 丁伟军 石荣华

(中国石化集团上海工程有限公司，上海 200120）

1 我国燃料乙醇行业目前的状况及原料仓储现状

2008年我国汽油表观消费量达到6342.7万t，同比增长了14%，为了满足国内日益增长的能源需求，国家加大了以非粮原料生产燃料乙醇的力度。国家《生物燃料乙醇及车用乙醇汽油“十一五”发展专项规划》及国家发展和改革委员会二○○八年三月公布的《可再生能源发展“十一五”规划》,坚持“因地制宜，非粮为主”的原则，鼓励以薯类、甜高粱茎杆等非粮生物质为原料的燃料乙醇生产，到2010年全国增加非粮原料燃料乙醇年利用量200万t。目前，国家实施在重点薯类种植区，发展以薯类作物为原料的燃料乙醇的政策[1]。

我国燃料乙醇仅布点5家，至2009年，全国燃料乙醇生产能力达到122万t/y，已实现年混配1220万t燃料乙醇汽油的能力。其中黑龙江华润乙醇有限公司10万t/y、吉林燃料乙醇有限公司30万t/y、河南天冠燃料乙醇有限公司30万t/y、安徽丰原生化股份有限公司32万t/y和广西中粮生物质能源有限公司以木薯为原料的20万t/y的燃料乙醇生产装置。

表1 现有燃料乙醇企业一览表

上述的大型燃料乙醇生产企业所需的原料年耗量约50～100万t，由于原料的品种和性能差异性较大，国内以玉米为原料生产燃料乙醇的原料仓储方式一般采用钢板立筒仓储存，技术先进性较高，而以薯干为原料生产燃料乙醇的原料仓储方式多采用平房仓储存，所耗劳动力较多。

以薯类为原料的燃料乙醇生产装置经济规模控制在10～20万t/y，日需薯干约为1000～2000 t/d，生产企业一般考虑7～10天的薯干用量，共需储存薯干7000～20000 t。由于薯干原料流动性不畅，堆密度较低，易造成搭桥现象，且粉尘较多，易霉变生虫，如何解决好薯干原料的仓储和转运是企业生产水平和管理水平重要指标之一。

2 以薯干为原料仓储方案探讨

国内常用的薯干原料仓储方式有如下三种：平房仓储存、袋装储存、立筒仓储存，但这几种仓储方式各有不足。

(1)平房仓储存需要装载卸料车，由于每天物料输送量较大，造成装载车运输车次频繁，易出现操作安全性问题及汽车尾气污染；平房仓储存物料属于一种敞开式储存，易出现书虱等虫害[2,3]、鸟害及造成粉尘和空气污染并危及生产人员的健康和安全；需要较大面积的平房仓库，按10万t / y燃料乙醇规模计，约需贮存面积为7200～10000 m2（未计入辅助生产面积和装载机输送车道面积）。

(2)袋装储存倒卸搬运过程中劳动强度较大，造成较大的人工成本，单位面积储存量很小；操作环境粉尘大，工作条件极为恶劣。总之，袋装储存方式占用场地极大，浪费人力，污染环境[4]。

(3)立筒仓多采用锥底形式，由于筒仓容量较大，筒仓落差大，原料分级严重，温差产生的结露和水分引起霉变；由于筒仓内摩擦角较大，难以自卸[4]，由于薯干流动性不畅，堆密度较低，立筒仓储存易造成物料搭桥和物料板结；不能确保物料出料顺畅。

国内燃料乙醇企业的薯干储存方式主要采用第一种平房仓储存，进入工厂感到占地面积大、劳动强度大、机械化水平低、粉尘问题较为严重。而国外针对流动性不佳的物料采用一种称为带主动出仓系统的混凝土立筒仓储存方式，具有工艺性能稳定、劳动强度低等优点。

主动出仓系统安装于平底的钢筋混凝土结构立筒仓仓底， 立筒仓直径范围为6至32 m，可适用于仓内物料高度高达30 m，体积为5000～20000 m3的立筒仓内。主动出仓系统设备由螺旋绞龙（绞龙叶片上安装有刀片）组件，中心旋转组件，自转装置组件，公转装置组件（含轨道），液压站、电气控制箱和电气保护装置等组成。螺旋绞龙共有两个支点，一个在仓中心，另一个在仓壁轨道上，中间没有任何支撑轮或支撑点。螺旋系统在工作中不与仓底接触，螺旋绞龙设有背部护板，可以保护绞龙，并起到彻底出仓的作用。

当立筒仓内装有物料时，螺旋绞龙通过电机、变速箱驱动进行自转，将物料从仓壁输送至中心卸料口，然后经由立筒仓底部的输送设备输送到车间粉碎工序，绞龙叶片上装有特制的刀片，可以有效的对板结的物料进行切削、粉碎；绞龙自转的同时，公转装置会推动螺旋绞龙绕立筒仓中心进行公转，绞龙末端设有齿轮和轨道，通过驱动齿轮啮合轨道提供公转动力，公转装置的推动力使设备对物料有一定的压力，可以保证设备的产量和正常行走，绞龙的公转和自转运动可以使仓底部的物料保持松散，从根本上破坏物料搭桥的基础，从而有效避免物料板结与搭桥现象的发生。公转装置的速度与绞龙自转的速度通过PLC程序保持动态选择，即公转装置能够随阻力的变化而自动地调节快慢，避免驱动装置过载，出仓产量可以通过变频器控制变频电机进行调节，无需停机，操作简单灵活，并可以保证出仓产量均匀。通过主动螺旋出仓设备物料从立筒仓出料后，可直接通过输送带送至原料预处理装置。见图1，2所示：

图2 主动螺旋出仓系统示意图

主动螺旋出仓设备的最大输送能力可以达到500t/h，并可以通过变频控制调节出仓产量。可以在100%的产量的状态下连续工作7200 h以上，年工作天数可达300天以上。

3 预计效果

3.1 工艺方面

由于薯干流动性不畅，堆密度较低，易造成物料搭桥和物料板结，无法适用于立筒仓常规出料方式，而采用主动出仓系统可以避免物料结拱/搭桥，保证物料顺利出料和安全储存，并遵循先进先出原则，保证物料新鲜，不易劣变。混凝土立筒仓密闭性和保温性较好，可防止薯干原料成份破坏，从而保障了发酵生产过程中成熟醪浓度相对稳定。采用主动出仓系统的立筒仓储存方式可满足同时出仓进仓，出仓量可灵活调节，自动化程度较高，操作简便安全。

3.2 环境保护方面

带主动出仓系统的立筒仓储存方式可以避免平房仓储存的若干缺陷：仓库内不使用装载卸料车，从而避免了仓库内因物料转运引起的粉尘污染；由于采用全封闭、自动出仓操作，减少了储存过程中的虫害、鸟害和粉尘污染问题。

3.3 经济效益方面

由于筒仓占地面积小，约为平房仓库所需面积的1/5，从而节省了征地成本；但是目前国内尚未有主动出仓系统相关设备供应，需由国外进口，设备费用较贵。

表2 投资对比表

4 结论

目前燃料乙醇企业原料的仓储方式多采用平房仓库储存，虽然平房仓库工程造价较低，易于操作，但是工作环境较差，原料储存方式较为粗犷，而带主动出仓系统的混凝土立筒仓虽在投资方面有制约因素但在原料储存、环境保护等方面有充分优势，若能开发国产化，将大幅度降低该系统的工程造价，从而为流动性差的物料的仓储提供了一种更佳的选择方式。

参考资料：

[1] 国家发展和改革委员会. 《可再生能源发展“十一五”规划》，2008.

[2] 孟大明，高大平房仓储粮中常见的问题与处理意见.粮油仓储科技通讯，2003，1：52-53.

[3] 崔晋波，邓永学，王进军. 高大平房仓散装昆虫群落组成及结构分析. 粮食储藏，2005（6）：10-12.

[4] 刘金娜，刘鑫，李海龙. 酒精生产中原料简筒仓储存的应用及讨论. 酿酒，2008，35（5）：59-60.