无人值守水油相集中制备系统工艺设计

谢皆见　刘建华

(1.中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司；2.金属矿山安全与健康国家重点实验室；3.华唯金属矿产资源高效循环利用国家工程研究中心有限公司；4.马鞍山江南化工有限责任公司)



·材料·装备·

无人值守水油相集中制备系统工艺设计

谢皆见1，2,3刘建华4

(1.中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司；2.金属矿山安全与健康国家重点实验室；3.华唯金属矿产资源高效循环利用国家工程研究中心有限公司；4.马鞍山江南化工有限责任公司)

为减少某乳化制药厂乳化炸药生产线的在线操作人员数量，满足大产能生产线水油相材料的供应需求，将水油相材料制备系统与乳化制药工房进行分开建设，利用水油相材料一次复配、余料气动清扫工艺和信息化、自动化控制技术建成了无人值守水油相集中制备系统。在制药工房生产时，控制中心根据生产情况调节泵送水油相材料至制药工房的储罐中备用，既降低了生产劳动强度，又提高了生产效率和生产线的安全性。实践表明，该无人值守水油相集中制备系统工艺流畅，操作方便，效果良好。

乳化炸药无人值守集中制备工艺设计

我国现有的乳化炸药生产线的水油相制备工序大多与乳化制药工房联建[1-5]。随着生产线产能的增大，生产线在线人员应减少至5人以下，原有的生产工艺已难以适应国家政策与企业生产的要求，为此，有必要将危险等级较低的水油相材料的生产工序与危险等级高的乳化制药生产工序分开建设，形成水油相材料集中制备工艺系统，利用信息自动控制技术实现油相材料的稳定供应。

1　工艺流程

某乳化制药厂水油相集中制备工艺主要包括水相材料制备、油相材料制备、水油相材料输送和余料吹扫清理等工序。自动控制中心自动采集相关工艺参数信息，自动调节各设备、管阀的启停，使该类工序构成一个完整、有序、安全的工作系统(图1)。

1.1水相材料配制和液态硝酸铵

水相材料主要包括硝酸铵、硝酸钠和水，液态硝酸铵是指温度约120 ℃、浓度为88%～94%，可直接用于工业炸药产品生产的硝酸铵溶液。长期以来，我国工业炸药生产企业都采用固体硝酸铵生产膨化硝铵炸药和乳化炸药，该生产方式存在综合能耗高、破碎设备故障率高、维修运行费用高、生产粉尘和噪音大等缺点。使用液态硝酸铵可完全避免上述问题，并且可减化炸药生产工序，提高生产效率，降低生产成本，显著改善生产环境。硝酸铵水溶液由运输车直接泵入70m3的储罐中保温，将一定量的粒状硝酸钠通过破碎机及螺旋输送机送至水相溶化罐，溶化后泵入硝酸铵水溶液储罐中，一次完成复配，减少了重复操作，为乳化车间生产时水油相制备车间无人值守创造了条件。由控制中心根据工艺要求使用流量计和自动调节阀直接定量加水，减少了人为失误，提高了配比的准确性。

1.2油相材料配制

乳化剂、复合蜡等油相材料按一个溶化循环配比量计量后投入油相熔化罐，待熔化罐中的油相材料溶化后，启动搅拌装置，油相材料熔化至工艺要求的温度后停止搅拌，泵送至储存罐保温备用。

1.3水油相材料输送

储存于水油相储存罐内的水油相材料，已具备了乳化炸药的生产条件，在乳化制药车间生产过程中，自动控制中心自动判断乳化车间水油相储存罐的液位，判断水油相制备车间的水油相储罐是否需要放料及放料数量，并泵送至乳化制药车间储存罐，实现了动态管理，动态供料，保证了生产的连续性和稳定性。

1.4余料吹扫清理

由于物料管路输送距离长、拐弯多，因此每次输送物料后，管路中都会留存部分残余物料，残余物料若得不到及时处理，温度下降后便会堵塞管路，严重影响正常生产。目前，多数生产线残料处理仍采用人工方式，即在管路的低处加一个放空阀，操作人员用物料桶直接放空，再将物料返回储存罐内，现阶段物料管路正常、存料较多，大大增加了工人的劳动强度，此外，高温物料往返运送也增加了生产的危险性。水油相集中制备系统可根据现场情况，采用压缩空气吹扫物料工艺，即在物料的关键节点安装气动阀，通过管路引进压缩空气，由自动控制中心根据管中物料输送情况，发出指令，打开阀自动吹扫管路中的物料，实际使用表明，该工艺效率较高，安全性较好。

1.5自动控制系统

采用集散控制系统对乳化炸药连续生产线进行分散控制和集中管理，实现了对生产工艺参数和设备运行状态的数据采集与控制，包括对动态生产工艺流程图、回路控制棒状图、工艺参数报警画面、参数设定修改画面、历史数据趋势曲线等监控管理功能。控制系统对温度、压力、液位、配比流量等关键参数实行超限报警和紧急停车，以提高产品的质量及生产的安全性。

图1　水油相集中制备系统工艺流程

2　主要设备选型

2.1水相溶化罐

水相溶化罐(4 000L)主要用于加水和配制硝酸钠水溶液，溶化完毕后，由控制中心根据所需配料量直接开启放料阀门，泵送至液态硝铵罐中。

2.2液态硝铵罐

按照生产线的生产能力，水相储存罐选用 70m3液态硝铵罐，大容积的液态硝铵罐直接保证了生产线一个班次的生产，液态硝铵罐配有雨淋系统。液态硝铵罐的主要控制参数见表1。

表1　液态硝铵罐主要控制参数

2.3油相溶化及储存罐

按照生产能力选取相应的油相熔化罐及储存罐，其工艺控制参数为温度、液位和自动启停放料。

2.4水油相输送泵

水相输送泵选用转子泵，功率7.5kW，流量50m3/h；油相输送泵选用齿轮泵，功率5.5kW，流量4m3/h。

3　水油相集中制备工艺特点

(1)水油相材料一次复配。原生产工艺为硝铵破碎溶化储存多次复配，工作时间长，劳动强度大，产生的噪音和粉尘污染环境。水油相集中制备系统采用一次复配工艺，即根据生产线一个班次的生产能力，一次配出足够使用的物料，储存于物料罐中备用。由于液态硝铵的使用，足够的硝酸铵水溶液储存于硝铵罐中可使水相材料一次完成复配。油相材料由于含量小，故而也可实现一次复配，即将所有的复合材料，一次熔化，一次完成一个班次的配料工作。

(2)无人值守。在正常生产时，由控制中心根据生产情况，自动完成物料的输送、余料的清扫工作，仅需一名值班人员巡视即可，无需在线人员操作。

(3)余料吹扫工艺。相对于以往的手工放空余料工艺，水油相集中制备工艺采用压缩空气将管路中的余料吹压至乳化制药车间的水油相储存罐中，提高了生产效率和安全性(表2)。

表2　水油相集中制备工艺与原生产工艺比较

4　结　语

随着乳化炸药生产工艺水平和技术装备自动化水平的不断提升，生产线的自动化、无人化是未来发展的必然趋势，本研究以某乳化制药厂为例，对其无人值守水油相集中制备系统进行了工艺设计，该系统已于2016年1月通过相关评审验收，至今已生产炸药约3 000t，成效显著。在现有的条件下，对于单条生产线来讲，水油相集中制备系统增加了投资，减少了在线操作人员，降低了劳动强度，提高了生产线的安全性。

[1]汪旭光.乳化炸药[M].北京：冶金工业出版社，2008.

[2]姚普华.液态硝铵生产乳化炸药的技术与实践[J].现代矿业，2011(9)：117-1119.

[3]徐德安.液体硝铵直接应用于工业炸药生产的效益分析[J].爆破器材，2011(1)：32-34.

[4]张乃蛇.浅谈乳化炸药生产工艺及控制[J].广东化工，2010(4)：104-105.

[5]欧阳杉娟.乳化炸药生产工艺与控制的探讨[J].化工管理，2013(20)：11-12.

DesignofUnattendedWaterandOilPhaseConcentratedPreparationSystemProcessDesign

XieJiejian1,2,3LiuJianhua4

(1.SinosteelMaanshanInstituteofMiningResearchCo.,Ltd.;2.StateKeyLaboratoryofSafetyandHealthforMetalMines;3.HuaweiNationalEngineeringResearchCenterofHighEfficientCyclicandUtilizationofMetallicMineralResourcesCo.,Ltd.;4.MaanshanJiangnanChemicalIndustryCo.,Ltd.)

Inordertoreducetheonlineoperationpersonnelofemulsifiedexplosiveproductionlineofaemulsificationpharmaceuticalfactory,meetthelargesupplyrequirementofcapacityproductionlineofwaterandoilphasematerial,theconstructionofthewaterandoilphasematerialspreparationsystemandemulsifiedworkshopisseparated.Theunattendedwaterandoilphaseconcentratedpreparationsystemisbuiltbasedonthethewaterandoilphasematerialsofacompound,gasdynamiccleaningtechniqueofremainingmaterialsandinformatizationandautomationcontrollingtechnology.Intheproductionofemulsifiedworkshop,thewaterandoilphasematerialscanbetransportedtotankbypumpingbasedontheproductionsituations,so,itnotonlyreducesthelaborintensityofproduction,andimprovestheproductionefficiencyandthesafetyofproductionline.Theapplicationresultsshowthattheunattendedwaterandoilphaseconcentratedpreparationsystemwiththecharacteristicsofprocesssmootherandeasyoperation,theapplicationeffectisgood.

Emulsionexplosive,Unattended,Concentratedpreparation,Processdesign

2016-05-31)

谢皆见(1970—)，男，高级工程师，243000 安徽省马鞍山市经济技术开发区西塘路666号。