關(guān)鍵詞:造粒機(jī); 負(fù)荷; 方法; 實(shí)踐

1　提高造粒機(jī)負(fù)荷的緊迫性

     洛陽石化聚丙烯裝置1993年1月建成投產(chǎn),原設(shè)計(jì)能力5. 6萬t/ a,主要生產(chǎn)裝置有三套:設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力7. 0t/h的聚合裝置和7. 5 t/h的造粒裝置(設(shè)計(jì)最大負(fù)荷8. 5 t/h)以及18 t/h的包裝生產(chǎn)線。經(jīng)過多年來的技術(shù)創(chuàng)新、改造, 2006年聚合生產(chǎn)負(fù)荷達(dá)到11. 5 t/h,造粒負(fù)荷為9. 5 t/h,包裝生產(chǎn)線最大能力已經(jīng)達(dá)到25 t/h。聚合負(fù)荷11. 5 t/h,造粒負(fù)荷9. 5 t/h,正常情況下每天有48t粉料需要進(jìn)行人工卸料、碼垛等作業(yè),不但增加了生產(chǎn)成本,而且粉料的價(jià)格比粒料每噸低400元以上,每天近兩萬元的效益白白流失。造粒機(jī)原設(shè)計(jì)最大負(fù)荷為8. 5 t/h,經(jīng)技改后2006年已經(jīng)達(dá)到9. 5 t/h,負(fù)荷提高了11. 76%,繼續(xù)提高負(fù)荷有一定的難度,但面對(duì)日益激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng),必須降低自己的生產(chǎn)成本,實(shí)現(xiàn)公司效益的最佳化。因此,進(jìn)一步提高造粒機(jī)負(fù)荷已經(jīng)成為我公司重要的攻關(guān)課題。

2　提高造粒機(jī)負(fù)荷的方法探討

2. 1　造粒裝置概況
     造粒裝置的關(guān)鍵機(jī)組CMP - 230X - 9AW造粒機(jī),主電機(jī)功率1 900kW,由日本制鋼所制造,其輔助系統(tǒng)主要包括粉料下料系統(tǒng)、穩(wěn)定劑下料系統(tǒng)、熱油加熱系統(tǒng)、脫水干燥系統(tǒng)、成品粒料輸送系統(tǒng)及包裝系統(tǒng)等。其作用主要是將聚合裝置輸送過來的聚丙烯粉料,通過供料系統(tǒng)與各種穩(wěn)定劑一起送入造粒機(jī)進(jìn)行混合、熔融、擠壓、切粒;粒料通過干燥器和振動(dòng)分選器進(jìn)行分選;分選出的合格粒料輸送到成品料倉(cāng)進(jìn)行摻混;摻混均勻后再輸送到包裝生產(chǎn)線進(jìn)行包裝出廠。

2. 2　提高造粒機(jī)負(fù)荷的方法探討
                
     由于聚合裝置與成品料輸送、摻混、包裝系統(tǒng)的能力等相對(duì)空間都比較大,因此進(jìn)一步提高造粒裝置生產(chǎn)負(fù)荷的關(guān)鍵是提高粉料下料系統(tǒng)和造粒機(jī)的處理量。粉料下料系統(tǒng)主要設(shè)備是下料秤Z503。設(shè)計(jì)最大下料量9.5 t/h,目前已經(jīng)達(dá)到100%負(fù)荷運(yùn)行,因此必須首先進(jìn)行改造或更換; 而造粒機(jī)的負(fù)荷目前主要受主電機(jī)功率及齒輪泵電機(jī)功率的制約較大,而更新電機(jī)影響太大,費(fèi)用過高。依據(jù)對(duì)造粒機(jī)的認(rèn)識(shí), 2005年已經(jīng)改造一塊模板,使用效果較好,因此,只能繼續(xù)走模板改造的道路。

2. 3　最大理論值的計(jì)算
                
     根據(jù)造粒機(jī)組的使用情況,通過對(duì)各環(huán)節(jié)的比較,當(dāng)前造粒機(jī)組的最大負(fù)荷主要受主電機(jī)功率制約最大,因此通過主電機(jī)負(fù)載能力的計(jì)算就可以確定造粒機(jī)組的最大負(fù)載能力,為本次改造提供依據(jù)。
      造粒機(jī)生產(chǎn)能力達(dá)到設(shè)計(jì)最大能力8. 5 t/h時(shí),主電機(jī)的功率不大于1 400 kW,為額定功率的73. 68%;當(dāng)生產(chǎn)負(fù)荷達(dá)到9. 5 t/h時(shí),主電機(jī)的功率為1 490 kW,為額定功率的78.42%。由于負(fù)荷的提高會(huì)使效率下降,但在一定范圍內(nèi)效率不會(huì)低于82%。
      根據(jù)日本制鋼所的相關(guān)資料,造粒機(jī)在生產(chǎn)F - 401熔體指數(shù)為2. 43 g / ( 10min)時(shí),聚合物的捏合能Esp =0. 132 kW·h /kg。
      根據(jù)螺桿擠壓理論: Esp = Pvt /Q
      其中: Pvt ,為螺桿的輸入能量, kW; Q ,為機(jī)組的處理量即粉料與助劑之和, kg/h。
      所以: Pvt = Esp ×Q
      故: Pvt = P額×82% = 1 900 ×82% = 1 558 kW
      則: Q = Pvt /Esp = 1 558 /0. 132 = 11 803 kg/h
     由于電機(jī)余量、功率因數(shù)以及聚丙烯粉料指數(shù)的波動(dòng)等因素,一般影響在8%以內(nèi),因此:Qmax = 11 803 (1 - 8% ) = 11 803 ×0. 92= 10858 kg/h
      通過以上計(jì)算可知,主電機(jī)的安全負(fù)載可達(dá)到10 858 kg/h;因此,造粒機(jī)的最大生產(chǎn)負(fù)荷理論上可以達(dá)到10. 85 t/h。

3　提高造粒機(jī)負(fù)荷的方法與實(shí)施

3. 1　粉料下料秤的改進(jìn)方法與實(shí)施
3. 1. 1　粉料下料秤的改進(jìn)方法
     粉料下料秤原設(shè)計(jì)最大能力8. 5 t/h,經(jīng)過改造目前負(fù)荷已經(jīng)達(dá)到9. 5 t/h (最大) ,要進(jìn)一步提高造粒機(jī)負(fù)荷,首先是下料秤的下料量。經(jīng)過多方技術(shù)論證后認(rèn)為,可以采用提高計(jì)量秤電機(jī)頻率的方法擴(kuò)大電機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)范圍來達(dá)到擴(kuò)大計(jì)量秤稱量范圍的目的。此方法簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì),不增加設(shè)備投資。
3. 1. 2　方法實(shí)施
      2007年元月15日,在造粒機(jī)組上進(jìn)行實(shí)際試驗(yàn),當(dāng)粉料下料秤電機(jī)的頻率范圍由原來的0～55Hz調(diào)整到0～65Hz時(shí),下料秤負(fù)荷最大可以提高到11. 0t/h,能夠滿足造粒機(jī)擴(kuò)能后的需要。經(jīng)過近一年的連續(xù)運(yùn)行,該設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定、高量程范圍內(nèi)計(jì)量效果較好。

3. 2　造粒機(jī)模板的改造方法與實(shí)施
3. 2. 1　模板概況
                
     造粒工藝過程是指聚丙烯粉料及添加劑在造粒機(jī)體內(nèi)熔融、混合,從模板的模孔擠出后,立即被高速旋轉(zhuǎn)的切刀切成顆粒,這些聚丙烯粒料被切粒室的冷卻水帶走進(jìn)行分離干燥。
     造粒機(jī)模板形式為熱通道型,利用熱油進(jìn)行加熱。模板與切刀的接觸面是厚度為3. 0 mm的TiC硬質(zhì)合金環(huán)形表面(Φ 370 ×Φ250) ,環(huán)形面上有544個(gè)直徑為Φ 2. 3 mm的小孔規(guī)則的分布在合金板上。
3. 2. 2　改進(jìn)方法與依據(jù)
      我公司2005年已經(jīng)改造試用了一塊模板, 2005年7月8日開始試用,首次連續(xù)運(yùn)行126天,造粒機(jī)模板的流體通道擴(kuò)大10%,相同負(fù)荷條件下,生產(chǎn)同樣牌號(hào)的聚丙烯產(chǎn)品時(shí),主電機(jī)功率下降70～90kW;齒輪泵電機(jī)功率下降10～20 kW;切割機(jī)電機(jī)功率下降12kW[ 1 ] 。對(duì)于造粒機(jī)組來說,使用改進(jìn)模板在相同工況下主電機(jī)等主要?jiǎng)恿υO(shè)備功率降低,即相對(duì)提高了造粒機(jī)的處理量。根據(jù)推算,上述改造可以使造粒機(jī)負(fù)荷增加約0.5 t/h。因此通過模板流體通道擴(kuò)大的方法,進(jìn)一步提高造粒機(jī)負(fù)荷是有效可行的。
3. 2. 3　模板改進(jìn)方案確定
      原設(shè)計(jì)使用的模板為Φ 2. 3 ×544個(gè)模孔,其有效通過面積為2 259 mm2 ; 2005年一塊模板已改造為Φ 2. 4×580個(gè)模孔,有效通過面積為2 622 mm2。根據(jù)模板的實(shí)際情況,仍然有增加孔數(shù)、擴(kuò)大孔徑的余地,最大可擴(kuò)至Φ 2. 5×684個(gè)模孔,其有效通過面積為3 356 mm2 ;但綜合考慮造粒機(jī)組等各方面的實(shí)際情況,確定模板模孔為Φ 2. 5×624個(gè)較為合理,此時(shí)其有效通過面積為3 061 mm2 ,理論生產(chǎn)負(fù)荷可達(dá)11. 52t/h。另外,對(duì)熱載體容積、截面積深度、寬度等也進(jìn)行了不同程度的技術(shù)改造,以滿足增容后對(duì)模板熱容量的需要。
3. 2. 4　改進(jìn)方案的實(shí)施
     2007年2月,按上述計(jì)算結(jié)果與遼陽斯佳機(jī)械配件廠再次簽訂了新模板制造供貨技術(shù)合同。新模板到貨后于2007年5月30日進(jìn)行安裝試運(yùn)行,試驗(yàn)中,造粒機(jī)組順利通過了10.80 t/h的最高負(fù)荷連續(xù)24 h的考核試驗(yàn)。考慮到機(jī)組運(yùn)行的安全性,公司決定將造粒機(jī)負(fù)荷最高控制在10. 20t/h進(jìn)行長(zhǎng)周期試運(yùn)行,目前該模板已連續(xù)高負(fù)荷運(yùn)行半年以上。
      改造模板使用后,物料在造粒機(jī)筒體中的停留時(shí)間縮短4. 6s,其它與原工況基本相同,完全滿足各種助劑的技術(shù)要求。但為了消除改造后對(duì)物料熔融、混煉帶來的微觀影響,在實(shí)際操作中將造粒機(jī)筒體溫度提高5～10℃;切割機(jī)轉(zhuǎn)速提高50～100 r/min;其它輔助系統(tǒng)工藝參數(shù)根據(jù)生產(chǎn)情況也做了相應(yīng)調(diào)整。試運(yùn)行生產(chǎn)至今已過半年,各種牌號(hào)產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定,沒有出現(xiàn)任何質(zhì)量事故。

4　結(jié)論

     我們完全依靠自己的力量和國(guó)產(chǎn)的造粒機(jī)模板配件,取得了進(jìn)一步提高造粒機(jī)負(fù)荷攻關(guān)的成功。改造后造粒機(jī)組負(fù)荷由原來的最大9. 50 t / h提高到現(xiàn)在的10. 20 t/h高負(fù)荷運(yùn)行,已經(jīng)過半年多的連續(xù)運(yùn)行(目前仍在繼續(xù)運(yùn)行中),設(shè)備運(yùn)行平穩(wěn),產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定,說明造粒機(jī)組的進(jìn)一步擴(kuò)能改造取得圓滿成功。
造粒機(jī)運(yùn)行時(shí)間按照每年8 000h、每噸粉料與粒料的價(jià)格差按最低400元進(jìn)行計(jì)算,造粒機(jī)負(fù)荷提高后每年可直接增加經(jīng)濟(jì)效益為224萬元,可持續(xù)受益。本次擴(kuò)能改造設(shè)備投資僅增加一塊模板,價(jià)值25萬元(進(jìn)口配件報(bào)價(jià)180萬元人民幣) 。改造后半年即實(shí)現(xiàn)五倍多的投資回報(bào),效益可觀。