林杭
中国石化达州天然气净化有限公司天然气净化厂 四川 达州 636150
摘要 目前，天然气净化厂散装硫磺采用集装箱火车运输的方式，为适应不同的市场需求，增设散料硫磺汽车装车口，硫磺由皮带输送机转运至装置的落料管下落至料斗，料斗下方的气动闸阀将硫磺卸至料斗下方移动的汽车车辆内。通过空车和重车的地衡称量，计算装车量。但在生产过程中，存在硫磺粉尘外溢、装车量无法精确控制造成超装或少装、装车效率低下等问题。通过研究一种快速定量装车技术，解决装车平台缺陷，实现散装汽车安全、高效、精确装车。
关键词 硫磺 汽车装车 快速定量装车技术 硫磺粉尘 粉尘浓度
净化厂散装硫磺采用火车汽车相结合的运输方式，火车装车系统较为完善，配套自动化齐全的装车系统，可以满足快速定量装车，而原设计并未配套散装硫磺汽车装车系统，为适应不同市场的需求，2010年增设临时散料硫磺汽车装车口，临时装车口设备未配套自动定量系统，无法实现快速、定量装车要求。装车采取地衡称量的老旧方式，超重卸料，未达到核定装载量进行补料，反复地衡称重进行多退少补调整。装车过程重复次数多，准确合格后方可汽车外输，与自动定量装车系统精度±0.1%相差甚远。
为了有效解决临时装车口装车效率低下、装车环境恶劣、计量精度低等问题，消除硫磺粉尘隐患，保障员工人身安全，有必要对现有的硫磺汽车装车技术进行优化和改进研究。
1 硫磺汽车装车技术现状
目前净化厂散装硫磺采用火车汽车相结合的运输方式，火车装车系统较为完善，配套自动化齐全的装车系统，可以满足快速定量装车，而原设计并未配套散装硫磺汽车装车系统，为适应不同市场的需求，增设临时散料硫磺汽车装车口，临时装车口设备未配套自动定量系统，无法实现快速、定量装车要求。装车采取地衡称量的老旧方式，超重卸料，未达到核定装载量进行补料，反复地衡称重进行多退少补调整。装车过程重复次数多，准确合格后方可汽车外输，装置存在效率地下、精度低、粉尘量大等问题。
2 快速定量装车技术研究
2.1 研究内容
通过优化现有快速定量装车技术，物料经上游皮带进入散装汽车装车楼缓冲仓，通过液压控制闸板放料至称重仓，根据车辆载重定量称重，称重完毕后，向下方汽车车辆内匀速卸载，实现散装汽车精确装车。最大装车能力700t/h，单次装车重量15～40t，单次称重精度0.1%。配套消防、给排水、电气等相应公用工程设施，考虑配料和装车过程中产生粉尘，采用干雾抑尘和水浴除尘系统，实现散装硫磺的连续、快速、精确、安全装车。
2.2 主要参数的选择
2.2.1装车效率
单辆硫磺货车标准荷载为35t，《固体工业硫磺储存输送设计规范》（SH/T3175-2013）要求装车速度不宜超过5min，计算可得装车最低效率要求为525t/h,设计选择控制在4min/辆以内，目标速度为20车/h即3min/车，新建装车楼装车效率为效率为600t/h，最大装车效率为700t/h。装车站间歇式工作按330天计算，每天有效工作时间定为6h，设备运行总时间为1980h，在600t/h装车能力下，一年内可完成120万吨散装硫磺装车。
2.2.2缓冲仓容积
装车站最大效率为700t/h,即来料速度确定为12t/min,以单次配重、卸料最大时间5min计算，可得最小有效容积为V1=12X5X1000/1044=57.5m3,设计取值60m3，考虑装车等待及配料、卸料缓冲时间和装置占地大小、高度，选取2倍最小容积量为缓冲仓有效容积120m3。
2.2.3称重仓有效容积
目前运输车辆最大载重为35t，设计选择最大称重40t，依照颗粒硫磺物料特性，松散颗粒密度为1044kg/m3,压实颗粒密度为1204kg/m3 ,故最大所需容积=40x1000/1044=38.3m3 , 选择缓冲仓有效容积为40m3。
2.3 关键技术的研究设计
2.3.1 液压插板控制技术
为保证缓冲仓精确配料和称重仓快速卸料，采用液压对开双插液压闸板阀。液压系统提供插板阀开关动力，由液压油泵、电机、冷却器、液压阀组、油缸、油箱、液压管线、组成。闸板阀由阀体、闸板、液压缸、紧固件、支撑滑块等组成，考虑工作环境腐蚀性较强，除支撑滑块外插板阀所有部件均为316L。闸板全关时物料泄漏率为0，闸板开关过程中运行平顺、柔和，关闭时不产生剧烈撞击。闸阀上设位置传感器，实时显示闸阀开和关闭位置。
2.3.2 精确配料控制技术
设计粗配料速度0.76 t/s、精配料速度0.38t/s，自动完成粗配、精配操作。输入装车预定量，开始配仓，粗和精配料同时全开，向称重仓快速配料，当配料重量与预定量相差5000kg时，粗配全关，精配继续全开配料，相差3000kg时，精配关至30%，开始精细配料，相差800kg时，精配料关至10%，相差60kg时，精配全关，完成精确配仓程序，称重仓经过上述配仓环节后，单次配仓误差小于300公斤。
2.3.3 称重重量可调节控制技术
针对车辆载重不一的问题，设计两组对开式液压闸板阀，研究闸板不同开度下的卸料量,形成定量称重可调节控制技术。
缓冲仓下设两组液压闸板阀，分别为粗配料闸板阀和精配料闸板阀，闸阀上设有位置传感器．显示闸阀开、关闭位置。粗配料闸板阀有开/关两个状态位，实现物料快速配仓，精配料闸板阀有全开、30%开度、10%开度、关4个状态位，实现精确配料。
设计一套独立PLC称重控制程程序，设计称重重量与设定标重差数控制方法，实现称重重量1～40吨输入调节控制，CPU冗余配置，主要控制回路AI/AO、DI/DO冗余配置。同时优化控制程序，实现一次配仓、静态称重、卸料独立控制，避免重复配料、重复卸料的误操作。
2.3.4 装车过程粉尘控制技术
散装汽车装车因受汽车型号不同、卸料车辆移动等因素影响，无法实现卸料密闭化装车。根据现场生产实际，装车口处产生大量粉尘。引入干雾抑尘技术，通过将气、水过滤后，以设定的气压、水压、气流量、水流量按开关程序控制阀打开或关闭，经管道输送至干雾箱中去，最终实现喷雾抑尘。通过对其控制实现水、气、电主管线与万向节总成的连接，并根据现场情况通过PLC控制实现各万向节总成分别喷雾，对卸料过程产生的硫磺粉尘进行有效捕捉。
2.3.5 密闭仓储空间快速除尘技术
根据散装汽车装车楼在装车过程中，物料下落，粉尘逸扬的特点，在缓冲仓、称重仓各设置一台水浴除尘器进行密闭除尘，含尘气体由入口进入后，较大的粉尘颗粒被挡灰板阻挡落下后被除掉，较小的粉尘颗粒随气流进入联箱，此时含尘气体经过送风管，以较高速度从喷头处喷出，冲击液面撞起大量的泡沫和水滴，进一步除去细小粉尘。净化后空气在风机作用下，通过第一道、第二道挡水板除掉。除尘器效率达到99%以上。
3 现场应用效果分析
散装硫磺汽车快速定量装车系统的完善，弥补了净化厂设计缺项，解决了汽车装车计量不准，重复过磅的问题；消除了临时装车口安全、环境上存在的隐患，避免了装车扬尘污染，保障职工良好的工作环境；实现散装硫磺自动、快速、定量、安全装车，满足生产需求；同时让硫磺外输方式多样化，更适应多变化的硫磺市场，对扩大硫磺销售、稳定硫磺市场都有积极促进作用。
4 结 语
本项目的实施符合经济发展的客观需要，符合天然气净化厂安全、环境管理的要求，对工作效率的提高有积极地意义，具有很好的社会效益。