PAGEIVPAGE混合操作單元機械化、自動化設(shè)計指導(dǎo)方案目錄1混合形式分類 12混合形式 12.1氣-氣物料混合形式 12.2氣-液物料混合形式 12.3液-液物料混合形式 12.4液-固物料混合形式 22.5固-固物料混合形式 23混合操作方式 23.1氣-氣物料混合操作方式 23.2氣-液體物料混合操作方式 23.3液-液物料混合操作方式 33.4液-固物料混合操作方式 33.5固-固物料混合操作方式 34機械化、自動化操作要求 44.1間歇操作 44.1.1進(jìn)料 44.1.2出料 64.1.3混合過程 74.2連續(xù)操作 94.2.1進(jìn)料 94.2.2出料 94.2.3混合過程 104.3其他 105集中控制的要求 106典型混合單元設(shè)計方案 116.1某企業(yè)消石灰與水混合“機械化換人、自動化減人”方案。 116.1.1卸料至原料料倉 116.1.2粉料輸送與稱重 116.1.3工藝水計量與溫度調(diào)控 116.1.4配制乳液調(diào)控與出料切換 126.1.5混合系統(tǒng)機械化換人、自動化減人效果 12混合形式分類在化工生產(chǎn)過程中，經(jīng)常要通過混合機械設(shè)備將原材料、中間體、產(chǎn)品、副產(chǎn)品和廢棄物等各種物料進(jìn)行混合處理進(jìn)入到下一道工序，如：混合處理后進(jìn)入下一步反應(yīng)、后處理或制成品工序。這些機械混合過程就是將各種形態(tài)的物料混合均勻，有利于下一步反應(yīng)、處理或成品質(zhì)量穩(wěn)定。根據(jù)混合的物料形態(tài)不同，物料混合形式可分為氣-氣混合、氣-液混合、液-液混合、液-固混合、固-固混合等；按操作形式可分為：連續(xù)混合和間歇混合；按機械形式可分為：攪拌混合、管道混合、射流混合及強制循環(huán)混合等?；旌闲问綒?氣物料混合形式氣體與氣體物料的混合大多采用氣體混配器、管道混合器或噴射混合器，混合動力來自于風(fēng)機、壓縮機等。氣-液物料混合形式氣體和液體物料的混合一般采用噴射混合或加壓混合器，過程中往往伴隨著溶解吸收和反應(yīng)?；どa(chǎn)中的物料種類繁多、物化性質(zhì)各異，因此，氣液混合涉及設(shè)備種類較多，主要由液體加壓輸送泵、氣體加壓輸送泵、噴射器、氣體分布器、專用氣液吸收設(shè)備等。液-液物料混合形式兩種或兩種以上的液體物料的混合是最常見的物料混合形式，主要形式有：機械攪拌混合、強制循環(huán)混合與管道混合。機械混合是通過定量加料和機械攪拌來實現(xiàn)；強制循環(huán)混合是在混合容器中加入定量的物料，然后通過物料循環(huán)泵的強制循環(huán)，實現(xiàn)物料的混合；管道混合（靜態(tài)混合器）是同時向管道混合器中均勻定量加料，在管道混合器中通過折返湍流（通過內(nèi)裝扭曲形態(tài)的構(gòu)件）實現(xiàn)物料均勻混合。液-固物料混合形式兩種或兩種以上的液體、固體物料的混合是常見的物料混合形式，主要形式為：機械混合器，機械混合是通過定量加料和機械設(shè)備通過槳葉攪拌、高速剪切或機械研磨來粉碎、溶解或乳化物料，實現(xiàn)液固物料均勻混合。固-固物料混合形式兩種或兩種以上的固體物料的混合也是常見的物料混合形式，主要操作方式分為：連續(xù)混合和間歇混合，機械型式有：錐形混合機、犁刀式混合機、螺旋式混合機、行星混合機及無重力混合機等?；旌喜僮鞣绞?.1氣-氣物料混合操作方式氣體物料從上一單元經(jīng)管道進(jìn)入氣體輸送設(shè)備（如：壓縮機、風(fēng)機、羅茨或螺桿泵等）加壓，再經(jīng)控制閥調(diào)節(jié)、流量計計量輸送到氣體混合器，氣體在混合器內(nèi)構(gòu)件的作用下，產(chǎn)生折返湍流作用將氣體混合成均勻的二元氣或多元混合氣體，再進(jìn)入下一個單元。3.2氣-液體物料混合操作方式用機械設(shè)備（如：風(fēng)機、壓縮機、泵）將氣體和液體物料從上一單元經(jīng)管道及管件、控制閥調(diào)節(jié)、流量計計量進(jìn)入混合吸收或反應(yīng)設(shè)備，在混合設(shè)備內(nèi)采用噴射混合或加壓混合溶解吸收，此混合過程操作多為連續(xù)操作，通過配置多級串聯(lián)混合設(shè)備，控制進(jìn)料量和滯留時間達(dá)到混合均一和濃度的要求，經(jīng)在線檢測和控制閥控制后進(jìn)入下一單元。3.3液-液物料混合操作方式液體物料混合操作最為常見，將兩種或多種液體物料用機械設(shè)備（如：泵）從上一單元經(jīng)管道及管件、控制閥、流量計等設(shè)備，加入到混合設(shè)備中，啟動混合設(shè)備機械攪拌或強制循環(huán)泵，在機械作用下使混合物料產(chǎn)生不規(guī)則的流動，流動過程中液液物料互相混溶或乳化混合，通過對攪拌頻率、攪拌時間或循環(huán)時間的控制，使得液體物料混合均勻后放料控制進(jìn)入下一單元。3.4液-固物料混合操作方式液體、固體物料混合操作較為常見，一種或多種液體和固體加入混合設(shè)備，溶解混合或乳化混合的過程；液體物料經(jīng)機械設(shè)備（如：泵）從上一單元經(jīng)管道及管件、壓力表、溫度計、控制閥、流量計等加入到混合設(shè)備中；啟動機械混合設(shè)備，固體物料通過下料器、稱重單元、加料器等逐一或分批加入到混合設(shè)備中，通過控制機械頻率調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，控制混合攪拌強度和時間，達(dá)到溶解或乳化混合均勻的目的，經(jīng)在線檢測或取樣合格后控制放料進(jìn)入下一單元。3.5固-固物料混合操作方式粉狀、粒狀固體物料混合機械多為間歇操作，也包括兼有混合和研磨作用的機械，典型設(shè)備有：雙螺旋錐形混合機、雙螺旋混合機、雙螺帶混合機、無重力混合機、犁刀混合機、vh型混合機。用機械設(shè)備（如：下料器）將固體物料從料倉經(jīng)稱重模塊及加料器等加入到混合設(shè)備中，關(guān)閉加料口，啟動機械混合設(shè)備，固體物料在混合設(shè)備中在機械攪拌、重力及內(nèi)件的配合作用下做多方向、無規(guī)則運動，通過控制混合設(shè)備運行頻率、運轉(zhuǎn)方向和時間，達(dá)到混合均勻的目標(biāo)后卸料進(jìn)入下一工序。機械化、自動化操作要求4.1間歇操作間歇操作的機械化或自動化操作要求主要是對進(jìn)料、出料、混合過程等的控制。4.1.1進(jìn)料4.1.1.1氣體進(jìn)料（1）采用動量輸送設(shè)備（如風(fēng)機、真空泵、壓縮機等）向混合單元進(jìn)料，設(shè)置流量計和自動控制閥，流量與自動控制閥、動量輸送設(shè)備聯(lián)鎖，實現(xiàn)遠(yuǎn)程自動控制。動量輸送設(shè)備，如風(fēng)機、真空泵等采用遠(yuǎn)程自動啟停、調(diào)節(jié)；壓縮機通過遠(yuǎn)程控制變頻、調(diào)節(jié)或遠(yuǎn)程自動啟停（根據(jù)工藝要求）。本章節(jié)涉及的此類設(shè)備按此要求執(zhí)行。壓力表、流量計采用遠(yuǎn)傳顯示、報警、聯(lián)鎖、調(diào)節(jié)等。本章節(jié)涉及的此類儀表按此要求執(zhí)行?？刂崎y門采用遠(yuǎn)程自動控制。本章節(jié)涉及的此類閥門按此要求執(zhí)行。（2）采用氣化器向混合單元進(jìn)料，設(shè)置流量計、自動控制閥，流量與自動控制閥、氣化器熱源聯(lián)鎖，實現(xiàn)遠(yuǎn)程自動控制；（3）采用壓差（如鋼瓶）向混合單元進(jìn)料，設(shè)置流量計、自動控制閥，流量與自動控制閥聯(lián)鎖，實現(xiàn)遠(yuǎn)程自動控制。4.1.1.2液體進(jìn)料（1）采用動量輸送設(shè)備（泵等）向混合單元進(jìn)料，設(shè)置流量計、自動控制閥，流量與自動控制閥、動量輸送設(shè)備聯(lián)鎖，實現(xiàn)遠(yuǎn)程自動控制。動量輸送設(shè)備，如泵采用遠(yuǎn)程自動啟停、調(diào)節(jié)，或者通過遠(yuǎn)程控制變頻、調(diào)節(jié)。本章節(jié)涉及的此類設(shè)備按此要求執(zhí)行。（2）采用計量槽向混合單元進(jìn)料①采用動量輸送設(shè)備（泵等）向計量槽進(jìn)料，進(jìn)料管線設(shè)自動控制閥、計量槽設(shè)置液位計（或稱重模塊），液位（或重量）與自動控制閥、動量輸送設(shè)備聯(lián)鎖，實現(xiàn)遠(yuǎn)程自動控制。②計量槽出料通過重力（或動量輸送設(shè)備）向混合單元進(jìn)料，計量槽設(shè)置稱重模塊（或液位計），重量（或液位）與計量槽出料閥和混合進(jìn)料閥（泵）聯(lián)鎖，實現(xiàn)遠(yuǎn)程自動控制。（3）采用壓料方式向混合設(shè)備進(jìn)料，進(jìn)料管線設(shè)置流量計、自動控制閥，流量與壓料罐出料閥和混合設(shè)備進(jìn)料閥聯(lián)鎖，實現(xiàn)遠(yuǎn)程自動控制。（4）小批次及特殊物料向混合設(shè)備進(jìn)料，應(yīng)當(dāng)采用計量槽的進(jìn)料方式，遠(yuǎn)程控制。4.1.1.3固體進(jìn)料固體物料通常有粉末狀、顆粒狀、大粒狀、塊狀等形態(tài)，物料的形態(tài)不同則進(jìn)料方式不同。固體物料的進(jìn)料方式主要有兩種，一種是氣力輸送，另一種是機械輸送。固體物料的投料應(yīng)當(dāng)根據(jù)工藝安全要求設(shè)置密閉添加設(shè)施。（1）采用機械輸送或氣力輸送方式由料倉向計量罐進(jìn)料，計量罐設(shè)料位計或稱重模塊，料位或重量與機械輸送或氣力輸送系統(tǒng)聯(lián)鎖。計量罐設(shè)備出口設(shè)置給料器（如旋轉(zhuǎn)閥）、插板閥，料位（或重量）與給料器、插板閥等輸送設(shè)備聯(lián)鎖。實現(xiàn)遠(yuǎn)程自動控制。（2）小批次及特殊物料向混合設(shè)備進(jìn)料，應(yīng)當(dāng)采用計量料倉的進(jìn)料方式，實現(xiàn)遠(yuǎn)程自動控制。不同相態(tài)的物料其輸送和計量方式不同，詳見下表4-1。表4-1物料相態(tài)、輸送及計量方式一覽表物料相態(tài)輸送方式計量方式氣體壓力輸送、機械輸送流量計和自動控制閥液體重力輸送、機械輸送、壓力輸送流量計和自動控制閥;計量槽（液位或重量）固體機械輸送、氣力輸送計量料倉（物位或重量）;固定包裝稱重計量4.1.2出料4.1.2.1氣體出料（1）采用動量輸送設(shè)備（如風(fēng)機、真空泵、壓縮機等）出料，設(shè)置流量計和自動控制閥，流量與自動控制閥、動量輸送設(shè)備聯(lián)鎖，實現(xiàn)遠(yuǎn)程自動控制。（2）采用壓差出料，設(shè)置流量計、自動控制閥，流量與自動控制閥聯(lián)鎖，實現(xiàn)遠(yuǎn)程自動控制。4.1.2.2液體出料混合設(shè)備可設(shè)液位計、稱重模塊、出料管線設(shè)流量開關(guān)，遠(yuǎn)程控制出料閥。（1）采用重力出料無流量時，液位、重量、流量與出料閥聯(lián)鎖，實現(xiàn)遠(yuǎn)程自動控制。（2）采用動量輸送設(shè)備出料無流量時，液位、重量、流量與出料閥聯(lián)鎖，同時聯(lián)鎖動量輸送設(shè)備，實現(xiàn)遠(yuǎn)程自動控制。（3）采用氣體壓料或真空出料時，液位、重量、流量與出料閥聯(lián)鎖，同時聯(lián)鎖動力氣源（如氣源閥、真空泵、壓縮機等），實現(xiàn)遠(yuǎn)程自動控制。4.1.2.3固體出料固體物料的出料方式主要有兩種，一種是氣力輸送，另一種是機械輸送。固體物料下游接收設(shè)備設(shè)料位或重量，料位或重量與氣力輸送或機械輸送系統(tǒng)聯(lián)鎖，實現(xiàn)遠(yuǎn)程自動控制。4.1.3混合過程（1）攪拌混合控制參數(shù)為溫度、壓力、攪拌電機電流、變頻、原料進(jìn)料量等，實現(xiàn)混合過程的機械化、自動化操作要求：①遠(yuǎn)程監(jiān)控溫度、壓力、攪拌電機電流等參數(shù)。攪拌電機通過遠(yuǎn)程控制變頻、調(diào)節(jié)或遠(yuǎn)程自動啟停（根據(jù)工藝要求）。本章節(jié)涉及的此類設(shè)備按此要求執(zhí)行。②通過自動調(diào)節(jié)冷（熱）媒量、原料進(jìn)料量等遠(yuǎn)程控制原料進(jìn)料溫度或壓力?；旌掀骼洌幔┟较到y(tǒng)采用遠(yuǎn)程自動控制。③混合器根據(jù)需要設(shè)置遠(yuǎn)傳液位計或液位開關(guān)等檢測報警儀表，達(dá)到設(shè)定值時聯(lián)鎖切斷進(jìn)料。（2）管道混合器混合控制參數(shù)為溫度、壓力、物料輸送電機電流、變頻、原料進(jìn)料量等，實現(xiàn)混合過程的機械化、自動化操作要求：①遠(yuǎn)程監(jiān)控溫度、壓力、物料輸送電機電流等參數(shù)。輸送電機通過遠(yuǎn)程控制變頻、調(diào)節(jié)或遠(yuǎn)程自動啟停（根據(jù)工藝要求）。本章節(jié)涉及的此類設(shè)備按此要求執(zhí)行。②通過自動調(diào)節(jié)冷（熱）媒量、原料進(jìn)料量等遠(yuǎn)程控制原料進(jìn)料溫度或壓力?；旌掀骼洌幔┟较到y(tǒng)采用遠(yuǎn)程自動控制。（3）射流混合控制參數(shù)為溫度、壓力、射流泵電機電流、變頻等，實現(xiàn)混合過程的機械化、自動化操作要求：①遠(yuǎn)程監(jiān)控溫度、壓力、射流泵電機電流、變頻等參數(shù)。射流泵電機通過遠(yuǎn)程控制變頻、調(diào)節(jié)或遠(yuǎn)程自動啟停（根據(jù)工藝要求）。本章節(jié)涉及的此類設(shè)備按此要求執(zhí)行。②通過自動調(diào)節(jié)冷（熱）媒量、原料進(jìn)料量等遠(yuǎn)程控制原料進(jìn)料溫度或壓力?；旌掀骼洌幔┟较到y(tǒng)采用遠(yuǎn)程自動控制。③混合器根據(jù)需要設(shè)置遠(yuǎn)傳液位計或液位開關(guān)等檢測報警儀表，達(dá)到設(shè)定值時聯(lián)鎖切斷進(jìn)料。（4）強制循環(huán)混合控制參數(shù)為溫度、壓力、循環(huán)泵電機電流、原料進(jìn)料量等，實現(xiàn)混合過程的機械化、自動化操作要求：①遠(yuǎn)程監(jiān)控溫度、壓力、循環(huán)泵電機電流等參數(shù)。②通過自動調(diào)節(jié)冷（熱）媒量、原料進(jìn)料量等遠(yuǎn)程控制原料進(jìn)料溫度或壓力?；旌掀骼洌幔┟较到y(tǒng)采用遠(yuǎn)程自動控制。③混合器根據(jù)需要設(shè)置遠(yuǎn)傳液位計或液位開關(guān)等檢測報警儀表，達(dá)到設(shè)定值時聯(lián)鎖切斷進(jìn)料。4.2連續(xù)操作連續(xù)操作的機械化或自動化手段主要是對進(jìn)料、出料、混合過程的控制。4.2.1進(jìn)料氣體進(jìn)料氣體采用動量輸送設(shè)備（如壓縮機等）、氣化器、壓差等向混合器連續(xù)進(jìn)料，設(shè)置流量計和自動控制閥，實現(xiàn)流量自動控制調(diào)節(jié)。液體進(jìn)料液體經(jīng)動量輸送設(shè)備（如泵等）、壓差等向混合器連續(xù)進(jìn)料，設(shè)置流量計和自動控制閥，實現(xiàn)流量自動控制調(diào)節(jié)。固體進(jìn)料固體物料通常有粉末狀、顆粒狀、大粒狀、塊狀等形態(tài)，物料的形態(tài)不同則進(jìn)料方式不同。固體物料的進(jìn)料方式主要有兩種，一種是氣力輸送進(jìn)料，另一種是機械輸送進(jìn)料。固體物料的投料應(yīng)當(dāng)根據(jù)工藝安全要求設(shè)置密閉添加設(shè)施。采用機械輸送或氣力輸送方式由料倉向計量罐進(jìn)料，計量罐進(jìn)料系統(tǒng)設(shè)料位計或稱重模塊，料位或重量與機械輸送或氣力輸送系統(tǒng)聯(lián)鎖。計量罐出口設(shè)置下料器（如旋轉(zhuǎn)閥）、插板閥，料位（或重量）與下料器、插板閥等輸送設(shè)備聯(lián)鎖。實現(xiàn)遠(yuǎn)程自動控制。4.2.2出料當(dāng)液相出料時，混合器可設(shè)置液位計，出料管線可設(shè)置流量計和控制閥，通過液位或流量控制出料。當(dāng)氣相出料時，出料管線可設(shè)置流量計和控制閥，通過流量控制出料。當(dāng)出料量控制有難度時，混合器的出料量由混合器的進(jìn)料量控制。4.2.3混合過程實現(xiàn)混合過程的機械化或自動化手段：①遠(yuǎn)程監(jiān)控溫度、壓力、電機電流等參數(shù)。②通過自動調(diào)節(jié)冷（熱）媒量、原料進(jìn)料量等遠(yuǎn)程控制原料進(jìn)料溫度或壓力?；旌掀骼洌幔┟较到y(tǒng)采用遠(yuǎn)程自動控制。③混合器根據(jù)需要設(shè)置遠(yuǎn)傳液位計或液位開關(guān)等檢測報警儀表，達(dá)到設(shè)定值時聯(lián)鎖切斷進(jìn)料。4.3其他針對特殊的工藝物料，如特殊的易燃、易爆、有毒、有腐蝕性等介質(zhì)，在混合過程（進(jìn)料、混合、出料）中存在諸多安全風(fēng)險，應(yīng)在基礎(chǔ)設(shè)計階段開展危險和可操作性分析（HAZOP），及預(yù)先危險分析（PHA）或事故樹分析（ETA）等定量定性風(fēng)險評價方法，對整個混合過程的危險性進(jìn)行分析。根據(jù)分析結(jié)果設(shè)置相應(yīng)的機械化及自動化混合方式。混合過程（進(jìn)料、出料）中如有人員現(xiàn)場操作，如現(xiàn)場閥門的開關(guān)切換等操作過程，應(yīng)采用機械化和自動化的手段來實現(xiàn)現(xiàn)場無人操作。集中控制的要求針對各種氣、液、固物料的間歇或連續(xù)混合單元操作，實施以下集中控制要求?；旌蠁卧僮鬟^程的參數(shù)，如變頻、電流、轉(zhuǎn)速、流量、液位、料位、PH值、溫度、壓力、時間及稱重參數(shù)等，應(yīng)遠(yuǎn)傳至DCS系統(tǒng)，實現(xiàn)遠(yuǎn)程自動控制。動量輸送設(shè)備與混合設(shè)備的啟停、進(jìn)料與出料閥控制與切換操作、混合過程操作等應(yīng)通過DCS系統(tǒng)實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。混合均勻程度的達(dá)標(biāo)控制結(jié)合生產(chǎn)經(jīng)驗和實測數(shù)據(jù)設(shè)置混合設(shè)備的混合時間、混合強度或混合滯留時長來實現(xiàn)。典型混合單元設(shè)計方案6.1某企業(yè)消石灰與水混合“機械化換人、自動化減人”方案。6.1.1卸料至原料料倉卸料入倉：消石灰由袋裝改為罐車包裝運輸至現(xiàn)場，通過氣力輸送將粉料打入料倉中，氣力輸送粉塵經(jīng)布袋除塵器回收處理后全部回用。料倉料位、壓力等參數(shù)遠(yuǎn)傳至DCS系統(tǒng)，設(shè)置料位高高、低低報警。不僅減少人工裝卸與破包操作，而且節(jié)約成本，減少拋灑與粉塵。6.1.2粉料輸送與稱重料倉中消石灰先通過遠(yuǎn)程控制的星型卸料器下料，可以通過變頻調(diào)節(jié)實現(xiàn)下料量控制，防止下級輸送阻塞，保證下料順暢，料倉底部設(shè)置震蕩器，防止粉料搭橋造成空轉(zhuǎn)；粉狀消石灰通過出料口布料器進(jìn)入皮帶秤，皮