А.В.ТЕЛЕШОВ, директор, В.А.САПОЖНИКОВ, главный конструктор, машиностроительная компания «Вселуг» (Москва)

Производительность фасовочного комплекса определяется рядом факторов, среди которых производительность фасовочной машины не является определяющей. В статье приводится несколько вариантов компоновки комплекса для фасовки сыпучих продуктов в клапанные мешки производительностью 50–500 т/сут и показано, какое влияние на
фактическую производительность комплекса могут оказывать такие факторы, как емкость силоса и схема отгрузки готовой продукции. Все показатели производительности относятся к фасовке в мешки по 50 кг, при использовании мешков меньшего объема (25 кг, 10 кг) производительность, соответственно, будет меньше.

Фасовочный минитерминал
На рис. 1 показан простейший фасовочный комплекс, который может быть установлен на «зеленой лужайке». Сыпучие продукты подвозятся автоцементовозами, на полненные мешки отгружаются в автотранспорт. Для работы требуется только подать электроэнергию. Комплекс включает в себя стальной силос 1 емкостью до 120 м3 и фасовочную машину 3, установленную непосредственно под силосом. Выпускное отверстие силоса оборудовано шиберным затвором 2 для ремонта машины без опорожнения силоса. Силос установлен на удлиненных опорах, что дает возможность подавать наполнен ные мешки на погрузку по склизу 4. Напорный рукавный фильтр 5 на крыше силоса служит для очистки воздуха при пневматической загрузке силоса, а также аспираци онного воздуха от фасовочной машины, подаваемого в верхнюю часть силоса пылевым вентилятором 6. Сжатый воздух для питания фасовочной машины и аэрации продукта в нижней части силоса вырабатывается компрессором 7. На трубопроводе заполнения силоса установлена сетка 8 для очистки продукта от загрязнений. Результаты эксплуатации показывают, что при скорости фасовки 15 т/ч за сутки на терминале расфасовывается всего 50–100 т. Это значит, что из 24 ч фасовочная машина используется не более 6,5 ч. Главным сдерживающим фактором является малый объем силоса. Для обеспечения бесперебойной работы терминала требуется иметь запас продукта на 1,5–2 сут или больше – в зависимости от регулярности поставок продукта.

Размещение фасовочного комплекса под силосом большого объема
Устанавливать фасовочную машину непосредственно под выпускным отверстием силоса емкостью 500–3000 тонн нельзя. В конической части силоса происходит значительное уплотнение продукта и разгрузка его – отдельная инженерная задача. Коническая часть силоса оборудуется аэрокассетами. Под выпускным отверстием устанавливается шиберный затвор с проходным сечением не менее 500×500 мм и донный разгружатель. На аэрацию подается сжатый воздух при давлении 0,2–0,5 атм. Воздух должен быть сухим и без примесей масла – в противном случае аэрокассеты будут быстро испорчены. Из донного разгружателя продукт отбирается ячейковым питателем и подается в бункер фасовочной машины с заданной скоростью. Уровень продукта в бункере под держивается путем включения и выключения питателя. Управляющие сигналы вырабатываются двумя установленными в бункере сигнализаторами уровня. Производительность питателя должна незначительно превышать производительность фасовочной машины. Бункер фасовочной машины должен иметь по возможности больший объем. При объеме бункера 1 м3 время прохождения продукта составляет всего 4 мин. Этого времени может оказаться недостаточно для деаэ
рации тонкодисперсного порошка, например цемента с удельной поверхностью 3200 см2/г. Аэрированный продукт занимает больший объем и для его упаковки, соответственно, потребуются мешки большего размера. Следует также учитывать, что для нормальной работы фасовочной машины с турбинной системой подачи, столб материала над турбинкой должен быть не менее 1–1,5 м. Работа машины с пневмокамерной подачей не зависит от высоты столба продукта. Машина с аэрационной подачей, напротив, работает удовлетворительно только при высоте столба в несколько метров. При фасовке продукта, склонного к сводообразованию, в бункере следует предусмотреть устройства для разрушения сводов. Сыпучие строительные материалы, как правило, содержат некоторое количество посторонних включений. Цемент, например, содержит осколки мелющих тел из шаровой мельницы и камни, образующиеся при аэрации силосов неосушенным воздухом. Максимальный размер включений в продукте, фасуемом на турбинной машине, не должен превышать 6 мм, на пневмокамерной и аэрационной – половины диаметра наполнительного патрубка. Перед подачей в бункер фасовочной машины продукт должен пройти очистку на контрольном сите. Конструкция сита не имеет принципиального значения (вибрационное, барабанное, просеивающий шнек), важно только, чтобы производительность его гарантированно превышала производительность фасовочной машины.Если продукт все же не подвергается очистке, между бункером фасовочной машины и турбинным нагнетателем следует установить шиберный затвор, необходимый для прочистки нагнетателя при заклинивании, поскольку эту операцию придется производить по несколько раз в день. Устойчивая работа комплекса в значительной мере зависит от правильной организации и надежной работы вспомогательных систем: обеспечения сжатым воздухом, аспирации, возврата или утилизации просыпи. Оптимальным источником аэрационного воздуха является ротационная воздуходувка, вырабатывающая сухой, не содержащий масла воздух нужного давления. Для питания пневмоприводов фасовочной машины требуется сжатый воздух при давлении 6 атм. Для этой цели желательно использовать небольшой автономный компрессор производительностью 0,5 м3/мин. Использование магистрального воздуха нежелательно. При подаче его на аэрацию силоса, необходимо редуцировать давление и после этого очищать от масла и влаги. Призапитывании приводов фасовочной машины воздухом под давлением 3–4 атм (обычно в магистрали больше не бывает), снижается скорость срабатывания дозирующего шибера, что приводит к снижению точности дозирования. В процессе наполнения мешка через клапан и перфорацию в атмосферу вытесняется запыленный воздух. Фасовочная машина, бункер фасовочной машины и просеивающее устройство должны быть подключены к системе аспирации, которая включает воздуховоды с заслонками, рукавный фильтр и вентилятор. Потребность комплекса в аспирационном воздухе составляет 1500–2000 м3/ч. При работе любой фасовочной машины образуется некоторое количество просыпи. Если позволяет высота выпускного отверстия силоса, фасовочную машину же лательно разместить выше нулевой отметки и сделать под ней воронку сбора просыпи. Количество просыпи незначительно при условии, что объем мешка свободно вмещает установленную дозу, вал турбинного наполнителя оснащен эффективным уплотнением и дозирующий шибер исправен. Система возврата просыпи с использованием механического или пневматического транспорта требует сравнительно больших затрат и в комплексах малой производительности делается редко. Наполненные мешки сбрасываются на ленточный конвейер и далее могут направляться на погрузку в транспортные средства или на склад. Оптимальным вариантом является отгрузка через примыкающий к силосу склад, емкость которого должна быть эквивалентна 1–2 суточной производительности комплекса. Склад служит буфером, который позволяет накапливать продукцию ночью и отгружать ее днем со скоростью, существенно превышающей скорость фасовки.Если склада нет, то мешки от фасовочной машины сразу направляются на погрузку и работа комплекса зависит от наличия транспортного средства под погрузкой. Неизбежные потери складываются из простоя в ночное время и времени на подъезд и отъезд автомобилей, подачу и уборку вагонов. Для сокращения простоев необходимо тщательно продумать схему движения автотранспорта по территории. Подъезд к точке погрузки должен быть удобным, чтобы не тратить время на маневрирование. Должны быть предусмотрены площадки для отстоя порожних и загруженных автомобилей. Желательно организовать кольцевое движение. Фактически достигаемая производительность комплекса в схеме с прямой отгрузкой составляет 100–200 т/сут. Время использования фасовочной машины – 6,5–13 ч.

Размещение фасовочного комплекса на складе
При организации фасовки на действующем предприятии часто возникает дилемма. Имеются силоса и удаленный от них склад. Где лучше разместить фасовочный комплекс? Если расстояние от силоса до склада не очень велико, устанавливать большой расходный бункер с мощной, поддерживающей его металлоконструкцией не обязательно. Продукт из пневмотранспорта подается в циклонный разгружатель, оборудованный напорным рукавным фильтром и сигнализаторами уровня, которые служат для управления в автоматическом режиме установленным под силосом пневмокамерным насосом. Можно использовать также другиепневмотранспортные устройства. Оптимальным вариантом для подачи на небольшие расстояния является пневмотранспорт низкого давления. В транспортный трубопровод продукт загружается ячейковым питателем. Сухой сжатый воздух без примесей масла вырабатывается воздуходувкой Рутса. Давление воздуха в трубопроводе составляет всего 0,5 атм. Энергозатраты при этом в несколько раз меньше, чем в случае использования камерного насоса, работающего при давлении 2–3 атм. Для вертикальной подачи, когда склад примыкает к силосу, целесообразно использовать эирлифт. Преимущества этого устройства в простоте конструкции, минимальных затратах на техническое обслуживание и сравнительно не высоких энергозатратах. Недостатков два: эирлифт нельзя использовать для горизонтальной транспортировки и он требует наличие в силосе столба продукта высотой несколько метров, т.е. силос не может опорожняться полностью. Применение пневмовинтовых насосов нежелательно, поскольку они обычно не расчитаны на режим частых включений, а работа «в холостую» приводит к быстрому износу винта и большим расходам воздуха. Область применения струйных насосов ограничена производительностью до 13 т/ч изза очень низкой концентрации продукта в трубопроводе. Выбирая объем разгружателя, необходимо учитывать объем транспортного трубопровода, а также время, необходимое для деаэрации продукта. Из циклонного разгружателя продукт отбирается ячейковым питателем, а в остальном технологическая схема комплекса аналогична рассматривавшейся в предыдущем примере. Наполненные мешки укладываются на поддоны и перемещаются по складу вилочным погрузчиком. Складирование поддонов осуществляется в один или два яруса. Желательно иметь два погрузчика –один для складирования продукции, другой для ее погрузки в транспорт. При работе на склад достигается максимальное использование мощности фасовочной машины. Комплекс позволяет расфасовывать 200–300 т/сут. Если требуется большая производительность, следует устанавливать более мощную фасовочную машину с числом модулей 2, 3 или больше.

Мобильный фасовочный комплекс
На рисунке приведена схема комплекса с двухмодульной фасовочной машиной в «мобильном» исполнении. Оборудование поставляется предварительно смонтированное в контейнерах размером 2,4×12×2,7 м, которые перевозятся обычным грузовым автотранспортом. В месте размещения комплекса требуется сделать легкий фундамент, установить контейнеры друг на друга, подвести электроэнергию и подать продукт из силоса в циклонный разгружатель пневмотранспортом. Отгрузка продукции в автотранспорт производится с двух точек. Пока ведется погрузка с первой точки, загруженный со второй точки автомобиль отъезжает и ставится под погрузку следующий. Таким образом, минимизируются простои. В схеме с прямой отгрузкой производительность комплекса составляет до 400 т/сут., при размещении комплекса около склада – до 500 т/сут. Целесообразность выбора мобильного варианта может быть связана с необходимостью запуска производства в кратчайшие сроки, а также с возможностью перемещения в дальнейшем производства на новое место.

Заключение
Целесообразность вложения затрат в организацию фасовки оценивается разницей рыночной стоимости сыпучих строительных материалов в упаковке и «навалом». В каждом конкретном случае это предмет для изучения. В целом разница цен упакованных и неупакованных материалов в России довольно существенная, что объясняется недостаточной оснащенностью упаковочной техникой предприятий строительного комплекса. Подтверждением служат возникшие за последние годы небольшие, но многочисленные производства по упаковке цемента. Ориентировочные затраты на оборудование фасовочного комплекса составляют: для минитерминала – 10–20 тыс.USD, для комплекса под силосом – 20–40 тыс. USD, для комплекса на складе – 30–60 тыс. USD (с учетом стоимости 1–2 погрузчиков), мобильного комплекса – 50–80 тыс. USD. Ценовая «вилка» может быть и больше. Одни заказчики покупают самую простую модель фасовочной машины, и все остальное делают из «подручных средств», другие, руководствуясь своим опытом, выбирают основные элементы комплекса, третьи заказывают комплекс «под ключ». Приведенные примеры не охватывают всего многообразия ситуаций и технических решений. Мы не затронули вопросов подачи продукта к фасовочной машине механическим транспортом (шнеками, ленточными конвейерами, ковшовыми элеваторами), что целесообразно при размещении фасовочного комплекса на небольшом расстоянии от силоса. Умышленно опущены вопросы транспортировки и ветвления потоков мешков, систем их механизированной отгрузки и паллетирования – это отдельная тема. Не рассматривались принципы размещения многомодульных рядных и карусельных фасовочных машин, технология упаковки и отгрузки в биг бэгах.