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玉米種子加工生產線工藝特點與設計經驗
新聞來源:本站 時間:2017-6-29
引言
   我國西北地區是國內重要的玉米產區,也是各大玉米種子加工企業進行種子生產的主要地區。玉米果穗成熟季節為每年秋季。果穗收獲后如不及時進行加工處理并入庫保存,則會因含水率高、氣溫下降等原因產生霉變、凍害等現象,降低種子的品質和發芽率,給企業帶來損失。
    因玉米種子通過機械化加工可以提高生產效率,節約人力成本,提高種子質量。目前西北各種子加工企業普遍使用玉米種子專用加工機械加工玉米果穗。實力較強的廠家會將各臺種子加工機械使用運輸設備連接為種子加工生產線。不但進一步提高生產效率,而且更易于實施在線檢測等技術手段以進一步提高種子質量。
1.玉米種子加工工藝流程簡介
    玉米種子加工過程主要包括扒皮、人工揀穗、果穗烘干、果穗脫粒與預清、玉米籽粒暫存、精選加工、包衣加工、包裝入庫這幾個工序。
    大型玉米種子加工廠一般使用自動加工生產線進行加工,規模較小的種子公司一般采用單機設備進行加工作業,設備之間的轉運過程則由人工完成。
2.玉米種子加工生產線常用設備簡介
    2.1玉米種子加工生產線主要加工設備簡介
    2.1.1揀穗臺(揀穗皮帶機)
  揀穗臺即為揀穗皮帶機,其主要結構和工作原理與普通皮帶機相同,均為摩擦傳動結構,皮帶機主要由電動機、減速機構、機身、皮帶,托輥幾部分組成。揀穗皮帶機與一般皮帶機不同之處在于揀穗皮帶機較一般皮帶機寬度更寬,一般寬度為1米左右,皮帶正常工作時的線速度也不大,****線速度一般限制在0.8米/秒,方便工人站在揀穗皮帶機周圍挑揀雜穗。
    2.1.2斜床堆放式種子干燥室(斜床堆放干燥倉)
    斜床堆放式種子干燥室(斜床堆放干燥倉)由隔成多個隔間的烘干倉組成,倉體端部設有風機和換熱器,倉頂設有進料門,倉側面設有出料門,倉內設有風道通熱風。烘倉的熱源依當地能源情況各有不同,但基本可分為燃氣、燃油和燃煤等方式。值得一提的是,有的加工廠使用玉米棒芯作為燃料,既節約燃料成本又免除了玉米棒芯的處理費用。烘干倉一般采用間接加熱的烘干方式進行工作,這樣可保證烘干后的玉米果穗整潔干凈。
  2.1.3脫粒預清機
  脫粒預清機(或稱脫粒初清機)主要包含脫粒和預清兩部分機械結構。目前廣泛使用的脫粒預清機脫粒部分工作原理主要分為齒釘式和擠搓式兩種。前者結構簡單、成本低廉,但較擠搓式脫粒機破碎率高。擠搓式玉米脫粒機工作部分由含齒板的主軸和鼠籠式擠搓筒組成,工作時玉米干果穗在主軸的攪動作用下在籠中互相擠搓,分離的玉米粒經由籠式結構的縫隙中落下,玉米棒芯則從籠式結構末端的專設排出口排出,達到粒、芯分離的目的。落下的玉米粒中混雜有碎玉米芯和碎的玉米粒,這兩部分雜質經由機器預清部分的多層篩篩選,經由不同出口排出機器。
 
   
    2.1.4鋼板倉群
    鋼板倉群一般分為圓倉和方倉兩大類。無論哪種類型,倉群均配有上料和出料皮帶機,可實現機械上、排料,倉內設有通風管道,可由配套的風機向倉內部鼓風,去除水氣和降溫,鋼板倉群在加工生產線中起暫時存貯玉米籽粒的作用,一般在脫粒工段之后,精選工段之前安置。
  2.1.5風篩清選機
  風篩清選機主要包含風選和篩選兩部分機械結構。風選部分主要為立式空氣篩,它根據種子的空氣動力學特性,按照種子和雜質臨界速度的不同,通過調整氣流的速度實現分離玉米種子中的灰塵和其他較輕雜質。種子通過空氣篩后進入多層振動篩,通過多層篩片孔的尺寸進行分選,從而實現玉米籽粒的大小分離任務,分離后的各類規格籽粒經由設在機器上的各個出口排出。
  2.1.6種子分級機
  種子分級機一般分為圓筒分級機和平面分級機兩大類。不論哪種類型,其工作原理是相同的,均為使
用不同規格的篩簡或篩片,經篩選后分離不同尺寸的籽粒,從而達到大小分開的效果,設備內的篩筒或篩片可進行更換,以便使用不同篩孔規格的篩片進行工作。玉米籽粒經分級機分離后,經由機器不同出口排出,完成分級過程。
 
  2.1.7比重式分選機
  比重式分選機也稱重力式分選機或重力分選臺。此類設備工作原理是在氣流與振動聯合作用下,工作臺上的同尺寸物料按照密度的差異會產生分層現象。玉米籽粒在工作臺上按照容重(密度)分層后,經由不同的出口排出,達到去除蟲蛀粒和碎玉米芯的目的,進一步提高玉米種子質量。
  2.1.8種子包衣機
  種子包衣機是采用計量給藥裝置、定量喂料裝置保證藥種比例,霧化裝置均勻噴灑藥物于種子表面,攪拌裝置拌勻藥液和種子的設備。種子和包衣藥劑經過包衣機****計量后,按照事先設定好的比例在機器內進行混合,經攪拌后從排料口排出,完成包衣過程。
  2.1.9種子包裝秤
  種子加工使用的包裝秤與工業通用的顆粒包裝秤類似,各類型包裝秤的區別主要為所稱量的重量和自動化程度不同。依所包裝重量劃分可分為大、小袋包裝秤,依自動化程度劃分可分為半自動包裝秤和全自動包裝秤。
    目前大型生產線主要使用全自動包裝秤提高生產效率。半自動包裝秤因需要人工套袋、接料和封口工作,故生產效率略低,一般用在小型玉米種子加工生產線中或者單機使用。包裝袋的大小則依據市場需求來決定。
  2.2玉米種子加T生產線輔助加工設備簡介
  2.2.1皮帶輸送機
  皮帶輸送機是使用輸送帶水平或爬坡連續輸送物料的設備。在工業生產中被廣泛使用。
    玉米種子加工廠普遍使用平皮帶輸送機輸送玉米果穗,使用V型皮帶輸送機輸送玉米籽粒。皮帶機的運輸特點是運輸過程平穩無沖擊,玉米果穗與籽粒運輸過程中破碎率很低。
 
    2.2.2斗式提升機
    斗式提升機是使用固定在皮帶上的畚斗垂直提升物料的連續輸送設備。根據摩擦傳動原理,由主、從動輪帶動皮帶運轉。運轉過程中畚斗隨皮帶運動,從提升機底部舀入物料,經皮帶運動提升至頂部主動輪附近,然后經離心力作用將畚斗內物料甩向出料口出料,從而完成提升物料的過程。因斗式提升機在工作過程中有舀入種子的動作,故依制造精度會產生0.5%左右的破碎率。
2.2.3旋風除塵器(英文名:cycIone)
  旋風除塵器上部為圓柱,下部為圓錐形,中空。設備工作時利用旋轉沉降原理將塵土與空氣分離,塵土經由旋風除塵器下部的出口排出,空氣經由上部的排氣管排出,達到凈化空氣的作用。
  2.2.4布袋除塵器
  布袋除塵器的主要結構為風機,布袋和集雜倉。工作原理為利用布袋上面的織物小孔過濾空氣,達到分離灰塵與空氣的作用,因布袋織物使用特制化纖材料制成,小孔致密,所以布袋除塵器的除塵效果較旋風除塵器好。但因整機采購價格較旋風除塵器高,為降低生產線成本,一般僅配合關鍵設備使用。
    圖8布袋除塵器子加工生產線中各工段工作過程
 
3.玉米種
3.1揀穗工段T作過程
  揀穗工段主要由分穗皮帶機、多條揀穗皮帶機(揀穗臺)和揀穗后好、雜穗出運皮帶機組成。
  分穗皮帶機負責將玉米果穗均勻分布到各條揀穗皮帶機上面,揀穗工人站在揀穗皮帶機旁邊,手工將不符合要求的玉米雜穗扔進雜穗出運皮帶機,合格的好穗工人不予干預,呆穗會沿揀穗皮帶機運輸至好穗出運皮帶機后運出揀穗車間。雜穗運出揀穗車間后直
接裝車運走轉商(做鮮玉米出售),好穗經由皮帶機運輸至玉米果穗烘倉。
    根據種子公司需要,有的揀穗車間中還配有扒皮機,扒皮機的安裝位置在分穗皮帶之后,揀穗皮帶之前,即玉米果穗經分穗后先扒皮,再經人工揀穗。
  3.2烘干工段工作過程
  烘干工段的主要加工設備為斜床堆放式種子干燥倉和為此烘干倉進料和出料的皮帶輸送機。
    烘干倉內設多個隔間,,以便烘干不同品種玉米果穗。玉米呆穗經進料皮帶機從倉頂進料門向各隔倉進料,待堆料厚度達到規定高度時停止進料,開始進行烘干。玉米果穗進廠時含水率會在30%以上,經烘干過后,含水率達到安全儲藏水分13%后即可打開烘干倉側面墻上的排料門,干玉米果穗即從倉中自行流出,經皮帶機運出烘干倉,并轉運至脫粒車間。
  3.3脫粒工段工作過程
  脫粒工段主要使用脫粒預清機進行干玉米果穗的脫粒工作,輔以提升機和皮帶機、除塵器等設備進行提升、運輸和除塵工作。
    干玉米果穗經脫粒預清機后會分成好玉米籽粒、碎玉米籽粒、碎玉米芯、完整玉米芯四部分。經皮帶機和提升機運輸后,好玉米籽粒送入鋼板倉群暫存。碎玉米籽粒送入專用暫存倉暫存,之后轉作飼料出售。完整玉米芯和碎玉米芯經運輸設備運出車間后進/kt,米芯儲存倉暫存,之后轉售玉米棒芯處理廠或使用燃燒爐就地燃燒供熱。因擠搓脫粒過程會產生粉塵污染,故車間內設有除塵管道,車間外設有專用的旋風除塵器除塵。除塵器收集的粉塵主要成分為玉米籽粒和棒芯上面脫落的皮,此部分雜質可轉作雞鴨飼料使用。
  3.4精選T段工作過程
  精選工段由風篩清選機、分級機、比重式清選機這三個主要設備組成,輔以皮帶機、提升機、暫存倉、旋風除塵器、布袋除塵器等輔助設備進行加工作業。此工段是控制產品質量的重要工段。
    干玉米籽粒從玉米暫存倉群經提升機和皮帶機運至精選車間后,首先經風篩選淘汰玉米碎芯,過大籽粒等大雜和玉米碎籽粒、小石子等小雜。依市場需求情況酌情考慮是否經分級機分級。之后經比重選除去
與玉米籽粒大小相近,但比重不同的玉米碎芯等物,完成精選過程。精選過程完畢后合格玉米籽粒由皮帶機轉運至包衣、包裝車間,玉米碎籽粒經皮帶機、暫存倉系統收集后轉為飼料出售。因加工過程中也會產生粉塵污染,故各主機均配有除塵設備除塵,除塵器中收集的粉塵成分同脫粒車間粉塵,只是粒度更細。
  3.5包衣、包裝工段T作過程
  包衣、包裝工段主要設備為種子包衣機、種子包裝秤,輔助設備為皮帶機,提升機,包衣成膜倉、布袋除塵器等設備。
    玉米籽粒運輸至此車間后首先進入包衣機,經包衣機包衣處理后,先由提升機運輸至包衣成膜倉暫存,待種衣劑干燥以后由成膜倉放出,經皮帶機運輸至包裝秤處包裝,碼垛,噴碼。種子包裝好后入庫房保存,完成整個加工過程。
    因種衣劑含有毒性,故包衣包裝工段各設備均應設置布袋除塵設備予以除塵,用以改善工作環境。除塵器收集的粉塵也因含有毒性,需特別處理,不可作為飼料使用。
  3.6各工段的電氣控制
  因各工段機器設備間的控制關系一般僅為起、停操作,故目前**常用的控制手段是使用繼電接觸控制電控柜,在柜中可通過線路布置設置關鍵機器設備間的互鎖與自鎖關系,保證加工安全。繼電接觸控制電控柜的另一大優勢是性能可靠,價格適中。
4.生產線T藝設計方案的制定原則
    對于進行一家種子加工廠的工藝設計,應首先搞清廠家的實際需求和經濟能力,并以此為前提進行工藝設計。
    一個新建的玉米種子加工廠主要涉及到工廠選址、各期工程工廠的加工能力、廠房和加工設備選型等工藝問題。下面分別加以介紹:
  4.1工廠選址
  工廠選址應在方便運輸和節約購地成本之間權衡。一般的選址方案多為選擇在玉米產區內,有完善公路系統的城市近郊地區。這種選址方法的優點是可從大田就近收購玉米,使用大型卡車運輸進廠,靠近城市便于招聘工人。近郊地價也較市中心便宜,購地成本相對較低。
  4.2各期工程工廠的加工能力
  涉及到建廠的成本,工廠一般選擇分期建成,首期加工能力一般僅滿足工廠當年和之后幾年的大田玉米果穗生產量。經幾年經營后,大田生產量擴大,此時再擴大生產線處理能力,進行后幾期生產線的工程建設。各期的加工能力主要與當年的玉米產量和適宜加工的時間段長度這兩個參數有關。此外,玉米經烘干脫粒后進入倉群暫存,如果通風等保存措施運用得當,玉米籽?稍趥}內保存較長時間。只要倉群的儲存能力足夠,精選、包衣、包裝工作可不急于在脫粒之后立即進行。所以生產線的精選、包衣、包裝工段日處理能力可小于進料至脫粒工段日處理能力。
  4.3廠房和加工設備選型
  除烘干倉需達到保溫要求多使用鋼筋混凝土結構外,工廠的其他廠房宜選用鋼結構骨架、雙層彩鋼板內襯保溫層的清鋼廠房,此類廠房一般建設成本較低,且能夠做到當年建房,當年使用。加工設備的選擇主要是在可接受的采購價格范圍內,選擇做工細致、質量上乘的機器設備組建生產線。
5.生產線設備的工藝布置技巧
    5.1設備的布置應節約用地
  在滿足各設備正常運轉的情況下,設備布置應按照工廠所購買地塊的形狀安排,盡可能節約用地,節約出的地塊可作為廠內馬路、堆料場,停車場使用,方便生產線的運轉。如果工廠計劃分期建造,則應預先留出各期設備的安裝空間,方便日后安裝備期設備時使用。
  5.2設備的布置應緊湊
  在滿足各設備的使用要求情況下,盡可能將生產線安排緊湊,節省輔助運輸設備的長度,這樣不但可節約設備采購成本,而且在工廠的運行中,可減少工廠運轉時的用電需求。
  5.3設備的布置應符合方便使用的原則
  各設備之間應留有足夠寬的通道,方便操作工人在設備間走動,觀察設備運轉情況,適時調整各設備的工作參數。如有必要,應在設備周圍安置平臺和梯子。方便操作工人調整設備上的控制按鈕或手輪和
在種子品種變更時更換設備中的篩片、篩筒等工作部件。
    各廠房中應盡可能少布置地坑,方便工廠更換品種時的清理工作。架設在高處的設備應設計相應的檢修平臺或者檢修通廊,方便在加工季節開始前的設備維護工作(主要為加注潤滑油、潤滑脂、更換磨損和老化的零配件)、加工季節中和結束后的檢修工作(主要為檢查設備完好程度,更換磨損配件等)。
  5.4設備控制柜的布置
  各工段電控柜應布置在廠房內利于通行,又可以方便觀察整個工段生產線運行情況的位置,以便有緊急情況時,工人可以迅速接近電控柜,使用急停開關停止整個工段生產線的運轉,防止事故的發生。
  5.5設備運轉時的安全防護措施
  如裸露的運轉部件高度處于人手的接觸范圍內,則需制作防護罩等保護設備,防止工人頭發、衣物等卷入機器,保證操作人員安全。
    安裝在室外的皮帶機等運輸設備,應就近安裝室外急停開關。高空室外設備應在工人可觀察到運轉情況且易于觸摸到的位置安裝急停開關。方便操作工人緊急制動。
總結
  生產線工藝設計,除需要設計人員熟悉工廠的生產性質和生產線使用的加工設備特性外,在工藝設計過程中應充分權衡出資方、使用方和安裝方的利益。在滿足生產線正常運轉和方便工人操作設備的基本前提下,盡可能簡化施工難度,減少檢修平臺等輔助鋼結構零件的使用量和復雜程度。盡可能實現多方共盈的目的。

 
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