Нюансы технологических схем

07.02.2020 Статьи

2.jpg

Вашему вниманию предлагается рассмотреть вопрос - «Нюансы технологических схем», собственно не самих схем, в виде графического изображения технологического процесса предприятия, а особенностей построения, как последовательности операций и способа эффективной организации технологического процесса, который они описывают. Технологических схем как инструмента для оптимизации транспортно-технологических операций с зерном, направленных на минимизацию потерь энергии и сырья, а также получения товарной продукции высокого качества.

В Украине, где сельское хозяйство и зерновая отрасль занимают ведущее место в экономике страны, по разным данным продукция растениеводства составляет от 16 до 25% ВВП, вопрос функционирования элеваторного хозяйства особенно актуален.

Крупные операторы зернового рынка в Украине:

  • Наращивают объемы хранилищ (складов, контейнерных площадок и т.д.).
  • Развивают отдельные участки железной дороги в качестве основного транспорта доставки грузов в морских портах.
  • Развивают инфраструктуру речного транспорта.
  • При поддержке государства и иностранных инвесторов выполняют углубление судоходных каналов.
  • Строят причалы увеличенной длины.

Портовые операторы стремятся обрабатывать суда как можно большего водоизмещения. Наблюдается спрос на транспортно-технологические системы производительностью 1500 ... 2000 т/ч, вместе с тем еще 10 лет назад на рынке Украины были системы максимум 1200 т/час.

Конкуренцию выигрывает тот, кто может перегрузить максимальный объем зерна за минимальный срок с низкими операционными затратами, а, как всем известно, с увеличением величины партии зерна, удельные затраты на ее транспортировку снижаются.

Аналогичная ситуация со строительством зернохранилищ: стоимость на 1 т размещенного зерна, для заготовительного элеватора, оборудованного сушилками и зерноочистительным оборудованием, вместимостью 30 000 т, почти в 2 раза выше, чем стоимость на 1 т размещенного зерна элеватора с аналогичным технологическим оборудованием (линии приема/отпуска, сушилки, зерноочистка) вместимостью 50 000 т.

Улучшение логистики и средств планирования доставки грузов вместе с появлением транспортно-технологических систем производительностью 1500 ... 2000 т/ч актуализировала потребность портовых терминалов в возможности перегрузки зерна в суда без использования зернохранилищ (прямой вариант).

Также, терминалы стремятся располагать сушилками и сепараторами, чем пытаются обеспечить себе возможность принимать зерно любого качества. Конечно речь не идет о производительности очистки/сушки всего объема заготовки/отпуска зерна или очистки/сушки в потоке приема/отпуска, но наличие одной-двух линий сушки/очистки с максимально возможной на сегодняшний день производительностью единицы оборудования (для сушилок это примерно 120 т/ч при сушке пшеницы с 19% до 14%, для сепараторов это около 500 т/ч) для портового терминала сегодня очень актуально. Портовые элеваторы пытаются обеспечить себе возможность выполнения функций более свойственных для заготовительных элеваторов, а значит и конкурировать с такими элеваторами.

Еще одной тенденцией является изменение емкости зернохранилищ, здесь наблюдается два совершенно разных принципа: с одной стороны терминалы, стремящиеся иметь как можно больше хранилищ сравнительно небольшого объема (4...5 т.т., то есть примерно вместимость одного трюма судна), позволяющие эффективно размещать зерно (максимально использовать емкость силосов, большинство силосов преимущественно загружаются более чем на 90% и почти никогда не простаивают полупустые) с другой, терминалы, которые концентрируют свое внимание на больших партиях монокультуры (предварительно формируются крупные партии зерна, сравнительно однородного по качеству, и часто используются свои хранилища с загрузкой около 50 ... 60%).

Традиционные технологии элеваторной промышленности Украины построены в основном на технологических приемах конца прошлого века:

  • элеватор с рабочей башней, как центр всех операций;
  • аксимально целесообразное использование транспортировки зерна самотеком;
  • минимально целесообразное количество подъемов зерна;
  • минимальная длина технологических маршрутов;
  • аличие на предприятии зернохранилищ различной вместимости;
  • использование, при необходимости, открытого хранения зерна, например под навесами.

На сегодняшний день, по сравнению с концом прошлого века, технологическая школа Украины почти не изменилась, изменилась техника.

Требования рынка по скорости и стоимости строительства привели к тому, что в конструкциях силосов металл заменил железобетон, вследствие чего возникли изменения в компоновочных решениях, поскольку железобетонные силосы преимущественно имели диаметр 6 м, а металлические до 32 м.

Неизменным (и таким получивший широкое распространение прежде всего за счет вхождения на рынок Украины зернотрейдеров и производителей оборудования из США), остался принцип макси-мального использования транспортировки зерна самотеком. Что также связано с развитием техники: в изготовлении самотеков черный металл заменили на современные износостойкие материалы и сплавы; современные методы и технические средства для монтажа и обеспечения работоспособности обо-рудования стали более доступны и позволяют организовывать самотек значительной длины с минимальным их обслуживанием.

Рассмотрим изменения в принципах построения технологических схем, к которым привел рост уровня техники в Украине.

2.jpg

Например:

В статье «Норийная башня элеватора - логика применения», опубликованной на сайте интернет портала Elevatorist, приводятся аргументы в пользу использования централизованной норийной башни:

Норийная башня — это необходимое условие для: 1. Построения функциональной технологической схемы элеватора. 2. Уменьшение длины маршрутов перемещения зерна (уменьшение транспортеров, количества и длины норий, самотеков). 3. Улучшение дублирования функций в случае поломки. 4. Безопасность и удобство обслуживания головок норий, клапанов и самотеков.

К приведенным аргументам следует также добавить, что размещение большинства оборудования в одной норийной башне приведет к концентрации большинства потребителей электроэнергии в одном месте, а это положительно повлияет на длину и стоимость кабельно-проводниковой продукции и средств контроля и автоматизации.

В свою очередь, в другой статье «Элеватор может обходиться без рабочих башен», описано, что:

Суть такой технологии в том, что применяются «самонесущие» нории и транспортные системы. Кроме того, в такой технологии учтен опыт минимизации боя зерна. Для этого максимально сокращено длину самотечных труб, отсутствуют разделители потока, которые сильно травмируют зерно и почти отсутствуют повороты зерновых потоков. Еще один момент, здесь рассредоточены нагрузки на оборудование в элеваторе. Почти нет оборудования, на которое приходится более 50% нагрузки оборота элеватора. При применении безбашенной технологии общий вес металло-конструкций минимум в 2-3 раза ниже, чем в традиционных компоновках элеваторов, а также снижаются энергозатраты при эксплуатации.

Еще один вариант сравнительно новых для Украины технологий, которые пришли к нам из США – это вариант организации технологического процесса с использованием отдельно стоящих норий и системы самотеков.

3.jpg

Рассмотрим все за и против описанных трех подходов к организации технологического процесса:


Технологическая схема реализована на принципе центральной рабочей башни

Преимущества:

Недостатки:

Размещение норий и зерноочистительного оборудования локализованы на небольшой площади участка.
Сравнительно большие капиталовложения в строительство.
Концентрация потребителей электроэнергии на сравнительно небольшой площади участка.
Сравнительно более высокая степень ответственности конструкции.
Возможность обеспечить гибкость технологической схемы.
Почти полное отсутствие возможности модернизации без остановки производства.
Возможность обеспечить взаимозаменяемость оборудования, поломка единицы оборудования не приводит к остановке технологического процесса.
Сравнительно большая протяженность транспортного оборудования.
Возможность обеспечить удобный монтаж, ремонт и обслуживание как технологического оборудования, так и самотеков (в том числе замену отдельных элементов самотеков) без применения кранов и специализированных бригад монтажников-высотников.
Сравнительно большая установленная мощность.


Технологическая схема реализована на принципе безнорийных башен

Преимущества:

Недостатки:

Сравнительно низкие капиталовложения в строительство.

Невозможно обеспечить удобный монтаж, ремонт и обслуживание как технологического оборудования, так и самотеков.

Возможность обеспечить сравнительно небольшую длину транспортных и самотечных линий.

Практически невозможно выполнить ремонт без использования кранов и специализированных бригад монтажников высотников.

Возможность реализовать технологический процесс с использованием сравнительно меньшей установленной мощности единицы оборудования.

Нет взаимозаменяемости оборудования, выход из строя парализует работу участка.

Использование норий позволяет подобрать соответствующую производительность и избежать неэффективных затрат электроэнергии.

Потребители электроэнергии рассеяны по территории предприятия.

Возможность поэтапного проведения модернизации без полной остановки производства.

Неудобство организации ремонтной базы из-за необходимости содержания сравнительно большого количества ремкомплектов.


Технологическая схема, реализованная на принципе отдельно стоящих норий и системы самотеков

Преимущества:

Недостатки:

Сравнительно низкие капиталовложения в строительство.

Невозможно обеспечить удобный монтаж, ремонт и обслуживание как технологического оборудования, так и самотеков.

Возможность реализовать технологический процесс с использованием сравнительно меньшего количества норий.

Невозможно выполнить ремонт без использования кранов и специализированных бригад монтажников высотников.

Возможность организовать технологический процесс с максимальным использованием транспортировки зерна самотеком.

Нет взаимозаменяемости оборудования, выход из строя парализует работу участка.

Возможность поэтапного проведения модернизации без полной остановки производства.

Значительные затраты на обеспечение безопасности эксплуатации.

Возможность реализовать технологический процесс с минимальным количеством подъемов зерна.

Сравнительно высокая мощность отдельных норий.

Каждый из трех приведенных приемов в организации технологического процесса элеватора это своего рода крайность.


Как понять, что выбранная для реализации технологическая схема оптимальна и эффективна? Какая из рассмотренных технологий лучше?

Ответ прост. Технологическая схема должна прежде всего соответствовать поставленной задачей - обеспечивать необходимый набор и объем операций, в том числе таких, что необходимо проводить одновременно.

Еще на этапе формирования задания на проектирование необходимо четко определить будущий функционал технологической схемы в строгом соответствии с условиями площадки строительства (схема движения транспорта должна обеспечивать возможность нормального маневрирования без пересечения различных технологических потоков) и плановой деятельности (с целью организовать перегрузки 5000 т зерна в год нет смысла строить элеватор вместимостью 50 000 т).

Именно поэтому специалисты проектного управления Зерновой Столицы, для формирования оптимального предложения, проводят анализ задания на строительство элеватора, полученного от заказчика, на предмет его соответствия эффективному использованию существующих производственных мощностей и прилегающей инфраструктуры. Результатом анализа всегда есть баланс между пожеланиями и возможностями участка.

Так для одного заказчика (линейный элеватор в Тернопольской области) специалистами проектного управления предложено строительство двух узлов разгрузки (с очисткой и сушкой), размещенных на разных участках предприятия и один комплекс для загрузки вагонов (с очисткой), технологическая схема реализована с преобладанием принципа отдельных взаимозаменяемых технологических узлов.

Для другого (портовый элеватор в Одесской области) - предложено строительство узла разгрузки сблокированного с автомобильными весами и блоком очистки, при этом реализовано несколько точек разгрузки вагонов, технологическая схема реализована с использованием принципа центральной рабочей башни и взаимозаменяемости норий, вместе с принципом организации отдельных независимых узлов (участок приемки зерна с водного транспорта).

Также есть примеры реализации проектов по расширению номенклатуры грузов (склад на территории одного из портов в Одесской области) без капитального строительства, существующий склад приспособлено к размещению и перевалке зерна с использованием мобильных конвейеров, автомобильных разгрузчиков и средств для разгрузки зерна из вагонов зерновозов с последующей отгрузкой в судно с использованием стандартных причальных кранов.


Так что же такое оптимальная технологическая схема?

Это та схема, которая отвечает требованиям безопасной эксплуатации, строительных и технологических норм; максимально учитывает плановые особенности работы элеватора; обеспечивает полный набор и объем функций (прием, очистка, сушка, хранение, отпуск); учитывает доступную транспортную инфраструктуру, перспективы и возможности ее развития; имеет минимальную протяженность технологических линий; обеспечивает бесперебойную работу даже в случае выхода из строя отдельных единиц оборудования; удобная в проведении ремонта при этом не требует использования специальных устройств (например 500 тонных кранов) обеспечивает приемлемую конкурентную стоимость выполнения операций.

Вместе с тем функционал технологической схемы формирует стоимость строительства - более широкий спектр функций и взаимозаменяемости оборудования требует больших капиталовложений, следовательно, нужно искать баланс между максимальными возможностями технологической схемы и стоимостью ее реализации, здесь выбор за заказчиком, у каждого свои приоритеты и стратегия развития.