食用鹽加碘方式的變更
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本文作者：汪道文、王安樂(lè) 單位：中鹽東興鹽化股份有限公司
現(xiàn)有加碘裝置工藝現(xiàn)狀
由于原標(biāo)準(zhǔn)食用鹽碘添加含量范圍較寬，且合格品面積較大，這樣對(duì)加碘工藝設(shè)備及精度要求相對(duì)較寬。經(jīng)調(diào)查，大多數(shù)制鹽企業(yè)均采用床前濕式加碘設(shè)備及工藝（核子稱控制系統(tǒng)）。大多制鹽企業(yè)現(xiàn)有加碘裝置采用核子秤配隔膜計(jì)量泵組成。以Cs-137放射元素為放射源的CCG核子秤（主要由稱體、測(cè)速裝置、儀表三大部分組成），配XMZ智能數(shù)顯控制儀和電磁計(jì)量泵為主要設(shè)備組成的自動(dòng)加碘控制系統(tǒng)，核子秤對(duì)皮帶的鹽量進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并根據(jù)鹽量的大小向智能數(shù)顯控制儀提供脈沖電信號(hào)，智能數(shù)顯控制儀將脈沖信號(hào)進(jìn)行處理后，向電磁計(jì)量泵提供電流信號(hào)（4~20mA），電磁計(jì)量泵根據(jù)電流信號(hào)的強(qiáng)弱來(lái)調(diào)節(jié)計(jì)量泵的頻率，控制藥液的輸出量，從而達(dá)到自動(dòng)加藥的目的。
現(xiàn)有加碘裝置的工藝路線及加碘的同步性分析工藝路線為：核子秤測(cè)得皮帶上鹽流量→控制儀→控制儀輸出對(duì)應(yīng)的電流信號(hào)→計(jì)量泵→計(jì)量泵通過(guò)變換頻率與電流信號(hào)適配→泵出碘液經(jīng)輸送管路加至濕鹽皮帶。這個(gè)過(guò)程中因皮帶上的鹽流量每秒都在變化,變化的鹽量信號(hào)反饋至計(jì)量泵電信號(hào)輸出與實(shí)際皮帶上經(jīng)過(guò)藥液添加處的鹽量不能同步，且時(shí)間滯后，反應(yīng)時(shí)間遲延導(dǎo)致最終加至皮帶的碘液與皮帶實(shí)時(shí)流量嚴(yán)重不同步，造成碘含量添加準(zhǔn)確度下降。其中尚不包括因計(jì)量泵結(jié)構(gòu)乃管路堵塞等原因?qū)е骂l繁人工手動(dòng)調(diào)節(jié)計(jì)量泵沖程所帶來(lái)的附加偏差。
現(xiàn)有碘添加工藝添加含量分析由于核子稱控制添加系統(tǒng)對(duì)輸送皮帶上鹽量變化檢測(cè)精度在5%左右，所以造成食用鹽碘添加含量波動(dòng)較大。收集2011年12月24~28日5天196個(gè)碘添加含量樣本數(shù)據(jù)（見(jiàn)表3），經(jīng)分析，平均碘添加含量為33.07mg/kg，添加標(biāo)準(zhǔn)偏差為3.14，極差為15.9mg/kg，其碘含量添加水平不能滿足新標(biāo)準(zhǔn)要求。
核子稱與電子皮帶稱性能比較
核子秤和電子皮帶秤都是對(duì)皮帶輸送機(jī)輸送的物料進(jìn)行測(cè)量的一種設(shè)備。兩者共同之處是：為了得到所輸送物料的重量流量，都要檢測(cè)皮帶的物料荷重和皮帶的速度信號(hào)，然后將兩個(gè)信號(hào)相乘得到瞬時(shí)流量，再經(jīng)積分或累加運(yùn)算得到一段時(shí)間內(nèi)輸送物料的重量累計(jì)值；檢測(cè)皮帶速度的方式相同，都是采用磁阻脈沖式、光電脈沖式之類測(cè)速傳感器。兩者不同之處是：核子秤是通過(guò)物料對(duì)射線的吸收來(lái)確定荷重信號(hào)，而電子皮帶秤是通過(guò)對(duì)設(shè)定長(zhǎng)度上的物料重量進(jìn)行稱量來(lái)確定荷重信號(hào)。目前國(guó)內(nèi)大多制鹽企業(yè)碘添加過(guò)程采用的是核子稱對(duì)皮帶輸送的鹽量進(jìn)行檢測(cè)并控制。
電子皮帶秤的準(zhǔn)確度按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T7721-1995規(guī)定，分為0.25、0.5、1.0、2.0四個(gè)等級(jí)，其最大動(dòng)態(tài)累計(jì)誤差在新安裝時(shí)則分別為±0.125%、±0.25%、±0.5%、±1.0%，使用中分別為±0.25%、±0.5%、±1.0%、±2.0%，也就是說(shuō)，最差的秤在新安裝時(shí)最大動(dòng)態(tài)累計(jì)誤差也不會(huì)超過(guò)±1.0%，而國(guó)內(nèi)已有多家生產(chǎn)單位的產(chǎn)品通過(guò)了0.25、0.5這樣較高等級(jí)準(zhǔn)確度的測(cè)試。核子皮帶秤目前只有國(guó)家計(jì)量檢定規(guī)程JJG811-93，其準(zhǔn)確度等級(jí)分為1.0、2.0兩個(gè)等級(jí)，其最大動(dòng)態(tài)累計(jì)誤差在新安裝時(shí)分別為±0.5%、±1.0%，使用中分別為±1.0%、±2.0%。由此可間接說(shuō)明核子皮帶秤比部分高準(zhǔn)確度電子皮帶秤準(zhǔn)確度要低。
多數(shù)電子皮帶秤(特別是準(zhǔn)確度稍高的秤)秤架龐大、復(fù)雜，安裝時(shí)還要對(duì)輸送機(jī)的支架及縱梁進(jìn)行加固。安裝位置的選擇非常關(guān)鍵，通常要求在皮帶張力小及張力變化小的地方安裝，安裝時(shí)還要停皮帶輸送機(jī)。同時(shí)，電子皮帶秤的準(zhǔn)確度要求越高，維護(hù)工作越頻繁，維護(hù)工作量也越大。核子皮帶秤的秤體小巧，搬運(yùn)及安裝工作量小，從安裝要求上講，可以說(shuō)不講究，只要簡(jiǎn)單地固定在皮帶機(jī)縱梁上就可以了。且維護(hù)工作要求較少。相比之下，就安裝和維護(hù)來(lái)看，核子皮帶秤占有明顯優(yōu)勢(shì)。
根據(jù)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)調(diào)研，費(fèi)用方面兩者相差不大，核子皮帶秤可能稍占優(yōu)勢(shì)。核子皮帶秤裝有核輻射源，存在輻射安全，要做好輻射安全防護(hù)，而電子皮帶稱不存在安全問(wèn)題。由以上比較可以看出，核子皮帶秤作為食用鹽碘添加過(guò)程計(jì)量控制裝置，安裝維護(hù)較簡(jiǎn)單，費(fèi)用低，技術(shù)成熟。由于其計(jì)量精度偏低，故在原食用鹽碘含量添加范圍較寬的情況，采用核子皮帶秤是完全可以的，但新標(biāo)準(zhǔn)食用鹽碘含量添加范圍較小，繼續(xù)使用核子皮帶秤，其控制精度難以滿足生產(chǎn)添加控制要求，建議選用控制精度較高的電子皮帶稱。
自動(dòng)化加碘改造思路及改造方案對(duì)比
為提高食用鹽碘含量添加精度，滿足食用鹽碘含量新標(biāo)準(zhǔn)要求，我公司組織相關(guān)人員對(duì)自動(dòng)化加碘工藝及設(shè)備進(jìn)行了攻關(guān)。通過(guò)技術(shù)攻關(guān)，認(rèn)為采用電子皮帶稱和電磁計(jì)量泵組合自動(dòng)加碘裝置，其添加精度和添加質(zhì)量能夠滿足新標(biāo)準(zhǔn)碘含量添加要求。經(jīng)考察調(diào)研，國(guó)內(nèi)食鹽加碘主要有床前與床后二種模式,因缺乏碘離子濃度在線檢測(cè)手段,加碘后的成品鹽碘含量無(wú)法以毫秒單位實(shí)時(shí)反饋到控制儀與設(shè)定值比較實(shí)現(xiàn)閉環(huán)自動(dòng)調(diào)節(jié)。經(jīng)相關(guān)技術(shù)人員進(jìn)行深入的調(diào)研，并與專業(yè)制造廠家進(jìn)行技術(shù)溝通與交流,在此基礎(chǔ)上，現(xiàn)將兩種改造方案進(jìn)行了分析對(duì)比。
床前加碘。采用四托輥電子皮帶秤測(cè)量濕鹽皮帶上鹽的瞬時(shí)重量,碘液添加的執(zhí)行機(jī)構(gòu)直接安裝于濕鹽皮帶上方,按單條生產(chǎn)線最大產(chǎn)能設(shè)計(jì)出每小時(shí)對(duì)應(yīng)的碘液添加量,由輸送泵按固定值輸至執(zhí)行機(jī)構(gòu)處,生產(chǎn)中執(zhí)行機(jī)構(gòu)根據(jù)皮帶秤的重量變化直接驅(qū)動(dòng)噴頭在三角形空間作相應(yīng)位移,此方案較好地解決了食鹽加碘的同步性問(wèn)題。利用我公司原有的碘液配制桶、貯碘桶及計(jì)量泵,該裝置改造估算費(fèi)用約15萬(wàn)/套。
床后加碘。經(jīng)過(guò)干燥床后的干鹽，通過(guò)卸料裝置送入儲(chǔ)鹽倉(cāng)，儲(chǔ)鹽倉(cāng)后接配高精度電子皮帶秤的稱重式給料機(jī),根據(jù)電子皮帶秤的瞬時(shí)流量值，系統(tǒng)自動(dòng)控制變頻器調(diào)節(jié)稱重式給料機(jī)速度，使其按設(shè)定流量連續(xù)不斷地將干鹽輸送至旋轉(zhuǎn)混合機(jī)。按對(duì)應(yīng)設(shè)定流量配比后的碘液被霧化在旋轉(zhuǎn)混合器內(nèi)與干鹽進(jìn)行充分的混合,混合器進(jìn)口通熱風(fēng)進(jìn)行加溫干燥、出口加引風(fēng)排除水蒸汽，通過(guò)碘液定量、鹽流量定量從而獲得組分穩(wěn)定，配比精確的加碘鹽。利用我公司原有的碘液配制桶、貯碘桶及計(jì)量泵,該裝置改造估算費(fèi)用約為40萬(wàn)/套。
方案對(duì)比及經(jīng)濟(jì)性分析。床前加碘投資費(fèi)用較小,改造難度不大,存在設(shè)備制造工藝較差,主要部件如控制器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、噴頭等均委托代工,未進(jìn)行成型試驗(yàn),后續(xù)維護(hù)及備件供應(yīng)存在一定困難。但經(jīng)考察調(diào)研及與廠家交流,電子皮帶秤及添加控制裝置經(jīng)生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)改進(jìn)后，其添加精度及控制精度能夠滿足新標(biāo)準(zhǔn)碘含量添加要求。床后加碘投資費(fèi)用高,改造難度大,優(yōu)點(diǎn)是成套裝置自動(dòng)化程度高,工藝成熟，特別是床后加碘模式碘損失非常小（一般床前加碘碘利用率僅為70%左右，床后加碘利用率約為90%）。但床后加碘對(duì)生產(chǎn)能力有一定限制。經(jīng)對(duì)比分析，我公司決定采用電子皮帶秤控制，進(jìn)行床前加碘改造。
改造后加碘裝置工藝及添加控制情況
2011年12月，我公司對(duì)第三生產(chǎn)線進(jìn)行了加碘裝置工藝改造，采用四托輥電子皮帶秤測(cè)量濕鹽皮帶上鹽的瞬時(shí)重量，電磁計(jì)量泵等碘液添加的執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制碘液添加量的自動(dòng)化加碘改造，經(jīng)安裝調(diào)試及生產(chǎn)添加運(yùn)行，碘添加含量能夠滿足新標(biāo)準(zhǔn)碘含量添加要求。經(jīng)收集2012年1月22~23日2天42個(gè)生產(chǎn)試運(yùn)行碘添加含量樣本數(shù)據(jù)（見(jiàn)表4）分析，其平均碘添加含量為23.78mg/kg，添加標(biāo)準(zhǔn)偏差為2.97，極差為10.3mg/kg，碘含量添加水平達(dá)到新標(biāo)準(zhǔn)碘含量添加控制要求。
結(jié)束語(yǔ)
通過(guò)我公司新加碘裝置及工藝改造，碘添加含量標(biāo)準(zhǔn)偏差由原3.14下降至2.97，極差由原15.9下降至10.3，添加過(guò)程中，添加碘含量波動(dòng)范圍明顯縮小，經(jīng)生產(chǎn)運(yùn)行和檢測(cè)，能夠滿足《食用鹽碘含量》新標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)控制要求。以上是我公司在國(guó)家食用鹽碘含量新標(biāo)準(zhǔn)出臺(tái)后，為提高碘含量添加精度，對(duì)自動(dòng)化加碘設(shè)備及工藝進(jìn)行攻關(guān)改造的分析總結(jié)，簡(jiǎn)要向大家介紹，目的是與同行們進(jìn)行探討，也為同行們?cè)诮窈蟮母脑熘刑峁┙梃b參考。