臥式連續(xù)結(jié)晶罐在蔗糖生產(chǎn)中的應(yīng)用

甘耀明

（廣西農(nóng)墾糖業(yè)集團(tuán)金光制糖有限公司，廣西 南寧 530042）

臥式連續(xù)結(jié)晶罐是一種新型的制糖結(jié)晶設(shè)備，是糖廠生產(chǎn)煮糖工段主要用于煮制丙糖羔的設(shè)備，蔗糖結(jié)晶過程是一個(gè)對(duì)能源使用要求較高、耗能較大的一道工序，是制糖工業(yè)生產(chǎn)中很重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。糖廠傳統(tǒng)的結(jié)晶過程由單罐煮制完成，其結(jié)構(gòu)性能決定了該設(shè)備能源要求高，耗能大，這顯然與現(xiàn)代化大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)是很不匹配的。煮糖采用連續(xù)結(jié)晶工藝有利于整個(gè)生產(chǎn)過程的控制和管理。丙糖膏采用臥式自動(dòng)連續(xù)結(jié)晶罐，可用蒸發(fā)低壓蒸汽，耗能低，糖膏處理量大，工藝指標(biāo)控制穩(wěn)定，對(duì)降低生產(chǎn)成本、提高效益有明顯的效果。下面主要討論臥式連續(xù)自動(dòng)煮糖罐在生產(chǎn)中應(yīng)用的情況。

1 臥式連續(xù)結(jié)晶罐的結(jié)構(gòu)及工作原理

1.1 臥式連續(xù)結(jié)晶罐的結(jié)構(gòu)

臥式連續(xù)結(jié)晶罐是改進(jìn)型的新式煮糖罐，該罐分為 10個(gè)室，汽鼓設(shè)計(jì)成單元式，以利于在不同的蒸汽壓力下操作。用垂直加熱管， 管徑l02mm，長(zhǎng)度1500mm；蒸汽進(jìn)人汽鼓進(jìn)行加熱，冷凝水由底部若干個(gè)管排出，在汽鼓底部的各室人料，用蒸汽來鋪助攪拌。該連續(xù)結(jié)晶罐的規(guī)格及結(jié)構(gòu)如下。

名稱 室數(shù)（個(gè)） 主體規(guī)格（m） 有效體積（m3） 加熱面積（m2）數(shù)量 10 4.75×13.35 115 1078

結(jié)構(gòu)及糖膏流向圖

1.2 連續(xù)結(jié)晶罐的工作原理

連續(xù)結(jié)晶是把傳統(tǒng)單罐結(jié)晶過程中的抽種、入料養(yǎng)晶、煮水和濃縮等各個(gè)操作階段放在同一設(shè)備的不同部位同時(shí)進(jìn)行，免去諸如卸糖和洗罐等許多輔助操作。糖膏憑自身的重力通過室與室之間的通道進(jìn)入下一室，每一室都有各自的入料管和自控裝置。排料堰可變，可調(diào)節(jié)糖膏液位高度，所煮制的糖膏向著一個(gè)方向流去，混合良好，循序漸進(jìn)，避免物料走短路，減少了混晶或晶體滯留現(xiàn)象的發(fā)生，種子的加人采用種子泵輸送。

工藝原理圖

2 臥式連續(xù)結(jié)晶罐的技術(shù)特點(diǎn)

蔗糖晶體結(jié)晶過程是一個(gè)復(fù)雜的過程，傳質(zhì)和傳熱同時(shí)進(jìn)行，要獲得良好的結(jié)晶效果，必須為蔗糖結(jié)晶過程提供一個(gè)良好的結(jié)晶環(huán)境，連續(xù)結(jié)晶的技術(shù)措施已為這些方面進(jìn)行考慮。

2.1 煮制過程的對(duì)流循環(huán)

動(dòng)態(tài)結(jié)晶比靜態(tài)結(jié)晶的結(jié)晶速度要大得多，而對(duì)流循環(huán)良好的煮糖罐比對(duì)流循環(huán)差的煮糖罐的結(jié)晶這度要快得多。連續(xù)結(jié)晶罐煮制時(shí)采用低液面操作，靜壓效應(yīng)影響較少，容易形成自然循環(huán)狀態(tài)。同時(shí)采用蒸汽進(jìn)行攪拌，在連續(xù)結(jié)晶罐的每一個(gè)室的底部加裝一個(gè)噴汽分配室，每一個(gè)分配室都能調(diào)節(jié)入汽大小，分配室內(nèi)每一個(gè)孔與原加熱管相對(duì)應(yīng)，蒸汽通過這些孔向上對(duì)著每一根加熱管，分汽均勻；因此，每根加熱管都有大量的汽泡逸出糖膏蒸發(fā)面，從而達(dá)到自然循環(huán)與強(qiáng)制循環(huán)相結(jié)合的效果，在罐內(nèi)形成了劇烈的對(duì)流循環(huán)，傳熱系數(shù)大大地提高，加熱管內(nèi)外的溫差大大地減少，傳質(zhì)和傳熱效果都良好，煮糖時(shí)間大大縮短。

2.2 煮制過程糖膏的流動(dòng)性

蔗糖連續(xù)結(jié)晶由于把傳統(tǒng)間隙式結(jié)晶過程中的抽種、入料、養(yǎng)晶、煮水和濃縮等各個(gè)操作階段放在同一設(shè)備的不同部位同時(shí)進(jìn)行，并且是漸進(jìn)地、按順序地進(jìn)行，這樣就要求糖膏在連續(xù)結(jié)晶罐內(nèi)的流向性良好，向著一個(gè)方向流動(dòng)，混合良好，避免物料走短路、混晶或晶體滯留現(xiàn)象的發(fā)生。為此，在結(jié)構(gòu)上把連續(xù)結(jié)晶罐分為10個(gè)室，各結(jié)晶室截然分開，糖膏只能憑靠自身重力通過中間通道才能進(jìn)人下一室，確保了糖膏流向的單向性（如下圖4-1所示）。同時(shí)罐內(nèi)制作成弧形，力求減少死角，使糖膏流向好

2.3 儀表自動(dòng)化控制

儀表自動(dòng)控制與連續(xù)結(jié)晶罐的結(jié)合，使連續(xù)結(jié)晶罐的優(yōu)良性能更充分地發(fā)揮出來。連續(xù)煮糖罐備有自動(dòng)控制裝置，罐內(nèi)電導(dǎo)儀探頭間接側(cè)定過飽和度，對(duì)入料量、蒸汽壓力和真空度等主要工藝參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)控制。連續(xù)結(jié)晶罐的自動(dòng)化控制系統(tǒng)主要針對(duì)10個(gè)隔室中4大指標(biāo)進(jìn)行控制，即真空、入料、蒸汽、錘度。

在生產(chǎn)使用中，電導(dǎo)儀探頭常常積有糖垢，影響測(cè)量參數(shù)的準(zhǔn)確性，進(jìn)而影響到自動(dòng)控制操作的準(zhǔn)確性等等，因此，探頭制作成可以自由取出的方式，要求每隔4-6h取出清潔一次采用了儀表自動(dòng)控制系統(tǒng)，使探頭傳遞的信息是正確地反映所煮制糖膏的信息，使自動(dòng)控制系統(tǒng)能正確地工作，從而能正確地對(duì)入料量和糖膏濃度進(jìn)行有效的控制操作。實(shí)踐證明，采用自動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行強(qiáng)化后，所煮制的糖膏濃度穩(wěn)定，沒有在煮制過程中因?yàn)樘歉噙^濃而起偽砂，也沒有因?yàn)橹虚g糖膏過稀或蒸汽壓力過大而溶砂的現(xiàn)象。

2.4 工藝設(shè)備配套完善

工藝方面強(qiáng)化配套設(shè)施的完善和工藝的改進(jìn)，在澄清過程中力求操作控制穩(wěn)定，獲得較好的澄清效果，提高蔗汁的純度，從而提高糖漿純度，以利于減少結(jié)晶過程中的雜質(zhì)效應(yīng)，達(dá)到提高收回、增加效益的目的。

2.5 人料控制較高的溫度

采用高溫入料是最簡(jiǎn)單的強(qiáng)化方式。一般的間隙式結(jié)晶罐進(jìn)料溫度可以比罐內(nèi)糖膏的溫度高 3～5℃ 然而，由于連續(xù)結(jié)晶罐所煮制的糖膏能形成劇烈的對(duì)流循環(huán)，加熱管內(nèi)外的溫度差小，用汁汽作熱源,因此入料溫度可以比罐內(nèi)糖膏溫度高5～7℃，這些溫度較高的物料進(jìn)罐后產(chǎn)生自蒸發(fā)，大量的汽泡瞬間產(chǎn)生，并欲逸出糖膏蒸發(fā)面，從而增強(qiáng)了罐內(nèi)糖膏的對(duì)流循環(huán)。因此，在種子入料管上設(shè)計(jì)安裝有一臺(tái)套管式加熱器，對(duì)入料糖膏進(jìn)行加熱，以提高入料溫度。

2.6 自動(dòng)煮制高質(zhì)量的種子

連續(xù)結(jié)晶罐所需要的種子是在間歇式結(jié)晶罐準(zhǔn)備的，種子由輸送泵根據(jù)罐內(nèi)所需要的種子量泵到第1個(gè)室。由于連續(xù)結(jié)晶罐煮制過程中不入水，第一室直接入糖漿，沒有如同間歇式煮糖罐那樣先入水進(jìn)行洗砂整理這一階段，因此種子膏的質(zhì)量對(duì)連續(xù)結(jié)晶罐的操作至關(guān)重要。如果種子的質(zhì)量差時(shí)，連續(xù)煮糖罐很難整理過來，會(huì)造成糖晶粒均勻度差，分蜜困難，收回率低。所以種子膏必須保持晶粒的均勻性，不能有偽砂或幼砂。種子膏煮制過程采用自動(dòng)控制方式，泵送種子膏采用特殊的輸送泵，盡量減少種子在輸送過程中被磨碎。

3 連續(xù)結(jié)晶罐的應(yīng)用效果

3.1 連續(xù)結(jié)晶罐的使用情況

連續(xù)結(jié)晶罐采用了自動(dòng)化控制裝置，確保了所煮制的糖膏向著一定的方向流動(dòng)，循序漸進(jìn)，沒有物料走短路，糖膏在罐內(nèi)形成劇烈的對(duì)流循環(huán)，罐內(nèi)的糖膏沒有混晶、滯留現(xiàn)象，所煮制的糖膏均勻度好。

連續(xù)結(jié)晶罐所煮制的糖晶粒均勻度比傳統(tǒng)間隙式結(jié)晶罐煮制的糖的均勻度差一些，這是因?yàn)檫B續(xù)結(jié)晶罐還存在著滯晶現(xiàn)象，以及連續(xù)結(jié)晶所用的種子是用泵來輸送的，造成種子在輸送過程中磨碎，連續(xù)結(jié)晶時(shí)沒有洗砂整理這一過程，而是全部入糖漿煮制。但是，由于連續(xù)結(jié)晶罐的加熱面與糖膏體積比在整個(gè)過程中都保持不變，使蔗糖晶體可以在最大的生長(zhǎng)速度條件下成長(zhǎng)，同時(shí)糖膏能形成劇烈的對(duì)流循環(huán)，過飽和度均勻穩(wěn)定，另外，使用了儀表自動(dòng)控制操作，采取連續(xù)人料，逐步濃縮的方法。因此，煮制過程中極少出現(xiàn)糖膏過濃，過飽和度過高而出現(xiàn)偽砂幼晶現(xiàn)象，也極少出現(xiàn)糖膏過稀而溶砂現(xiàn)象。

連續(xù)結(jié)晶罐煮制時(shí)，糖膏液位低（只高于加熱管板面300mm）且固定不變， 保持穩(wěn)定，克服了高液位靜壓頭的不良效應(yīng)，兼以采用蒸汽進(jìn)行攪拌，形成劇烈的對(duì)流循環(huán)，加熱體內(nèi)糖膏與加熱蒸汽溫差明顯減小，傳熱系數(shù)大，傳熱快，因此汽鼓內(nèi)壓力小，有利于抽取汁汽，可以使用低品位的蒸汽作為熱源，即蒸發(fā)系統(tǒng)的二、三效汁汽，都能保持罐內(nèi)糖膏良好的循環(huán)，，用汽均衡，減少煮糖時(shí)間，糖膏在罐內(nèi)停留大約3～4h， 從而提高了產(chǎn)品質(zhì)量和降低能耗，減少積垢，生產(chǎn)期間不需沖洗，減少了沖罐時(shí)間和費(fèi)用。

3.2 連續(xù)結(jié)晶罐與傳統(tǒng)間隙式結(jié)晶罐的使用效果對(duì)比

（1）使用100立方米臥式連續(xù)煮糖罐達(dá)到平衡生產(chǎn)節(jié)約能耗、降低蒸汽與蔗比提高蔗渣打包率，增加經(jīng)濟(jì)效益的目的。根據(jù)金光制糖有限公司使用臥式連續(xù)結(jié)晶罐的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明；利用蒸發(fā) 2、3#效汁汽來煮丙糖，丙糖羔煮制耗用蒸汽與蔗比可以降到8%以下。原有四臺(tái)傳統(tǒng)間隙式結(jié)晶罐丙糖羔煮制耗用蒸汽與蔗比12%，對(duì)比汽耗相差值4%。按總榨量60萬噸，日榨量7200噸計(jì)算（噸標(biāo)煤產(chǎn)蒸汽8噸；噸標(biāo)煤相當(dāng)于3.5噸蔗渣）：

可節(jié)蔗渣：600000×（12%-8%）×3.5/8=10500噸(折標(biāo)煤∶3000噸)

蔗渣打包率可以提高：10500/600000=1.75%

按噸蔗渣400元計(jì)算可產(chǎn)生的直接經(jīng)濟(jì)效益為420萬元.

（2）減少人工費(fèi)用，降低生產(chǎn)成本。原有四個(gè)丙糖結(jié)晶罐需每班4個(gè)煮糖工，三班共12人；使用臥式連續(xù)結(jié)晶罐后每班1人，三班3人，可減少人員9個(gè)，按人均年收入3萬元計(jì)算，則可節(jié)約開支27萬元。

（3）連續(xù)平衡穩(wěn)定丙糖羔的煮制加快物料快進(jìn)快出，最大限度地減少糖份的轉(zhuǎn)化，提高丙糖結(jié)晶率,降低廢蜜重力純度，提高煮煉收回和產(chǎn)糖率，從而達(dá)到增加經(jīng)濟(jì)效益的目的。

表1 近幾年我廠廢蜜重力純度平均值統(tǒng)計(jì)數(shù)

從表1可以看出近幾年來丙糖煮制操作過程損失糖份是較大的，證明有較多的糖份被桔水帶走導(dǎo)致了桔水純度的升高，造成了經(jīng)濟(jì)效益的損失。使用連續(xù)自動(dòng)丙糖結(jié)晶罐后，達(dá)到提高丙糖結(jié)晶率、降低桔水重力純度，提高煮煉收回增加效益。按總榨量60萬噸，日榨量7200噸計(jì)算，臥式連續(xù)丙糖結(jié)晶罐廢蜜重力純度平均下降 1.08GP，廢蜜產(chǎn)量 3.2%不變，廢蜜錘度90BX。可多收回糖分： 600000×3.2%×1.08%×90%=186.6(噸糖)

4 小結(jié)

連續(xù)結(jié)晶過程把傳統(tǒng)間隔式結(jié)晶過程中的抽種整理、入料養(yǎng)晶、濃縮等各個(gè)操作階段放在同一設(shè)備的不同部位同時(shí)進(jìn)行，免去了卸糖、洗罐等補(bǔ)助時(shí)間。因此，連續(xù)結(jié)晶與間隔式結(jié)晶罐相比，有著很多優(yōu)點(diǎn)。

（1）與傳統(tǒng)間隔式結(jié)晶罐相比，煮制時(shí)充分利用了罐的供熱面積和煮糖容積，加大了蒸發(fā)空間，在同等容積下，煮制率明顯提高。

（2）在全部煮制過程中，因各段工序得以精確地控制，所以母液中無效晶體的產(chǎn)生得以很好的控制。

（3）因?yàn)楣迌?nèi)的溫度低，總體來說其液體的靜壓力就低，保證了糖膏的溫度低于母液，其結(jié)果就是有效地避免了蔗糖的流失。

（4）采用蒸發(fā)罐汁汽分路蒸發(fā)的原理，明顯減少了汁汽的用量。并且，連續(xù)煮制過程中有效地控制了蒸汽壓力、真空度，從而保證了過飽和度處于最佳狀態(tài)。

（5）與傳統(tǒng)間隔式結(jié)晶罐相比，減少了放糖、投粉或清洗結(jié)晶罐等環(huán)節(jié)，最大限度地節(jié)省了生產(chǎn)時(shí)間。

（6）冷凝器、真空泵及其它相關(guān)配套設(shè)備使用量減少，從而節(jié)省了占地，減少了前期投入。

（7）采用了完善的自動(dòng)控制系統(tǒng)，整個(gè)煮制過程得以簡(jiǎn)化，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)得以更精確地控制，減少糖膏在罐體內(nèi)的停留時(shí)間，最大限度地提高煮煉收回，煮制出高質(zhì)量的產(chǎn)品。

（8）連續(xù)結(jié)晶罐系統(tǒng)是一種新的科技設(shè)備，技術(shù)含量高，實(shí)現(xiàn)了煮制過程自動(dòng)化，目前已在蔗糖生產(chǎn)中推廣應(yīng)用。

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