可調式快速沉降系統在隴川糖廠的運用

王 輝，張云環，薛 原

（1.云南省隴川糖廠，云南 德宏 678700；2.南寧蘇格爾科技有限公司，廣西 南寧 530000）

0 引言

在制糖生產中，糖汁在添加輔料并加熱到設定溫度后，進入沉降器中進行固液分離，得到的清汁進入蒸發工段濃縮得到糖漿，然后結晶成白糖，泥汁送到過濾工段，得到濾泥用做肥料。因此，清汁的質量對產品質量和煮煉回收率有重要影響。其中糖汁經過預灰、加熱、硫熏中和等工序后，產生了很多沉淀物，這些沉淀粒子和其他分散顆粒，懸浮分散于糖汁。中此時需要固液分離處理后，才能得到潔凈的糖汁。中和澄清工序是制糖工藝中很重要的一次分離提純過程，澄清汁質量的好壞關乎到最終產品白砂糖質量的優劣，關乎到整個糖廠的經濟效益和工人收入，質量好的澄清汁是生產優質白砂糖的前提。糖廠基本都采用重力沉降這一物理手段來進行固液分離，那么一個好的沉降系統就承載著澄清工段“成敗”之重任。好的沉降系統，在沉降過程應達到下列要求：沉降分離速度快、沉降效率高（蔗汁在器內停留時間短，減少了糖分轉化的概率）、沉降效果好（澄清汁清澈透明）、泥汁濃度高等。

1 甘蔗糖廠澄清工段現況

澄清工序是糖廠清凈工藝的核心，如何確保得到潔凈的澄清汁是清凈的重中之重。目前國內甘蔗糖廠中澄清工序有過濾和重力沉降兩種方式，過濾方式有板框壓濾和陶瓷膜過濾兩種，其中板框壓濾要求泥汁結實，顆粒較大，多使用于碳法制糖廠，而且其濾泥無法再利用而衍生環境污染問題，不為糖廠喜歡；陶瓷膜過濾現在還在試驗階段并且成本過高，讓人望而卻步。國內絕大部分甘蔗糖廠澄清工序都選用重力沉降方式作為澄清的手段，為多層連續沉降器（TDW型沉降器和TDJ型沉降器）和快速單層沉降器兩種。多層連續式沉降器有著設備構造復雜，不易維護清理；沉降速度慢，泥汁在器體里停留時間過長，產生了蔗汁pH值降低、蔗糖轉化和還原糖分解、可逆性膠體的逆化、蔗渣蔗糠水解等一些不利于制糖生產的影響。

現有的快速沉降器具有分離效率高，糖汁在設備中停留時間短的優點，糖汁在設備中的停留時間最短可達30分鐘，糖汁能很快通過沉降器進行清汁與泥汁的分離，糖分的轉化損失少，同時減少色素生成。但其液位和糖汁停留時間不可調，這也給糖廠生產帶來很多困難，如靜態沉降器其下端為錐形，在錐形處有刮泥裝置，入料口連通混合器，混合器出口與至少一個分配管連接，在分配管壁上有多個開口，每個開口下端設置有折流板；斜波紋板沉降器器體為長方形，在進汁口與出汁口間以斜波紋板組作為分離元件。圓筒式單層沉降器是目前單層沉降器的主流形式，這類沉降器在進汁口與出汁口間沒有安裝有任何分離裝置，為中空結構，完全憑借顆粒與液體的密度差進行重力沉降；平流式沉降器在器體中安裝了直的折流擋板，糖汁的進汁口和出汁口均在器體的頂部，糖汁從進汁口進入器體后，必須經折流擋板間的通道進行流動，而后到達出汁口。這種裝置具有防止糖汁在器體內對流的作用。

為了克服目前糖廠多層沉降器和快速沉降器的不足，解決現有的多層沉降器效率低、固液分離時間長的問題，以及快速沉降器糖汁停留時間不可調的技術缺陷，選擇一種既能作為快速沉降器使用，又有多層沉降器液位可調優點的沉降設備是對糖廠生產主管領導和澄清車間的重大考驗。

2 可調式快速沉降系統的原理及其特點

液位可調式快速沉降系統，由沉降器和散氣箱組成，設備工作時，糖汁先進入散氣箱，經過過汁管與絮凝劑混合后到達沉降器的進汁下降管，均勻進入沉降器，糖汁中的固體顆粒沉淀入固體收集錐斗中聚集，在刮泥裝置的幫助下進入固體濃縮斗濃縮，通過泥汁排出口排出。清汁向上穿過環形擋板組，經清汁出口管排出。在實際操作中，當開啟最底層清汁出口管閥門時，沉降器液位最低，清汁在設備中的停留時間通常在30分鐘左右，設備可當作快速沉降器使用。當關閉最底層清汁出口管閥門而開啟第二層的清汁出口管閥門時，糖汁的液位升高到第二層清汁出口管，糖汁在設備中的停留時間延長，可以起到儲存糖汁、延長糖汁在設備中的化學反應時間的作用。當關閉最底層和第二層清汁出口管的閥門時，液位則升至第三層清汁出口管的位置，糖汁在設備中的停留時間進一步延長。

可調式快速沉降系統有以下特點。

第一，糖汁在沉降器中的液位和停留時間都可調，當最底層的清汁出口閥門開啟時，糖汁在設備中的液位最低，糖汁在設備中的停留時間最短，可以作為快速沉降器使用。

第二，環形擋板將沉降器分成若干沉降單元，互不干擾，極大程度地控制了沉降器體內的擾動，防止液位升降、工藝波動、流量波動產生的擾動對沉降器工作造成的沖擊，保證出汁清澈。

第三，環形擋板的工作曲面能夠對非軸線方向的糖汁流動進行阻擋，跟隨糖汁流動的細小固體顆粒在工作曲面上聚集，形成更大的顆粒，重新返回到泥汁濃縮區，可提高沉降效率。

沉降器內置環板，有效防止因溫度及來汁量波動產生對流和擾動，防止蔗汁反底；內置絮凝反應器，利用中心降液管切線進汁，含有絮凝劑的蔗汁在內旋轉絮凝混合，反應充分。中心管進汁，環管和環槽出汁；進、出汁完全分開，無橫向流動、互不干擾。緩沖散汽箱采用斜板二次散氣技術，散氣面積大，散氣充分，提高抗干擾能力和沉降效率。內置兩級散氣裝置，一級為噴淋散氣，二級為斜板散氣。其中，斜板散氣利用斜板表面對氣泡的吸附作用，使氣泡在表面聚集、融合長大，對細微氣泡有較強的去除效果。散氣效果優于目前廣泛使用的噴淋式散氣，沉降器運行更加穩定。

可調式快速沉降系統的結構示意圖，如圖1所示。

3 可調式快速沉降系統的使用效果

隴川糖廠清凈車間于2017/2018年榨季引進南寧蘇格爾科技有限公司的可調式快速沉降系統及其弱堿性澄清技術，經過兩個榨季的使用，均獲得良好的效果。

往年多層沉降器有時會出現翻底、放不出清汁的情況，可調式快速沉降系統引進以后，整個榨季期間運行穩定，基本沒有出現因為沉降池放不出汁而減榨量的情況。泥汁濃度較往年升高，查定該設備排出的泥汁錘度為21°Bx，榨季濾泥量由上個榨季的4.75%（對蔗）降至本榨季的4.2%（對蔗），下降了0.55%，且干濾泥轉光度均控制在3%以下，泥汁量和吸濾機洗水用量明顯減少，減少了濾泥糖分損失和蒸發耗汽量，實現了節能減排。

通過2017/2018年和2018/2019年這兩個榨季的運行使用后，可調式中和汁快速沉降系統有如下優點。

一是澄清效果好，清汁透明，懸浮物少，蔗糠殘留量少；降低清汁渾濁度、色值、清汁鈣鹽和減少了蒸發罐內積垢，提高了產品質量。

二是設備運行更穩定、高效，只要保證二次加熱溫度和絮凝劑的合理添加，運行中鮮有“翻底、翻渾”現象發生；底部錐體角度大，泥汁濃度高，減少吸濾機負擔，提高了過濾效率。

三是設備構造簡單。

四是清汁停留時間短，清汁pH值降幅小，減少了糖分的轉化損失。

自2017/2018年榨季使用可調式快速沉降系統及其弱堿性澄清技術以后，連續兩個榨季以來產品質量有了較明顯的提高，其中一級糖產率達100%，清汁色值、白砂糖色值比未使用之前也顯著下降，清汁鈣鹽含量、白砂糖殘硫量得到進一步的減少，泥汁濃度高，廢蜜量大幅度減少，產糖率有了較大提升，為擴大企業利潤空間增加有利條件，如表1、表2所示。

除了引進可調式快速沉降系統及其弱堿性澄清技術外，改進了設備和工藝的配套，針對快速沉降系統在堿性工藝應用過程中，由于停留時間過短，白糖水不溶物升高的情況，對中和反應箱體進行加大加高以增加糖汁中和反應的停留時間，有效避免由于加灰局部過堿所產生的蔗糖二鈣、蔗糖三鈣，導致不能形成緊密的亞硫酸鈣CaSO3、磷酸鈣Ca3（PO4）2沉淀而使澄清過程惡化，使糖汁pH值快速達到并保持穩定的效果，保證糖汁的質量和清汁沉降的穩定，減少清汁的含鈣量和還原糖的分解，減少積垢形成，對降低清汁色值、提高糖漿純度、降低白糖混濁度和二氧化硫殘留亦有顯著效果。另外還對混合汁箱液位控制、預灰系統及結構進行改造，穩定控制pH值，均勻加灰又能實現強化中和反應，避免滯后反應，減少設備積垢，提高設備使用效率。

圖1 可調式快速沉降系統

表1 隴川糖廠可調式快速沉降系統使用前后指標對比表

4 結束語

可調式快速沉降系統具備快速沉降器的沉降速度和多層沉降器的液位可調的雙重優點，可以像多層沉降器一樣具有平衡罐的功能，能克服目前糖廠多層沉降器和快速沉降器的不足，解決現有的多層沉降器效率低、固液分離時間長的問題，以及快速沉降器糖汁停留時間不可調等技術缺陷，從而達到控制糖汁在沉降器中化學反應時間的目的，達到最優的工藝效果，對糖廠的均衡生產具有重大意義。

目前，國內制糖業面臨很大挑戰，要提高國內制糖的競爭力，一要依靠甘蔗品種、種植、砍運方面的技術進步、管理組織進步；二要依靠生產環節的技術進步。但是技術創新和工藝創新帶來的效益更大，影響更加深遠。

隴川糖廠連續奮戰百天，2018/2019年榨季產糖率再創歷史新高，達到13.4%。榮獲云南省2018/2019年榨季產糖率光榮榜全省第六名。堅持以“做強做優蔗糖主產業，積極開展糖業提質增效”為目標。認真查找問題，深刻剖析根源，在糖業提質增效方面下狠功夫，為加快蔗糖業的發展而努力。

表2 隴川糖廠快速沉降系統使用前后廢蜜對比表