自卸式除鐵器在糖廠的應用和探討

玉華烺，謝遠忠

（1.廣西九二科技有限公司，廣西 南寧 530031；2.廣西高進貿易有限公司，廣西 南寧 530007）

在糖廠生產過程中，有相當多的環節需要用到除鐵器，以便清除流程中的鐵塊、鐵渣、鐵銹等物質，以保證下一工序生產的正常進行和物料的合格率。生產除鐵器的廠家非常多，產品的結構、工作原理、安裝方式等也是多種多樣，目前糖廠使用了很多除鐵器，但基本上都需要停機清理鐵銹，很少安裝有自卸式除鐵器。因此，對各糖廠各環節的除鐵器進行分析、對比，以求能找到更合理、經濟、高效率的除鐵器。

1 除鐵器的分類

按工作原理，除鐵器主要可以分為電磁除鐵器和永磁除鐵器。

1.1 電磁除鐵器

1.1.1 工作原理

電磁除鐵器主要由殼體、電磁線圈、鐵芯、磁極填充材料、接線盒等組成。接通電源后，勵磁系統產生強大的磁場，當輸送機械上的物料經過除鐵器下方時，混雜在物料中的鐵性雜物，在除鐵器磁場力作用下被不斷吸起，吸附在除鐵器磁場表面。需要除去吸附在除鐵器上的鐵性雜物時，需切斷勵磁電源，除鐵器磁場消失，部分鐵性雜物在重力作用下自動掉落，需要人工清除。電磁除鐵器磁力較強，以一次性吸起0.1～35公斤的物料，但是不適合長期連續工作。

1.1.2 冷卻方式

冷卻方式有自然冷卻、風冷系統和油冷卻系統。

1.1.3 使用環境要求

第一，海拔高度不超過4000米。

第二，周圍空氣溫度不高于40℃，不低于零下20℃。

第三，溫度在25℃時，周圍環境的相對濕度不大于90%。

第四，不含腐蝕性氣體的環境中。

1.2 永磁除鐵器

1.2.1 工作原理

永磁除鐵器由外殼體、內部采用高矯頑力、高剩磁的特殊永磁體“釹鐵硼”等材料排列組成復合磁系，自然產生強大的磁場，當物料經過永磁除鐵器的磁場范圍時，混雜在物料中的鐵性雜質，重量在0.1～0.36公斤范圍內的，被吸附到除鐵器表面而除去。

1.2.2 冷卻方式

冷卻方式有自然冷卻和風冷系統。

1.2.3 使用環境要求

永磁除鐵器適應能力較強，能在粉塵、潮濕、海邊鹽霧腐蝕嚴重的環境中正常工作，具有免維護、磁力強、壽命長、安裝簡單、使用方便和運行可靠等優點。不存在溫升問題，磁場恒定，密封性好，但是使用久了永磁除鐵器的磁場逐漸衰減。

從除鐵器的工作原理可以看出，電磁除鐵器的適用性較差，受工作條件、工作環境的影響較大。

2 糖廠使用除鐵器的主要工序

2.1 壓榨蔗帶

壓榨車間一級蔗帶至二級蔗帶處，常裝有懸掛式的電磁除鐵器，破碎后的甘蔗經一級蔗帶翻轉，觸碰到懸掛的除鐵器后再進入二級蔗帶，如圖1所示。過程中夾帶的鐵塊會被吸附在除鐵器表面，需停機后人工清除鐵塊。常有螺母螺栓、撒解機掉落的蔗刀、甘蔗帶來的砍蔗刀、鋼筋等。

圖1 壓榨蔗帶的電磁除鐵器安裝示意圖

這種電磁除鐵器，普遍存在如下問題。

一是磁場強度低，約2000～3000GS，除鐵效率低。

二是需要停機才能清理吸附上來的鐵塊，這些鐵塊又有被沖刷重新掉入撕解機的風險。

安裝在一級蔗帶至二級蔗帶處的鐵塊大且重，有些蔗刀重達1～3kg，故選型時應注意如下問題。

第一，可選用磁力強度8000GS左右的皮帶式電磁自卸除鐵器，如圖2所示。

圖2 皮帶式電磁自卸除鐵器實物圖

第二，該位置的工作特點是長期流水線工作，所以需選用油冷系統的除鐵器，避免長時間工作引起除鐵器溫升，磁場減弱，影響除鐵效果。

第三，強調油冷系統的密封性、安全性。

第四，選用自卸方式，帶速可調，可以自動清除吸附上來的鐵塊。

皮帶式電磁自卸除鐵器比糖廠現用的電磁除鐵器主要有如下優點：一是磁場強度更高，清除鐵塊效果更好；二是能自動卸除鐵塊，避免了對設備的二次破壞。雖然價格比原電磁除鐵器高約30%，但除鐵效率提高80%以上，設備安全率大大提高。

2.2 壓榨1#蔗渣流槽

糖廠在第1座榨機入口處的蔗渣流槽上安裝的是永磁固定式除鐵器，以避免鐵塊進入壓榨機造成破壞。這種除鐵器無法完成自動卸除鐵塊，安裝位置也不便于清理，還需停機清理。而且蔗渣不停的往下沖刷，也有鐵塊被沖掉重新進入榨機的風險。因此，此處的除鐵器建議加裝自動卸除鐵塊裝置，如皮帶式永磁自動卸鐵器。

2.3 煮糖罐入料口

有些糖廠在每個煮糖罐的入料口，安裝管道式除鐵器。這個位置物料屬液體，且溫度較高，一般有80℃左右，要使用磁棒式的永磁除鐵器，吸附進入煮糖罐的物料和水中所含有的鐵等磁性物質。難以實現自動清理鐵銹，需在停罐時取出磁棒進行清理。

安裝了除鐵器能有效減少進入煮糖罐的雜質，對減少煮糖時間，提高結晶率是有幫助的。中糧糖業、廣西糖業集團等的部分糖廠在煮糖罐入料口處安裝了除鐵器，如圖3所示。

圖3 磁棒式的永磁除鐵器實物示意圖

2.4 白砂糖除鐵器

制糖生產線上大部分設備為金屬設備，由于成本原因，較難全部采用不銹鋼設備，因此，這些金屬設備或多或少會帶有鐵銹和小金屬塊，不可避免地進入到成品白砂糖中。如果不能有效的除去，很大程度上會影響白砂糖的產品質量，影響產品的品牌效應和糖廠的聲譽。生產線中，白砂糖輸送一般都是采用振動篩、輸送帶和提升機來輸送白砂糖，只要在輸送設備的銜接處的合適落差位置或其他合適的地方裝上除鐵器，就可以吸附白砂糖里的金屬物質。目前大多數糖廠也都有采用不同的除鐵器對成品白砂糖里的金屬物質進行清除。

常用的除鐵器有如下幾種。

2.4.1 懸掛式電磁除鐵器

懸掛式電磁除鐵器懸掛在白砂糖輸送帶上，一般距離輸送帶面100mm左右，該電磁除鐵器磁力低，加上距離較遠，除鐵效果不理想。有的除鐵器裝在兩條白砂糖輸送帶落差處，白砂糖先拋落到除鐵器表面再進入下一級輸送帶。懸掛式電磁除鐵器實物，如圖4所示。

圖4 懸掛式電磁除鐵器實物圖

懸掛式電磁除鐵器具體有如下問題。

第一，白砂糖里的鐵和鐵銹被吸附到除鐵器表面后，因生產過程是流水線生產，生產過程中無法及時清除被吸附的鐵銹，當鐵銹累積多后，就被沖擊再次落入下一級白砂糖輸送過程，進入包裝工序。

第二，有些糖廠安排有臨時工清理鐵銹，但存在因責任心不強和管理力度不夠等原因，造成清理不及時。

第三，不能自動清除吸附的鐵銹，需經常停機后人工清理，影響生產。

第四，由于被吸附的鐵銹集中，再次進入白砂糖的風險大，白砂糖含雜率增加，對白砂糖產品質量造成更大的影響。

第五，此處不適用油冷式除鐵器，以免漏油污染白砂糖。一般使用風冷或自然冷卻，但是長時間運行后，除鐵器表面溫升過高，磁力減弱，除鐵效果降低。南華糖業的某個糖廠電磁除鐵器溫升太大，致使部分白砂糖溶成糖水，對產品質量和環境分別造成損失和二次污染。

2.4.2 永磁棒除鐵器

永磁棒除鐵器主要有格柵式除鐵棒和磁棒式除鐵器兩種形式，如圖5所示。永磁棒表面磁力最高可達12000GS。

圖5 格柵式除鐵棒和磁棒式除鐵器實物圖

有的糖廠安裝在白砂糖輸送帶落差處；有的糖廠將磁棒做成弧狀裝在輸送帶上，磁棒跟白砂糖接觸，能較好吸附鐵銹。但是，無法實現自動清除鐵銹，在生產過程中，需要人工清理吸附的鐵銹，如清理不及時，存在鐵銹再次集中進入白砂糖的問題。

2.4.3 永磁滾筒式自卸除鐵器

滾筒自卸除鐵器采用永磁材質，釹鐵硼強磁材料組合成復合磁系，具有強磁場、連續工作無故障、自動卸鐵等特點。可做成半磁或全磁，半磁滾筒除鐵器最高磁力可達12000GS，全磁滾筒除鐵器最高磁力可達15000GS。

滾筒自卸除鐵器，主要優勢是能夠自動卸除吸附的鐵銹。滾筒的一部分沒有磁場，轉動到指定位置時，鐵銹自動掉落。如果用全磁除鐵器，需加裝自動掃除鐵銹裝置才能完成自卸功能。半磁或全磁滾筒除鐵器的兩種安裝示意圖，如圖6所示。

圖6 半磁或全磁滾筒除鐵器的兩種安裝示意圖

據實驗數據表明，在物料層厚度小于等于55mm時，除鐵銹效果明顯，除去率達98.6%以上，小于0.3mm的鐵銹也能夠被吸附除去。目前使用滾筒除鐵器的糖廠，普遍反映效果好。廣西糖業集團紅河制糖有限公司2011年就開始使用了2臺滾筒自卸除鐵器，除鐵效果好。

選型時，除考慮磁力強度外，還要注意滾筒直徑，也就是白砂糖與滾筒接觸面的問題，直徑太小，則表面積小，接觸面和時間就少，影響除鐵銹效果。

懸掛式除鐵器也可以用于白砂糖除銹，其安裝示意圖，如圖7所示。

圖7 懸掛式除鐵器用于白砂糖除銹時的安裝示意圖

這種安裝方式，除鐵器與白砂糖不直接接觸，磁力強度減弱，除鐵銹效果比不上直接接觸的除鐵器。

當前，永磁滾筒自卸式除鐵器在廣西糖業集團、東亞糖業集團等糖廠已得到大量使用，并得到糖廠的高度認可。因此，白砂糖除鐵器的選擇，建議選用永磁滾筒自卸式除鐵器或帶有自卸功能的永磁除鐵器。

2.5 糖袋裝包口管道除鐵器

隨著白砂糖自動包裝系統的大量使用，白砂糖包裝袋口安裝除鐵器的越來越多。

一般使用管道式除鐵器，里面安裝有強磁棒以吸附白砂糖中的鐵質，需人工清理鐵銹。一般安裝在白砂糖流通的管道上，垂直安裝，如條件限制，傾斜角度不宜過大，否則容易引起堵塞。可選用自動旋轉式，磁棒會慢速旋轉，避免堵塞。管道式除鐵器實物圖，如圖8所示。

圖8 管道式除鐵器實物圖

2.6 金屬檢測系統

金屬檢測系統是在白砂糖稱重、包裝好后，在糖包通過金屬檢測器時，通過紅外線、超聲波或采用了最新金屬檢測技術—數字移相及相關檢測技術，檢測糖包里是否含有鐵、銅和鋁等金屬物質，并有信號反饋到執行機構，自動將異常糖包移出。但是目前使用的金屬檢測系統誤動作比較多，其準確度、靈敏度有待提高。金屬檢測系統實物圖，如圖9所示。

圖9 金屬檢測系統實物圖

2.7 除髓機前除鐵器

為了降低鐵塊對蔗渣除髓設備的破壞，近年來，有些糖廠提出了安裝蔗渣除鐵器的想法。若有鐵塊進入除髓機，破壞了篩網等部件，一是要停機處理；二是除髓機的維修工作量比較大。所以，選用經濟、合理的永磁自動除鐵器，安裝在蔗渣輸送帶上清除鐵塊，也是必要的。

3 結束語

目前，大多數糖廠在各個環節都安裝使用了除鐵器，但大部分沒有自動卸除功能。僅2019～2020年不完全統計，因白砂糖中發現含有鐵銹被客戶投訴的糖廠超過8家。主要原因是除鐵器磁力低，除鐵效果差；均需停機清理鐵銹，常因管理不到位造成鐵銹清除不及時。可見選用合適、高效的自卸式除鐵器十分重要。

中國糖業受國外市場沖擊，形勢越來越嚴峻，糖業的發展面臨巨大壓力。制糖企業的發展，除了提高產品收回，降低生產成本，還要充分保證設備安全運行，提高生產安全率，提高生產能力和設備利用率，從而降低生產成本。還要不斷提高產品質量，以提高產品的市場競爭力。在市場低迷的情況下，糖類產品的消費者對糖產品的品質要求越高、條件越苛刻。

所以，制糖企業要準確把握方向，把有限資源、資金用在關鍵點上，提升設備性能，提高生產自動化程度，避免靠原始的人工操作造成的失誤，使企業得到更好的發展。

結合以上分析和各糖廠除鐵器的實際使用情況，對于除鐵器的選用有如下建議。

一是選用自卸式除鐵器，這樣可以避免管理、人為操作等原因造成的不良影響。

二是白砂糖除鐵器，建議選用永磁滾筒自卸式除鐵器，滾筒直徑至少在Φ400mm以上，以提高接觸面積，提高除鐵效率。

三是磁力是選用除鐵器的重要考慮因素。