降低糖廠蔗渣水分措施的探討

丁 亮

（廣西來(lái)賓東糖鳳凰有限公司，廣西 來(lái)賓 546102）

0 引言

廣西是我國(guó)最大的甘蔗生產(chǎn)省份，但由于勞動(dòng)力供應(yīng)短缺、生產(chǎn)成本上升、機(jī)械化程度有限以及替代作物競(jìng)爭(zhēng)加劇的原因，與國(guó)外較低糖價(jià)相比其競(jìng)爭(zhēng)力仍有待提高。要提升競(jìng)爭(zhēng)力適應(yīng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，糖廠需要通過(guò)技術(shù)進(jìn)步和技術(shù)革新，提高節(jié)能減排水平和糖分收回，提升產(chǎn)品品質(zhì)［1］。

甘蔗制糖過(guò)程就是利用滲浸或壓榨提出糖汁，然后經(jīng)清凈處理后除去非糖成分，再經(jīng)蒸發(fā)、濃縮和煮糖結(jié)晶，最后經(jīng)過(guò)分蜜工序生產(chǎn)白砂糖成品。其中壓榨工段是第一道工序，壓榨抽出率和榨量的高低直接影響到后續(xù)工段的產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)產(chǎn)量。要提高壓榨抽出率和榨量，首先，要保證原料破碎度高以及良好的入轆條件，其次，要保證良好的滲浸及排汁條件。

作為糖廠第一生產(chǎn)車間，要提高榨量和壓榨抽出率，則必須深入研究甘蔗糖廠壓榨技術(shù)改進(jìn)方案，通過(guò)簡(jiǎn)單有效的措施，挖掘已有壓榨設(shè)備潛力，最終實(shí)現(xiàn)提高節(jié)能減排水平、糖分收回以及提升經(jīng)濟(jì)效益的目的。本文通過(guò)研究壓榨技術(shù)改進(jìn)方案，從提高甘蔗破碎效能、使用高效細(xì)齒型榨輥、增設(shè)清洗通孔水泵、補(bǔ)焊磨損變形燕尾板、使用新型嵌制錯(cuò)齒式下送輥、抓好檢修質(zhì)量管理等方面進(jìn)行改進(jìn)，以期為糖廠的壓榨技術(shù)改進(jìn)提供參考和借鑒。

1 甘蔗預(yù)處理設(shè)備的設(shè)置

良好的甘蔗破碎度是實(shí)現(xiàn)壓榨高回收率的前提條件，進(jìn)廠的原料蔗經(jīng)撕解機(jī)破碎后提取糖分。因此，原料工段在確保安全的前提下，對(duì)撕解機(jī)刀片數(shù)量、排刀方式、堆焊材質(zhì)、刀罩弧度和柵板設(shè)置等的選擇尤為重要。目前國(guó)內(nèi)較多制糖企業(yè)使用逆轉(zhuǎn)撕解機(jī)，通過(guò)對(duì)撕解機(jī)不斷改造優(yōu)化，甘蔗的破碎度可以達(dá)到85%以上［2］。

1.1 撕解機(jī)參數(shù)的選定

整座撕解機(jī)所有刀片的總厚度在蔗帶寬度1.2～1.6倍之間，最大不宜超過(guò)1.8倍，最佳選擇為1.5倍。采用此方法選擇刀片數(shù)量時(shí)，在不超過(guò)電機(jī)負(fù)荷的前提下，刀片斬切甘蔗時(shí)所形成的切截平面存在一定的疊加量，避免漏斬，提高甘蔗破碎率。

目前大多數(shù)糖廠都是采用雙螺旋和雙曲線排刀方法，公司1#、2#撕解機(jī)采用雙螺旋，3#撕解機(jī)采用雙曲線排刀，有效地克服了電動(dòng)機(jī)負(fù)荷不均勻、蔗層中部高或兩邊厚薄不均勻的現(xiàn)象。

1.2 柵板的設(shè)置

柵板的作用是增加蔗料重復(fù)斬切的次數(shù)，并起到磨搓的作用，使蔗料破碎成絲狀，提高破碎效果。現(xiàn)大多數(shù)甘蔗糖廠采用5～6根方鐵（角鐵）作柵欄焊接在罩蓋圓弧出口端。由于各柵條之間的距離較小，很容易被蔗料塞滿壓緊，無(wú)法發(fā)揮柵板的作用，甘蔗破碎度無(wú)法得到有效提高。建議把柵欄分成2～3組，每組柵欄用3根方鐵，2組之間罩蓋圓弧相距10°，每組柵欄之間相隔80～100 mm弧長(zhǎng)。柵板一般采用方鐵按照一定的間距焊接在可調(diào)節(jié)柵欄蓋板上，安裝在以刀輥中心線往前15°至出口20°之間。不能太大或太小，太大則作用無(wú)法得到有效發(fā)揮，太小則會(huì)使蔗屑塞滿壓緊而失去柵欄的作用。

1.3 刀罩的設(shè)計(jì)

逆轉(zhuǎn)式撕解機(jī)刀罩作用主要是降低蔗料拋射的速度及改變蔗料飛行的方向。蔗料被蔗刀由下而上挑起破擊錘擊，當(dāng)蔗料碰到刀罩后重新落下，蔗料處在懸空狀態(tài)下又被反復(fù)破擊、錘擊。故蔗料較多呈絲狀，蔗絲形態(tài)和破碎效果較好。

撕解機(jī)刀罩的合理設(shè)計(jì)需同時(shí)符合以下2點(diǎn)要求。第一，當(dāng)選好刀的形狀、夾角后，在生產(chǎn)過(guò)程中刀片對(duì)蔗料的拋射軌跡應(yīng)與刀罩圓弧一致，使蔗料能順利進(jìn)入刀罩，并達(dá)到一定的破擊錘擊次數(shù)。第二，一般逆轉(zhuǎn)式切撕機(jī)的刀罩弧形采用65°圓弧形為宜，可加長(zhǎng)5°～10°，實(shí)踐證明當(dāng)?shù)墩謭A弧度為65°、刀片夾角為30°～40°、出入口尺寸取值合理則能保證蔗料在刀罩內(nèi)碰撞2～3次，達(dá)到最佳的破碎效果。蔗料碰撞次數(shù)超過(guò)3次則電機(jī)負(fù)荷增加，碰撞次數(shù)小于2～3次則會(huì)使破碎度下降。由于3#切撕機(jī)上蓋弧形角較大，影響3#切撕機(jī)持蔗入料，可將3#切撕機(jī)上蓋弧形減小，如圖1所示。

圖1 改造后的3#切撕機(jī)上蓋板安裝示意圖

1.4 蔗刀堆焊硬質(zhì)合金

公司采用低碳鋼蔗刀堆焊耐磨焊絲，效果較好，蔗刀的耐磨度主要決定于焊絲的硬度和焊工水平，硬度控制在58～60 HB比較合適，既可抗沖擊又起到耐磨的作用。

通過(guò)這些改進(jìn)措施，公司原料工段的甘蔗破碎效果也有了較大的提高，為后續(xù)工段的生產(chǎn)提供了有效的保障。

2 蔗料壓榨工段

壓榨甘蔗的目的是把蔗汁盡可能多地?cái)D壓出來(lái)，并且迅速地回收，減少蔗渣的重吸情況，降低蔗渣水分。壓榨機(jī)的實(shí)際抽出效果取決于2方面的因素。第一，壓榨機(jī)可能榨出的汁量；第二，蔗層及輥面排出蔗汁的能力。據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道，末座壓榨機(jī)的蔗渣水分下降1%，抽出率可提高0.07%～0.1%。排汁作為壓榨工段中的重要環(huán)節(jié)，對(duì)壓榨抽出效果有很大影響，因此提升壓榨機(jī)排汁技術(shù)是提高壓榨效能的重要措施［3-4］。

影響排汁的因素主要有甘蔗破碎度，壓榨機(jī)輥?zhàn)育X紋、排汁溝、疏汁刀安裝方式，壓榨機(jī)的線速，底梳后端與后輥的距離，壓榨機(jī)的工作開(kāi)口，蔗層厚度及蔗料的破碎形狀等。因此，要提升排汁能力，降低重吸系數(shù)，一是要提高甘蔗破碎度；二是要增加排汁面積，即增加前輥排汁溝條數(shù)及頂、后輥藕筒孔來(lái)增加排汁面積；三是提高蔗料入轆效果，降低壓榨機(jī)線速。對(duì)此，公司對(duì)壓榨設(shè)備進(jìn)行以下幾方面的改造。

2.1 使用高效細(xì)齒型榨輥

細(xì)齒榨輥就是傳統(tǒng)榨輥在保持齒型角50°不變的情況下，齒距設(shè)定為45 mm，齒頂寬度設(shè)定為5.6 mm。具體各條輥特點(diǎn)如下，細(xì)齒型前輥為42齒，排汁溝為42排×9 mm；細(xì)齒型后輥為44齒，后輥藕筒孔為44排×10組×6個(gè)×Φ6 mm；細(xì)齒型頂輥為44齒，頂輥藕筒孔為43排×10組×6個(gè)×Φ6 mm。同時(shí)，榨輥齒頂在車齒型后由原來(lái)的5 mm減少到4 mm，可增大榨輥對(duì)較粉蔗料的持蔗能力，并且在較細(xì)齒的摩擦、撕裂作用下，進(jìn)一步提高蔗料的破碎度，增強(qiáng)了對(duì)蔗料細(xì)胞的破碎能力，利于榨出蔗汁［5-6］。

針對(duì)壓榨機(jī)高效藕筒頂輥在出渣口處有蔗汁倒流重吸現(xiàn)象，檢修期修改頂輥圖紙，改變頂輥藕筒排汁小孔位置，并且將頂輥藕筒孔由原來(lái)的10條增加到13條排汁孔，增加排汁通道，提高頂輥排汁效果及減少重吸現(xiàn)象，使車間的蔗渣水分較上榨季有了較大的提高。

對(duì)比圖2和圖3可以看出，無(wú)論是從排汁的狀態(tài)以及排汁的量，細(xì)齒榨輥明顯優(yōu)于粗齒榨輥，輥面的排汁能力有所提高，榨機(jī)的排汁效果明顯提升，進(jìn)一步降低了蔗渣水分，提高鍋爐的熱效率。

圖2 未更換細(xì)齒型榨輥時(shí)壓榨機(jī)排汁較少

圖3 更換細(xì)齒型榨輥后壓榨機(jī)排汁較多

2.2 增設(shè)清洗通孔水泵

針對(duì)壓榨生產(chǎn)線末座榨機(jī)的后輥排汁孔、藕筒孔都存在蔗渣塞孔的情況，導(dǎo)致后輥排汁效果不理想，增設(shè)一臺(tái)高壓水泵，生產(chǎn)時(shí)對(duì)末座后輥藕筒孔進(jìn)行清洗，保持藕筒孔通暢，改善后輥排汁效果，降低重吸現(xiàn)象。壓榨機(jī)后輥未裝高壓通洗泵之前，堵塞的藕筒孔，如圖4所示。

圖4 壓榨機(jī)后輥堵塞的藕筒孔

2.3 補(bǔ)焊磨損變形燕尾板

針對(duì)壓榨機(jī)燕尾板磨損、變形嚴(yán)重，易造成夾渣，造成入轆不順暢問(wèn)題，速度降不下來(lái)，影響壓榨機(jī)效能的發(fā)揮，檢修期把壓榨機(jī)燕尾板接觸面鑲的不銹鋼材料用氣刨刨掉，改焊耐磨材料，并對(duì)燕尾板進(jìn)行重新校正，減少燕尾板接觸面磨損，避免設(shè)備夾渣，提高入轆效果，降低了壓榨機(jī)轉(zhuǎn)速，延長(zhǎng)了榨輥排汁時(shí)間，進(jìn)一步降低了重吸現(xiàn)象。磨損嚴(yán)重的燕尾板如圖5所示；使用一個(gè)榨季后的燕尾板，如圖6所示。

圖5 磨損嚴(yán)重的燕尾板

圖6 使用一個(gè)榨季后的燕尾板

2.4 使用新型嵌制錯(cuò)齒式下送輥

壓榨工段生產(chǎn)的第一步就是蔗料的入轆，入轆效果不好，直接影響壓榨機(jī)的壓榨效能，導(dǎo)致蔗渣水分的偏高。嵌制錯(cuò)齒式下送輥，其包括呈中空?qǐng)A柱型的輥筒體，輥筒體上開(kāi)設(shè)有多個(gè)錐型收汁小孔，輥筒體外圓周設(shè)置有縱橫交錯(cuò)成規(guī)律排布的送料刀齒，輥筒體內(nèi)部?jī)啥嗽O(shè)置有傳動(dòng)端法蘭，傳動(dòng)端法蘭外側(cè)安裝有輥端擋汁環(huán)，傳動(dòng)端法蘭中心連接有用于傳動(dòng)的下送輥軸，嵌制錯(cuò)齒式下送輥結(jié)構(gòu)和安裝位置示意圖分別如圖7和圖8所示。嵌制錯(cuò)齒式下送輥持蔗能力強(qiáng)，起到強(qiáng)制蔗料入轆作用，在保證蔗料順利入榨的同時(shí)，可降低榨機(jī)的轉(zhuǎn)速，有助于降低蔗渣水分及保證壓榨設(shè)備的穩(wěn)定、安全。因此公司在首座和末座壓榨機(jī)組使用了新型嵌制錯(cuò)齒式下送輥，改善末座壓榨機(jī)的入轆效果，如圖9所示。通過(guò)2017/2018年榨季的使用效果來(lái)看，改造后的5#壓榨機(jī)的電機(jī)轉(zhuǎn)速有了明顯下降，即從650～800 r/min降至500～600 r/min，其使用的減速箱傳動(dòng)比為125∶1，使用的榨輥直徑為1070 mm，經(jīng)過(guò)計(jì)算，5#壓榨機(jī)的線速下降了1.2～1.6 m/min，有利于降低蔗渣水分及設(shè)備的動(dòng)力消耗，減少設(shè)備的磨損，提升設(shè)備的壓榨效能。

圖7 嵌制錯(cuò)齒式下送輥結(jié)構(gòu)示意圖

圖8 嵌制錯(cuò)齒式下送輥安裝位置示意圖

圖9 嵌制錯(cuò)齒式下送輥現(xiàn)場(chǎng)安裝示意圖

2.5 抓好檢修質(zhì)量管理

充分發(fā)揮管理人員監(jiān)管作用，把控好班組檢修過(guò)程，抓好各項(xiàng)安裝數(shù)據(jù)取值，確保達(dá)到技術(shù)要求，如壓榨機(jī)軸瓦的研刮、齒輪床巴氏合金瓦的研刮，嚴(yán)格要求安裝相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行刮瓦，保證軸徑與軸瓦接觸面，著重抓好合瓦間隙取值，應(yīng)控制在3 mm之內(nèi)，對(duì)一些數(shù)值偏離過(guò)大的采取糾正措施，刨低下軸瓦高度。更換部分磨損大且磨損不平衡的壓榨機(jī)軸瓦及修復(fù)部分壓榨機(jī)軸徑，確保軸徑R位與軸瓦的間隙，減少榨輥的串動(dòng)及頂輥的升浮量，避免間隙過(guò)大時(shí)，壓榨機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)頂輥浮動(dòng)，開(kāi)口比會(huì)發(fā)生較大的變化。同時(shí)，頂瓦與油壓底座接觸面四個(gè)角應(yīng)趨于水平，避免一頭高一頭低的傾斜現(xiàn)象，直接造成油壓頭活塞不能垂直上升而使頂輥上升困難、工作開(kāi)出口達(dá)不到設(shè)計(jì)要求、油壓傳遞不均等現(xiàn)象。其次，掌控好壓榨機(jī)組安裝出入口、底梳安裝尺寸、前輥的定位等。同時(shí)要求原磨損大的榨輥齒頂全部用碳化鎢氣焊條進(jìn)行氧焊，增強(qiáng)榨輥的持蔗能力，為減少入口提供前提條件，盡量加大前輥排汁量，為后輥排汁創(chuàng)造條件，從而為降低蔗渣轉(zhuǎn)光度及蔗渣水分創(chuàng)造條件。

3 糖廠應(yīng)用效果

表1為2016/2017年榨季至2020/2021年榨季的壓榨抽出率、蔗渣水分和蔗渣轉(zhuǎn)光度的指標(biāo)對(duì)比表。近5個(gè)榨季公司通過(guò)對(duì)壓榨工段采取改進(jìn)措施后，2016/2017年榨季和2020/2021年榨季的指標(biāo)對(duì)比，抽出率由96.60%提高到97.50%，蔗渣水分由46.97%下降到43.84%，蔗渣轉(zhuǎn)光度由2.01%下降到1.86%，壓榨效果提升顯著。

4 結(jié)語(yǔ)

蔗渣水分的高低直接反映出該企業(yè)壓榨設(shè)備生產(chǎn)效能的高低，蔗渣水分的偏高，不僅降低了壓榨抽出率，還增加了動(dòng)力車間的鍋爐能耗，最終降低了企業(yè)的生產(chǎn)效益。本文通過(guò)研究壓榨技術(shù)的改進(jìn)方案，從提高甘蔗破碎效能、使用高效細(xì)齒型榨輥、增設(shè)清洗通孔水泵、補(bǔ)焊磨損變形燕尾板、使用新型嵌制錯(cuò)齒式下送輥和抓好檢修質(zhì)量管理這幾個(gè)方面進(jìn)行改進(jìn)，提高了壓榨抽出率，降低了蔗渣水分和蔗渣轉(zhuǎn)光度，為公司的節(jié)能降耗、降低生產(chǎn)成本打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。