國(guó)產(chǎn)臥螺離心機(jī)在玉米酒精糟液分離工藝上的應(yīng)用

孫 浩

（宿州中糧生物化學(xué)有限公司，安徽宿州 234000)

國(guó)產(chǎn)臥螺離心機(jī)在玉米酒精糟液分離工藝上的應(yīng)用

孫 浩

（宿州中糧生物化學(xué)有限公司，安徽宿州 234000)

在玉米發(fā)酵酒精生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的酒精糟液，經(jīng)過(guò)物理分離可以獲得高價(jià)值副產(chǎn)品DDGS。酒精糟液分離是DDGS生產(chǎn)工藝中的關(guān)鍵工序，分離效率直接關(guān)系到廠家的成本控制。臥螺離心機(jī)和其他類型分離機(jī)械相比，不僅能回收含水率低的固相和澄清的液相，而且在操作控制、占地需求、設(shè)備費(fèi)用、維護(hù)成本、環(huán)境保護(hù)、生產(chǎn)能力等方面具有突出優(yōu)勢(shì)，已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)外酒精廠家首選糟液處理分離設(shè)備。

臥螺離心機(jī)；發(fā)展歷程；玉米酒糟分離；技術(shù)特點(diǎn)

1 臥螺離心機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理

臥螺離心機(jī)主體由三部分組成：轉(zhuǎn)鼓部分，螺旋部分和驅(qū)動(dòng)裝置。它們之間通過(guò)一個(gè)變速箱調(diào)整轉(zhuǎn)鼓與螺旋差轉(zhuǎn)速。

工作原理：

1）酒糟液由穿過(guò)螺旋輸送器空心部分的進(jìn)料管進(jìn)入轉(zhuǎn)鼓圓錐體和圓柱體的交匯部分（物料分布倉(cāng)）。

2）酒糟液在進(jìn)入轉(zhuǎn)鼓后，其中的液體分布在轉(zhuǎn)鼓中形成內(nèi)層水環(huán)，并平穩(wěn)地加速到全轉(zhuǎn)速。

3）固相物在離心力作用下沉降于轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁，螺旋輸送器連續(xù)地將固形物，從轉(zhuǎn)鼓的圓柱體部分經(jīng)過(guò)圓錐體部分到出料口。

4）固、液相分離發(fā)生在轉(zhuǎn)鼓的圓柱整體部分，轉(zhuǎn)鼓的大端有堰板（可調(diào)節(jié)、更換），澄清的液相經(jīng)過(guò)堰板在轉(zhuǎn)鼓大端溢出并收集。

2 酒精行業(yè)國(guó)產(chǎn)臥螺離心機(jī)發(fā)展歷程

我國(guó)從20世紀(jì)八十年代初開始引進(jìn)臥螺離心機(jī)，進(jìn)入國(guó)內(nèi)較早的品牌包括阿法拉伐（AlfaLaval），威斯法利亞（Westfalia）、福樂(lè)偉（Flottweg）、洪堡（Humboldt）。國(guó)內(nèi)離心機(jī)發(fā)展歷史時(shí)間不長(zhǎng)，至今只有約40a的歷史。臥螺離心機(jī)是原化工部“七五”科技攻關(guān)項(xiàng)目。1993年6月，解放軍第4819廠（海申機(jī)電總廠）成功地開發(fā)了LWD430型臥螺離心機(jī)，在宿州市一家酒精廠投入試運(yùn)營(yíng)并通過(guò)了部級(jí)鑒定。此后，國(guó)產(chǎn)離心機(jī)行業(yè)迅速發(fā)展，以重慶江北、海申機(jī)電、金華機(jī)械、上海離心機(jī)研究所為代表的企業(yè)，相繼研發(fā)了一系列、各類型離心機(jī)，在精細(xì)化工、煤化工、市政、食品蛋白分離等各種行業(yè)成功應(yīng)用，國(guó)產(chǎn)離心機(jī)裝備獲得了跨越式的發(fā)展。

3 國(guó)產(chǎn)臥螺離心機(jī)與進(jìn)口臥螺離心機(jī)技術(shù)特點(diǎn)分析

3.1 整體設(shè)計(jì)

長(zhǎng)徑比：目前，國(guó)產(chǎn)離心機(jī)和進(jìn)口離心機(jī)長(zhǎng)徑比設(shè)計(jì)普遍采用1∶3.7的設(shè)計(jì)參數(shù)，該參數(shù)在玉米酒精糟分離工序上的應(yīng)用最為成熟和可靠。國(guó)內(nèi)有廠家在設(shè)計(jì)上進(jìn)行過(guò)1：4.1的實(shí)驗(yàn)，固形物的含水率有所下降，但是設(shè)備存在處理量下降、磨蝕程度同時(shí)存在加快情況。

錐轉(zhuǎn)鼓角度：阿法拉伐（Alfa Laval）錐轉(zhuǎn)鼓角度為11°，福樂(lè)偉（Flottweg）、洪堡（Humboldt）設(shè)計(jì)在8～10°，海申錐轉(zhuǎn)鼓角度設(shè)計(jì)為11°。從目前行業(yè)實(shí)際使用情況反饋，錐轉(zhuǎn)鼓角度設(shè)計(jì)對(duì)于設(shè)備能力影響差別不是非常明顯，只是在設(shè)備使用周期、大修維護(hù)上有細(xì)微差別。

螺旋片設(shè)計(jì)：進(jìn)口離心機(jī)大部分采用在螺旋根部開有對(duì)稱的孔，設(shè)計(jì)優(yōu)點(diǎn)是：細(xì)顆粒相可軸向流到出液口，減少分離物料對(duì)固相的擾動(dòng)，提高清液的澄清度并提升處理量。國(guó)產(chǎn)離心機(jī)有一部分廠家采用該種設(shè)計(jì)，如海申等。通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行效果對(duì)比后認(rèn)為，該種設(shè)計(jì)技術(shù)會(huì)對(duì)清液有一定影響，但不是主要因素，影響清液的因素主要與容積、停留時(shí)間、分離因素有較為重要的關(guān)系。

進(jìn)料分布區(qū)（布料倉(cāng)）設(shè)計(jì)：太極型進(jìn)料分布區(qū)是目前玉米酒精糟應(yīng)用的臥螺離心機(jī)主要設(shè)計(jì)形式。該形式優(yōu)點(diǎn)是進(jìn)料阻力小，更符合流體的流道分布，流體攪動(dòng)小，更有助于物料分離或同等處理效果下處理量增大。

密封設(shè)計(jì)：螺旋的密封方式大多采用迷宮式、機(jī)械式，國(guó)產(chǎn)與進(jìn)口離心機(jī)思路基本相同，密封設(shè)計(jì)滿足行業(yè)生產(chǎn)實(shí)際需求。

3.2 結(jié)構(gòu)材料

國(guó)內(nèi)外廠家在結(jié)構(gòu)材料選擇上認(rèn)識(shí)相對(duì)統(tǒng)一，都認(rèn)為材料選擇和制造工藝是離心機(jī)生產(chǎn)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。首先，結(jié)構(gòu)材料對(duì)離心機(jī)的設(shè)計(jì)、安全、操作、生產(chǎn)能力和配套功率等均有決定性影響；其次，離心機(jī)因旋轉(zhuǎn)高（酒糟分離工作轉(zhuǎn)速通常在2 700～3 500r/min），自身需要承受高轉(zhuǎn)速作用下離心力產(chǎn)生的應(yīng)力，對(duì)材料性能要求高。

3.3 潤(rùn)滑方式

早期的進(jìn)口設(shè)備（如機(jī)型NX426）有一種主軸承潤(rùn)滑采用外置稀油站潤(rùn)滑方式：一般設(shè)計(jì)油壓為0.6～0.7MPa，流速為每個(gè)軸承為5～6L/min。

現(xiàn)有的國(guó)產(chǎn)和進(jìn)口臥螺離心機(jī)基本采用脂潤(rùn)滑方式，包括轉(zhuǎn)鼓、螺旋全套軸承。部分廠家會(huì)在主軸承潤(rùn)滑時(shí)采用自動(dòng)滑脂泵定時(shí)加注潤(rùn)滑脂，以減少人工工作量。

3.4 驅(qū)動(dòng)模式設(shè)計(jì)

國(guó)內(nèi)外臥螺離心機(jī)存在不同的設(shè)計(jì)理念，有多種不同的驅(qū)動(dòng)裝置。除目前最常規(guī)雙電機(jī)驅(qū)動(dòng)配置外，主要還有以下2種：

（1）單電機(jī)驅(qū)動(dòng)形式主要有2種：一種是一臺(tái)電機(jī)通過(guò)主皮帶輪帶動(dòng)轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)動(dòng)，次級(jí)皮帶驅(qū)動(dòng)差速器軸旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生差轉(zhuǎn)速，驅(qū)動(dòng)方式較為簡(jiǎn)單。另一種采用單電機(jī)驅(qū)動(dòng)主轉(zhuǎn)鼓產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)電磁渦流差速器產(chǎn)生差轉(zhuǎn)速（ECB），控制系統(tǒng)為高級(jí)阻尼制動(dòng)控制器（ABC）

（2）液壓驅(qū)動(dòng)，轉(zhuǎn)鼓、螺旋分別由獨(dú)立液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)（轉(zhuǎn)鼓也有用變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)的）。

3.5 差速器（變速箱）

臥螺離心機(jī)運(yùn)行中，固相物在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)的輸送過(guò)程全部由差速器產(chǎn)生的螺旋對(duì)轉(zhuǎn)鼓的相對(duì)運(yùn)動(dòng)完成。由于臥螺離心機(jī)的轉(zhuǎn)鼓與螺旋之間速差小而扭矩大，所以差速器普遍采用周轉(zhuǎn)輪系結(jié)構(gòu)，如行星擺線針輪、漸開線齒輪差速器等，優(yōu)點(diǎn)是體積小巧、重量輕、傳動(dòng)比大、效率高（90%～99%）、承載大等。國(guó)內(nèi)及國(guó)外離心機(jī)所采用的差速器結(jié)構(gòu)形式基本相同，一般為行星漸開線齒輪差速器、行星擺線針輪及漸開線齒輪差速器的組合形式。

差速器轉(zhuǎn)速高，傳導(dǎo)扭矩大，各零件公差要求精度高，尤其是在組裝過(guò)程中，對(duì)間隙調(diào)整有較高標(biāo)準(zhǔn)。目前，國(guó)內(nèi)很多廠家可以生產(chǎn)行星齒輪差速器，只有較少幾個(gè)廠家在機(jī)加能力、裝配精度和實(shí)驗(yàn)水平接近國(guó)外同類產(chǎn)品水準(zhǔn)。

3.6 自控方式

臥螺離心機(jī)的優(yōu)異的整體性能必須通過(guò)完善的自控系統(tǒng)才能得以保障。目前，國(guó)內(nèi)外廠家的離心機(jī)的控制技術(shù)，普遍應(yīng)用了工業(yè)計(jì)算機(jī)或DCS控制系統(tǒng)，采用計(jì)算機(jī)屏幕顯示，實(shí)時(shí)監(jiān)控設(shè)備運(yùn)行控制參數(shù)、生產(chǎn)過(guò)程，操作簡(jiǎn)單，生產(chǎn)過(guò)程實(shí)現(xiàn)“安、穩(wěn)、長(zhǎng)、滿、優(yōu)”。

3.7 國(guó)內(nèi)外臥螺離心機(jī)在酒精醪液分離應(yīng)用生產(chǎn)數(shù)據(jù)對(duì)比

說(shuō)明：以下數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)來(lái)源于宿州中糧生物化學(xué)有限公司

4 結(jié)論

相對(duì)國(guó)外臥螺離心機(jī)100多年的發(fā)展歷程而言，國(guó)產(chǎn)離心機(jī)發(fā)展只有短短幾十年的時(shí)間。在玉米酒糟分離行業(yè)中，國(guó)產(chǎn)臥螺離心機(jī)現(xiàn)在已經(jīng)占據(jù)了絕大部分市場(chǎng)，部分國(guó)產(chǎn)設(shè)備在穩(wěn)定運(yùn)行、生產(chǎn)效率、固形物回收、處理能力等關(guān)鍵技術(shù)性能指標(biāo)上，已經(jīng)達(dá)到了國(guó)外同類產(chǎn)品的最新水平，部分廠家的設(shè)備，由于性價(jià)比較高已經(jīng)出口到歐美發(fā)達(dá)國(guó)家市場(chǎng)。但從國(guó)產(chǎn)離心機(jī)整體水平綜合來(lái)看，與國(guó)外相比還存在著一定的差距，尤其是在整體設(shè)計(jì)水平和能力，新技術(shù)的突破和發(fā)展，裝備大型化，裝配精度的控制能力等幾個(gè)方面，仍然是制約行業(yè)設(shè)備精品化、穩(wěn)定性、高效率的瓶頸。

附表1 臥螺離心機(jī)（設(shè)計(jì)15m3/h）國(guó)內(nèi)外機(jī)型運(yùn)行費(fèi)用對(duì)比

附表2 臥螺離心機(jī)（設(shè)計(jì)15m3/h）國(guó)內(nèi)外機(jī)型生產(chǎn)技術(shù)指標(biāo)對(duì)比

建議國(guó)內(nèi)離心機(jī)生產(chǎn)廠家和制造商，依托國(guó)家當(dāng)前大力弘揚(yáng)“工匠精神”為發(fā)展契機(jī)，在新一代臥螺離心機(jī)的設(shè)計(jì)制造中，使用超前概念進(jìn)行先進(jìn)設(shè)計(jì)，加強(qiáng)新技術(shù)、新材料的普遍應(yīng)用和實(shí)踐，以極致的態(tài)度對(duì)產(chǎn)品精雕細(xì)琢，精益求精、追求更完美，提升產(chǎn)品檔次，全面實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)離心機(jī)整體技術(shù)的大發(fā)展、大提升。

Application of Domestic Decanter Centrifuge in Separation Technology of Corn Alcohol Distillate

Sun Hao

The alcoholic liquor produced in the process of corn fermented alcohol production can obtain high value by-product DDGS after physical separation.Alcohol bad liquid separation is DDGS production process in the key process，the separation efficiency is directly related to the manufacturer’s cost control.Decanal centrifuge and other types of separation machinery，not only can recover the low moisture content of solid and clear liquid phase，but also in the operation control，land demand，equipment costs，maintenance costs，environmental protection，production capacity，etc.Highlight the advantages，has become the domestic and foreign alcohol manufacturers preferred liquid treatment separation equipment.

decanter centrifuge；development process；corn lees separation；technical characteristics

TQ051.84

A

1003–6490（2017）11–0134–02

2017–09–02

孫浩（1979—），男，安徽宿州人，工程師，主要從事生產(chǎn)設(shè)備管理工作。