可調式快速沉降系統(tǒng)在隴川糖廠的運用

王 輝，張云環(huán)，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(chǎn)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(fā)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(chǎn)品質量和煮煉回收率有重要影響。其中糖汁經(jīng)過預灰、加熱、硫熏中和等工序后，產(chǎn)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(chǎn)品白砂糖質量的優(yōu)劣，關乎到整個糖廠的經(jīng)濟效益和工人收入，質量好的澄清汁是生產(chǎn)優(yōu)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(tǒng)就承載著澄清工段“成敗”之重任。好的沉降系統(tǒng)，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(nèi)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(xiàn)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(nèi)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(huán)境污染問題，不為糖廠喜歡；陶瓷膜過濾現(xiàn)在還在試驗階段并且成本過高，讓人望而卻步。國內(nèi)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(xù)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(xù)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(chǎn)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(chǎn)的影響。

現(xiàn)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(yōu)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(chǎn)帶來很多困難，如靜態(tài)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(jīng)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(nèi)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(xiàn)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(yōu)點的沉降設備是對糖廠生產(chǎn)主管領導和澄清車間的重大考驗。

2 可調式快速沉降系統(tǒng)的原理及其特點

液位可調式快速沉降系統(tǒng)，由沉降器和散氣箱組成，設備工作時，糖汁先進入散氣箱，經(jīng)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(huán)形擋板組，經(jīng)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(tǒng)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(huán)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(nèi)的擾動，防止液位升降、工藝波動、流量波動產(chǎn)生的擾動對沉降器工作造成的沖擊，保證出汁清澈。

第三，環(huán)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(qū)，可提高沉降效率。

沉降器內(nèi)置環(huán)板，有效防止因溫度及來汁量波動產(chǎn)生對流和擾動，防止蔗汁反底；內(nèi)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(nèi)旋轉絮凝混合，反應充分。中心管進汁，環(huán)管和環(huán)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(nèi)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(yōu)于目前廣泛使用的噴淋式散氣，沉降器運行更加穩(wěn)定。

可調式快速沉降系統(tǒng)的結構示意圖，如圖1所示。

3 可調式快速沉降系統(tǒng)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(tǒng)及其弱堿性澄清技術，經(jīng)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(xiàn)翻底、放不出清汁的情況，可調式快速沉降系統(tǒng)引進以后，整個榨季期間運行穩(wěn)定，基本沒有出現(xiàn)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(fā)耗汽量，實現(xiàn)了節(jié)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(tǒng)有如下優(yōu)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(fā)罐內(nèi)積垢，提高了產(chǎn)品質量。

二是設備運行更穩(wěn)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(xiàn)象發(fā)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(tǒng)及其弱堿性澄清技術以后，連續(xù)兩個榨季以來產(chǎn)品質量有了較明顯的提高，其中一級糖產(chǎn)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(chǎn)糖率有了較大提升，為擴大企業(yè)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(tǒng)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(tǒng)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(chǎn)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(wěn)定的效果，保證糖汁的質量和清汁沉降的穩(wěn)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(tǒng)及結構進行改造，穩(wěn)定控制pH值，均勻加灰又能實現(xiàn)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(tǒng)

表1 隴川糖廠可調式快速沉降系統(tǒng)使用前后指標對比表

4 結束語

可調式快速沉降系統(tǒng)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(yōu)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(xiàn)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(yōu)的工藝效果，對糖廠的均衡生產(chǎn)具有重大意義。

目前，國內(nèi)制糖業(yè)面臨很大挑戰(zhàn)，要提高國內(nèi)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(chǎn)環(huán)節(jié)的技術進步。但是技術創(chuàng)新和工藝創(chuàng)新帶來的效益更大，影響更加深遠。

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

表2 隴川糖廠快速沉降系統(tǒng)使用前后廢蜜對比表