甜菜糖廠甜菜干法除土清潔生產(chǎn)工藝系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

魏海濤

(中成股份有限公司埃塞分公司)

0 前言

甜菜糖廠早期傳統(tǒng)清洗工藝歷來(lái)是采用水力流送輸送甜菜。采取邊清洗邊輸送工藝方式。即是濕法清洗除土原理。這個(gè)工藝由于存在耗水量大、糖分損失高、污水處理困難的缺點(diǎn)，近些年逐漸由干法除土及輸送所替代。但是多年來(lái)干法除土設(shè)備多采用傳送滾式，或者振篩式，都存在除土效果有限，設(shè)備故障多、綜合效益不理想等缺點(diǎn)。一直沒有較為理想的除土設(shè)備，能夠全面取代現(xiàn)有除土工藝。這也是甜菜預(yù)處理除土工藝不完善的地方，一直困擾著甜菜制糖行業(yè)專業(yè)技術(shù)人員的老大難問題。

作者從事制糖行業(yè)技術(shù)管理工作37年。曾經(jīng)在菜制糖廠工作了31年，在海外甘蔗糖廠工作了近6年。通過長(zhǎng)時(shí)間生產(chǎn)實(shí)踐，積累了豐富的工作經(jīng)驗(yàn)和理論基礎(chǔ)。也對(duì)目前我國(guó)甜菜制糖工藝系統(tǒng)及設(shè)備存在的問題比較了解。通過研究總結(jié)幾種清潔預(yù)處理方案實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。經(jīng)過不斷改進(jìn)，最后設(shè)計(jì)出一套較為科學(xué)可行的甜菜預(yù)處理新型甜菜干法除土系統(tǒng)清潔工藝方案。該系統(tǒng)具有用水量少、減少糖分損失、除土徹底、在線使用、容易自動(dòng)控制等優(yōu)點(diǎn)?？梢蕴娲鷤鹘y(tǒng)的濕法和之前的干法除土設(shè)備。

1 甜菜幾種除土方式歷史沿革及流程

自從機(jī)制甜菜制糖生產(chǎn)開始,甜菜除土除雜方式就是利用甜菜窖底部流送溝進(jìn)行流送洗滌甜菜，去除甜菜附帶雜土泥沙。由于這種方式需要使用相當(dāng)于甜菜4倍到7倍的洗水，來(lái)清洗甜菜表面泥土。洗水在浸泡甜菜過程中對(duì)機(jī)械損傷的甜菜糖分產(chǎn)生了滲出，造成了洗水含糖高、糖分損失大、耗水大等諸多缺陷。這種方式一直沿用了近百年，直到上世紀(jì)末，隨著制糖行業(yè)對(duì)環(huán)保要求和清潔生產(chǎn)愈來(lái)愈高，導(dǎo)致國(guó)內(nèi)制糖行業(yè)紛紛改變甜菜流送水清洗除土方式，采用第一代干法除土。這種出土方式是利用多個(gè)帶有凸齒的棍子進(jìn)行摩擦除土。除土效果只有70%左右，還有剩余部分殘土仍需要利用洗菜機(jī)清洗才能最后除去。同時(shí)對(duì)甜菜也產(chǎn)生部分機(jī)械損傷。

還有的企業(yè)采用振動(dòng)篩選方式除土，同樣效果也不十分理想。

最近十幾年國(guó)內(nèi)有出現(xiàn)一種移動(dòng)式除土機(jī)，采用機(jī)械傳動(dòng)鏈板通過傳動(dòng)鏈子運(yùn)動(dòng)將甜菜再輸送過程中將泥土分離。這種出土方式適合在甜菜起收?qǐng)龅丶艾F(xiàn)場(chǎng)在裝車時(shí)進(jìn)行第一次除土。有一定效果，但是還是不能徹底清除泥土，也存在部分機(jī)械損傷問題。下面對(duì)幾種除土流程設(shè)備簡(jiǎn)介。

1)傳統(tǒng)濕法流送除土流程：缺點(diǎn)是基建費(fèi)用高、耗水大、糖分損失大(見圖1)。

圖1 傳統(tǒng)濕法流送除土流程

2)老式干法除土流程： 缺點(diǎn)是出土不徹底、甜菜破損大。見下圖2。

圖2 老式干法除土流程

3)移動(dòng)鏈棍式除土機(jī)

這是一套整體移動(dòng)式除土機(jī)，通過練棍式傳動(dòng)帶動(dòng)甜菜滾動(dòng)達(dá)到除去渣土目的。適用于在田地或者現(xiàn)場(chǎng)倒運(yùn)甜菜時(shí)適用。不適合在線使用、除土效果有限、損失大。

4)新型干法滾筒填料除土系統(tǒng)：優(yōu)點(diǎn)是除土效率高，除土效率好。

圖3 新型干法滾筒填料除土系統(tǒng)

2 新型干法滾筒填料除土機(jī)特點(diǎn)分析

本文重點(diǎn)介紹這套系統(tǒng)原理和方法

2.1 基本原理

新型干法滾筒填料除土機(jī)系統(tǒng)，由兩部分組成，第一部分為滾筒填料除土機(jī)，第二部分為填料分離回收系統(tǒng)。

主要原理是采用精選河流石作為填料與甜菜在滾筒除土機(jī)混合的方式，通過填料與甜菜緊密混合過程及在旋轉(zhuǎn)推進(jìn)運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生溫和摩擦作用清除雜土雜質(zhì)。由于填料體積較小且較為光滑，與甜菜接觸點(diǎn)較多，使得浮著在甜菜表面上的泥土被清除掉。其中填料為精選的?12-?16毫米小粒河流石顆粒。

第一部分為滾筒填料除土機(jī)，整體除土機(jī)為圓柱形筒體結(jié)構(gòu)。采用無(wú)齒滾輪摩擦傳動(dòng)，筒體內(nèi)部設(shè)有攪拌托板。筒體由三段組成。第一段約2米長(zhǎng)，主要作用為甜菜與填料混摩擦階段；第二段為3 米長(zhǎng)，內(nèi)壁均勻分布?8/ ?10毫米錐形孔，孔的形狀是內(nèi)小外大。主要作用是將脫落下的泥沙雜質(zhì)通過這些孔依靠重力自然下落排出；第三段約2米長(zhǎng)，內(nèi)壁均勻分布?15毫米條形篦子，篦子間距為20毫米。主要作用是將甜菜與填料通過這些條孔間隙進(jìn)行分離，填料靠重力自然下落排出；第二部分是填料潔凈循環(huán)分離回收系統(tǒng)。這部分主要有一個(gè)小型滾筒機(jī)(直徑小轉(zhuǎn)速要快些，增加摩擦分離效果)，利用旋轉(zhuǎn)碰撞摩擦將填料附帶的雜土等清除脫離填料，再通過滾筒上的篦子分離出去。

該系統(tǒng)不用水，不損壞甜菜表面，不損失糖分。實(shí)現(xiàn)了清潔除土工藝方式。填料可以循環(huán)使用。之所以選擇河流石而不選擇機(jī)械碎石作為填料，就是為了通過沒有棱角的圓滑接觸摩擦除土方式，不對(duì)甜菜表面有過度機(jī)械破壞磨損。缺點(diǎn)是系統(tǒng)設(shè)備較多流程較為復(fù)雜。

2.2 新型干法滾筒填料除土機(jī)系統(tǒng)主要設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介

1)滾筒填料除土機(jī)

該除土機(jī)為旋轉(zhuǎn)滾筒式，由一個(gè)直徑約2米、全長(zhǎng)為7米(3000-6000TCD能力)的圓筒組成，滾筒前后設(shè)有兩條滾帶。采用無(wú)齒滾輪帶動(dòng)滾帶旋轉(zhuǎn)，由變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)。每分鐘6-10轉(zhuǎn)。根據(jù)加工能力可以進(jìn)行一定范圍調(diào)整。

滾筒填料除土機(jī)總長(zhǎng)7米，由三部分組成。前部分長(zhǎng)滾筒約2米，為封閉圓筒，筒體內(nèi)壁有螺旋形抄板，主要作用使甜菜和填料在滾筒旋轉(zhuǎn)過程不斷揚(yáng)起翻轉(zhuǎn)中得到充分混合和摩擦清除掉浮著在甜菜塊根上的沙土；中間段圓筒長(zhǎng)約3米，外壁為帶有均勻孔的圓筒篦子，主要作用是將分離下來(lái)的沙土通過篦子孔排除筒體下部；后部分筒體長(zhǎng)約2米，外壁有圓形骨架焊接有均勻條形篦子，主要作用是分離填料石子和甜菜。主要結(jié)構(gòu)詳見圖5。為了方便渣土從篦子孔中順利脫落到外部，可以在筒壁上設(shè)計(jì)幾個(gè)活動(dòng)錘子，利用重力不斷敲打桶壁起到振搗作用，避免篦子孔堵塞。

1-甜菜皮帶機(jī)，2-滾筒填料除土機(jī)；3-除土皮帶機(jī)；4-分離填料排出皮帶機(jī)；5-分離清潔甜菜皮帶機(jī)；6-填料分離雜質(zhì)皮帶機(jī)；7-填料雜質(zhì)分離滾筒機(jī)；8-填料輸送皮帶機(jī)；9-填料儲(chǔ)斗暨喂料器。圖4 滾筒填料除土機(jī)系統(tǒng)簡(jiǎn)圖

1-物料與填料混合段；2-除土段；3-筒體滾帶；4-電機(jī)減速器；5-物料與填料分離段條形篦子；6-筒體；7-托輥。圖5 滾筒填料除土機(jī)機(jī)構(gòu)示意圖

2)填料回收皮帶

填料回收皮帶由三條組成，為V型皮帶，寬度約為800毫米左右，速度為1米/秒左右。可以根據(jù)具體生產(chǎn)能力選擇寬度。通過皮帶將排出的填料回送到填料分離機(jī)，分離后填料送到高位填料儲(chǔ)斗循環(huán)使用。

3)除土皮帶

除土皮帶也是V型皮帶，寬度約為600毫米左右，速度為1米/秒左右。作用是將土渣排送到小車上運(yùn)走。

4)填料儲(chǔ)斗暨旋轉(zhuǎn)喂料器

調(diào)料儲(chǔ)斗作為儲(chǔ)存填料石子的儲(chǔ)斗，下部有連續(xù)旋轉(zhuǎn)喂料器，采用變頻控制，配合填甜菜量進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)控制填料進(jìn)入數(shù)量。與甜菜混合一起下落進(jìn)入填料滾筒除土機(jī)中。

5)填料石子分離回收機(jī)

填料石子分離回收機(jī)也是一個(gè)滾筒形狀的設(shè)備，直徑約1米，長(zhǎng)度約為4米，筒壁是由小孔組成，內(nèi)部設(shè)有抄板，隨著滾筒旋轉(zhuǎn)使填料石子在自身摩擦作用下將粘附在填料上的泥土清理掉，通過篦子孔落到下面皮帶運(yùn)走。填料隨滾筒出料段排出進(jìn)入填料儲(chǔ)斗循環(huán)使用。

2.3 新型干法滾筒填料除土機(jī)系統(tǒng)主要控制要點(diǎn)

1)填料與甜菜比例控制

填料與甜菜比例控制與甜菜干凈程度、泥土含量及性質(zhì)有關(guān)。一般甜菜與填料混合比例為1∶1-1∶2。具體比例要根據(jù)和實(shí)際情況適當(dāng)調(diào)試選擇比例。這個(gè)比例要根據(jù)不同時(shí)期的甜菜潔凈情況進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。

2)滾筒除土機(jī)使用一短時(shí)間后，填料會(huì)浮著一定雜質(zhì)影響出土效果，可以利用停機(jī)時(shí)間直接對(duì)填料河流石在滾筒中反復(fù)旋轉(zhuǎn)進(jìn)行循環(huán)摩擦清除表面浮渣，再繼續(xù)使用；如果使用較長(zhǎng)時(shí)間，調(diào)料河流石磨損較小后在中段的孔徑中脫落時(shí)，應(yīng)該考慮更換填料。填料選擇應(yīng)嚴(yán)格按照要求的顆粒直徑進(jìn)行選篩。

3 新型干法滾筒填料除土機(jī)系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)比較

形式除土效果甜菜破損情況設(shè)備故障及維修非投資(萬(wàn)元)綜合效益棍子除土機(jī)60-70%較多較多10較低移動(dòng)除土機(jī)70%一般較多30一般新型干法滾筒填料除土機(jī)90-95%很少較少30較好,系統(tǒng)復(fù)雜

4 討論

根據(jù)理論分析和實(shí)踐結(jié)果顯示，新型干法滾筒填料除土機(jī)在除土效果和減少甜菜破損，減少糖分損失方面，以及適應(yīng)清潔生產(chǎn)和環(huán)保要求方面，特別是設(shè)備安全運(yùn)轉(zhuǎn)和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行、在線除土、自動(dòng)控制等綜合方面都優(yōu)于以前傳統(tǒng)除土系統(tǒng)設(shè)備。因此該系統(tǒng)可以取代傳統(tǒng)除土設(shè)備，尤其是對(duì)需要改造和新建糖廠，提供了比較科學(xué)合理的優(yōu)選除土設(shè)備系統(tǒng)方案。