沉降式離心機(jī)在糖廠處理泥汁的應(yīng)用研究
行業(yè)動(dòng)態(tài)
一、前言
在制糖工業(yè)中，亞法糖廠的工藝過(guò)程都是將加灰、硫熏及加熱后的糖汁送入沉降器進(jìn)行沉淀，沉降是一種固液分離的方法，利用重力作為分離的推動(dòng)力。沉降以后分為兩部分，一部分是清澈透明的清汁約占70～75%，這一部分清汁直接進(jìn)入下一道工序。另一部分是泥汁，約占25～30%，主要由蔗汁、泥沙、蔗糠以及澄清劑與蔗汁中的雜質(zhì)作用后生成的沉淀物。由于泥汁中尚有95%左右的糖汁，因此必須把這部分糖汁分離出來(lái)，以收回其中的糖分，使糖分損失降低到較低限度。
現(xiàn)在亞硫酸法糖廠普遍使用無(wú)濾布真空吸濾機(jī)處理泥汁，一是排出的濾泥的水分比較高，達(dá)到70%以上，增大糖廠排出廠外的運(yùn)輸處理量，也不利于環(huán)境的清潔；二是干濾泥的糖分為6.5%（濕濾泥糖分為2%）比較高，糖分損失比較大；三是用真空吸濾機(jī)處理泥汁時(shí)吸水量比較大，達(dá)到8%左右，不利于后工序（蒸發(fā)）物料處理，增大蒸發(fā)量。
沉降式離心機(jī)是一種高效的固液分離設(shè)備，利用離心力作為分離的推動(dòng)力，通過(guò)高速旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生的離心力可達(dá)到重力的3000倍以上。本課題采用二級(jí)沉降式離心機(jī)代替無(wú)濾布真空吸濾機(jī)對(duì)泥汁進(jìn)行分離處理，具有減少蔗糖損失及濾泥量、減少洗水量、節(jié)約能量、占用空間少，易安裝的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)離心濾液因停留時(shí)間短且在全封閉系統(tǒng)的清洗條件下產(chǎn)生，避免了由于微生物作用引起蔗糖轉(zhuǎn)化造成的蔗糖分損失。
在甘蔗糖廠采用沉降式離心機(jī)代替無(wú)濾布真空吸濾機(jī)對(duì)泥汁進(jìn)行固液分離，縮短物料的處理時(shí)間，減少蔗糖損失及濾泥量，解決了濾泥含水量高、增大運(yùn)輸量及對(duì)環(huán)境造成影響的問(wèn)題。
二、沉降式離心機(jī)技術(shù)
沉降式離心機(jī)在國(guó)內(nèi)糖廠未曾試用過(guò)。由東糖集團(tuán)石塘分公司與設(shè)備廠家達(dá)成沉降式離心機(jī)在糖廠的試驗(yàn)協(xié)議，在2015/2016年榨季進(jìn)行沉降式離心機(jī)處理泥汁的試運(yùn)行和研究。
在沉降式離心機(jī)試運(yùn)行前需明確研究的內(nèi)容和方向，為能順利正常運(yùn)行于糖廠做好準(zhǔn)備，需研究分析應(yīng)用沉降式離心機(jī)生產(chǎn)條件下泥汁濃度、濾泥糖度及水分等指標(biāo)，為較優(yōu)的澄清分離效果選擇提供依據(jù)；研究甘蔗糖廠中和泥汁的沉降分離特性，設(shè)計(jì)較佳的泥汁分離設(shè)備結(jié)構(gòu)；研究確定生產(chǎn)條件下設(shè)備的合適轉(zhuǎn)速、功率消耗、較佳控制的技術(shù)條件；研究開(kāi)發(fā)生產(chǎn)應(yīng)用的工藝和設(shè)備。
沉降式離心機(jī)的工作原理是：泥汁懸浮液經(jīng)進(jìn)料管從螺旋體出料口進(jìn)入轉(zhuǎn)鼓，在高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力作用下，密度較大的固相顆粒沉積在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁上，與轉(zhuǎn)鼓作相對(duì)運(yùn)動(dòng)的螺旋葉片不斷地將沉積在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁上的固相顆粒刮下并推出排渣口。分離后的濾汁經(jīng)液層調(diào)節(jié)板開(kāi)口溢流出轉(zhuǎn)鼓。螺旋體與轉(zhuǎn)鼓之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)（即為差轉(zhuǎn)速）是通過(guò)差速器來(lái)實(shí)現(xiàn)的，其大小由副電機(jī)來(lái)控制，從而實(shí)現(xiàn)了離心機(jī)對(duì)物料的連續(xù)分離過(guò)程。
三、沉降式離心機(jī)在糖廠生產(chǎn)流程的試運(yùn)行
2016年3月，石塘分公司進(jìn)行沉降式離心機(jī)流程試運(yùn)行處理泥汁，本次沉降式離心機(jī)裝機(jī)容量為20m3/h，運(yùn)行中處理泥汁量6～13m3/h，1#機(jī)電流約40A，2#機(jī)電流約17.5A，兩臺(tái)機(jī)共耗電約37.8千瓦時(shí)。
設(shè)備調(diào)試運(yùn)行正常后，經(jīng)過(guò)采樣分析各數(shù)據(jù)，濾泥平均水分達(dá)到51.68%，干濾泥平均糖度達(dá)到3.87%，水分和糖度均比在用的無(wú)濾布真空吸濾機(jī)有大幅下降。
四、使用沉降式離心機(jī)和無(wú)濾布真空吸濾機(jī)的對(duì)比分析
沉降式離心機(jī)分離所得濾泥水分為51.68%，干濾泥糖度為3.87%，無(wú)濾布真空吸濾機(jī)的濾泥水分為70%，干濾泥糖度為6.3%，沉降式離心機(jī)指標(biāo)有大幅下降，沉降式離心機(jī)的應(yīng)用目標(biāo)為濾泥水分低于55%，干濾泥糖度4.5%以下，且洗水量不超過(guò)吸濾機(jī)，現(xiàn)分析兩者在相同處理量下的洗水量。
真空吸濾機(jī)洗水量的理論計(jì)算依據(jù)泥汁產(chǎn)率30%、泥汁干固物含量為1%、泥汁錘度17.29°Bx、濾清汁錘度13.72°Bx（以每百噸甘蔗為計(jì)算基礎(chǔ)，每百噸甘蔗產(chǎn)生100噸蔗汁），則每百噸甘蔗產(chǎn)生泥汁30噸，泥汁經(jīng)過(guò)濾水洗后變?yōu)闉V泥與濾清汁，根據(jù)錘度變化，計(jì)算得所用洗水量為：30×（17.29-13.72）/13.72=7.81噸，即用真空吸濾機(jī)百噸甘蔗用洗水7.81噸。
采用沉降式離心機(jī)處理，按測(cè)試數(shù)據(jù)處理泥汁量平均值9.67噸，用洗水量為0.97噸，按以上理論計(jì)算每百噸甘蔗產(chǎn)生泥汁30噸，則用水量為：30×0.97/9.67=3.01噸，則每百噸甘蔗的泥汁用沉降式離心機(jī)比真空吸濾機(jī)的洗水量減少：（7.81-3.01）/7.81=61.46%，采用沉降式離心機(jī)處理泥汁，可以大幅度降低濾泥糖度，并可以減少濾泥洗水用量60%以上。
產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益對(duì)比，主要是洗水量減少后糖廠少用蒸汽從而降低的煤耗。真空吸濾機(jī)的洗水量為泥汁量的十分之一，目前泥汁量為40立方/小時(shí)，則洗水量為40×（17.29-13.72）/13.72=10.48立方/小時(shí)，全部用沉降式離心機(jī)處理，則洗水量為4立方/小時(shí)，按每小時(shí)150噸蔗計(jì)算，洗水與蔗比為3.33%，真空吸濾機(jī)洗水與蔗比為7.81%，節(jié)省用水4.48個(gè)百分點(diǎn)，如果處理40萬(wàn)噸甘蔗，則少用洗水量：400000×4.48%=17920噸，糖廠多效蒸發(fā)每噸水耗汽約1/3噸，則少用汽量為：17920/3=5973噸，按每噸標(biāo)煤產(chǎn)汽8噸計(jì)算，節(jié)省標(biāo)煤量：5973/8=747噸，則標(biāo)煤與蔗比下降：747/400000×100=0.19%，約0.2%。
五、結(jié)論與展望
目前沉降式離心機(jī)只是試運(yùn)行，設(shè)備處理能力較小，而各糖廠又因當(dāng)前各廠石灰使用量已較理論值大了很多（理論上100噸甘蔗用石灰0.2噸，實(shí)際上已經(jīng)達(dá)到了0.3噸）、甘蔗中含的泥沙量因機(jī)械化裝車后劇增、泥汁的過(guò)濾性能差在泥汁中人為添加了蔗渣等原因造成濾泥量有所增加，故對(duì)于全部處理糖廠的泥汁需要確定設(shè)備的選型。
經(jīng)過(guò)測(cè)試，采用沉降式離心機(jī)處理泥汁，可以大幅度降低濾泥糖度，并可以減少濾泥洗水用量60%以上，從而提高糖分收回、減少用汽使標(biāo)煤與蔗比下降約0.2%，對(duì)糖廠的各方面生產(chǎn)有著積極的推進(jìn)作用。據(jù)廣西糖網(wǎng)報(bào)道，廣西共有90多家糖廠，所有糖廠中和后的泥汁都采用真空吸濾機(jī)進(jìn)行固液分離。無(wú)濾布真空吸濾機(jī)由于濾泥水分高，難以進(jìn)一步進(jìn)行綜合利用，給環(huán)境造成一定的壓力；同時(shí)也因洗水量過(guò)大，造成濾液錘度偏低，增大后工序的增發(fā)量。沉降式離心機(jī)的出現(xiàn)將給制糖澄清工藝帶來(lái)新的理念，解決濾泥含水量高對(duì)環(huán)境造成影響的問(wèn)題，加快了物料的處理速度，減少糖汁在高溫條件下的化學(xué)變化和蔗糖分轉(zhuǎn)化損失。因此本課題的應(yīng)用研究有著良好的推廣前景和較大的市場(chǎng)需求。
