沉降式離心機在糖廠處理泥汁的應(yīng)用研究
行業(yè)動態(tài)
一、前言
在制糖工業(yè)中，亞法糖廠的工藝過程都是將加灰、硫熏及加熱后的糖汁送入沉降器進行沉淀，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，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濾布真空吸濾機處理泥汁，一是排出的濾泥的水分比較高，達到70%以上，增大糖廠排出廠外的運輸處理量，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；三是用真空吸濾機處理泥汁時吸水量比較大，達到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力，通過高速旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生的離心力可達到重力的3000倍以上。本課題采用二級沉降式離心機代替無濾布真空吸濾機對泥汁進行分離處理，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，同時離心濾液因停留時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代替無濾布真空吸濾機對泥汁進行固液分離，縮短物料的處理時間，減少蔗糖損失及濾泥量，解決了濾泥含水量高、增大運輸量及對環(huán)境造成影響的問題。
二、沉降式離心機技術(shù)
沉降式離心機在國內(nèi)糖廠未曾試用過。由東糖集團石塘分公司與設(shè)備廠家達成沉降式離心機在糖廠的試驗協(xié)議，在2015/2016年榨季進行沉降式離心機處理泥汁的試運行和研究。
在沉降式離心機試運行前需明確研究的內(nèi)容和方向，為能順利正常運行于糖廠做好準備，需研究分析應(yīng)用沉降式離心機生產(chǎn)條件下泥汁濃度、濾泥糖度及水分等指標，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；研究開發(fā)生產(chǎn)應(yīng)用的工藝和設(shè)備。
沉降式離心機的工作原理是：泥汁懸浮液經(jīng)進料管從螺旋體出料口進入轉(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)鼓作相對運動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)板開口溢流出轉(zhuǎn)鼓。螺旋體與轉(zhuǎn)鼓之間的相對運動（即為差轉(zhuǎn)速）是通過差速器來實現(xiàn)的，其大小由副電機來控制，從而實現(xiàn)了離心機對物料的連續(xù)分離過程。
三、沉降式離心機在糖廠生產(chǎn)流程的試運行
2016年3月，石塘分公司進行沉降式離心機流程試運行處理泥汁，本次沉降式離心機裝機容量為20m3/h，運行中處理泥汁量6～13m3/h，1#機電流約40A，2#機電流約17.5A，兩臺機共耗電約37.8千瓦時。
設(shè)備調(diào)試運行正常后，經(jīng)過采樣分析各數(shù)據(jù)，濾泥平均水分達到51.68%，干濾泥平均糖度達到3.87%，水分和糖度均比在用的無濾布真空吸濾機有大幅下降。
四、使用沉降式離心機和無濾布真空吸濾機的對比分析
沉降式離心機分離所得濾泥水分為51.68%，干濾泥糖度為3.87%，無濾布真空吸濾機的濾泥水分為70%，干濾泥糖度為6.3%，沉降式離心機指標有大幅下降，沉降式離心機的應(yīng)用目標為濾泥水分低于55%，干濾泥糖度4.5%以下，且洗水量不超過吸濾機，現(xiàn)分析兩者在相同處理量下的洗水量。
真空吸濾機洗水量的理論計算依據(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)過濾水洗后變?yōu)闉V泥與濾清汁，根據(jù)錘度變化，計算得所用洗水量為：30×（17.29-13.72）/13.72=7.81噸，即用真空吸濾機百噸甘蔗用洗水7.81噸。
采用沉降式離心機處理，按測試數(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比真空吸濾機的洗水量減少：（7.81-3.01）/7.81=61.46%，采用沉降式離心機處理泥汁，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)濟效益對比，主要是洗水量減少后糖廠少用蒸汽從而降低的煤耗。真空吸濾機的洗水量為泥汁量的十分之一，目前泥汁量為40立方/小時，則洗水量為40×（17.29-13.72）/13.72=10.48立方/小時，全部用沉降式離心機處理，則洗水量為4立方/小時，按每小時150噸蔗計算，洗水與蔗比為3.33%，真空吸濾機洗水與蔗比為7.81%，節(jié)省用水4.48個百分點，如果處理40萬噸甘蔗，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，按每噸標煤產(chǎn)汽8噸計算，節(jié)省標煤量：5973/8=747噸，則標煤與蔗比下降：747/400000×100=0.19%，約0.2%。
五、結(jié)論與展望
目前沉降式離心機只是試運行，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，實際上已經(jīng)達到了0.3噸）、甘蔗中含的泥沙量因機械化裝車后劇增、泥汁的過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，故對于全部處理糖廠的泥汁需要確定設(shè)備的選型。
經(jīng)過測試，采用沉降式離心機處理泥汁，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、減少用汽使標煤與蔗比下降約0.2%，對糖廠的各方面生產(chǎn)有著積極的推進作用。據(jù)廣西糖網(wǎng)報道，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進行固液分離。無濾布真空吸濾機由于濾泥水分高，難以進一步進行綜合利用，給環(huán)境造成一定的壓力；同時也因洗水量過大，造成濾液錘度偏低，增大后工序的增發(fā)量。沉降式離心機的出現(xiàn)將給制糖澄清工藝帶來新的理念，解決濾泥含水量高對環(huán)境造成影響的問題，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需求。
