甜菜糖厂甜菜干法除土清洁生产工艺系统设计方案

魏海涛

(中成股份有限公司埃塞分公司)

0 前言

甜菜糖厂早期传统清洗工艺历来是采用水力流送输送甜菜。采取边清洗边输送工艺方式。即是湿法清洗除土原理。这个工艺由于存在耗水量大、糖分损失高、污水处理困难的缺点，近些年逐渐由干法除土及输送所替代。但是多年来干法除土设备多采用传送滚式，或者振筛式，都存在除土效果有限，设备故障多、综合效益不理想等缺点。一直没有较为理想的除土设备，能够全面取代现有除土工艺。这也是甜菜预处理除土工艺不完善的地方，一直困扰着甜菜制糖行业专业技术人员的老大难问题。

作者从事制糖行业技术管理工作37年。曾经在菜制糖厂工作了31年，在海外甘蔗糖厂工作了近6年。通过长时间生产实践，积累了丰富的工作经验和理论基础。也对目前我国甜菜制糖工艺系统及设备存在的问题比较了解。通过研究总结几种清洁预处理方案实践经验。经过不断改进，最后设计出一套较为科学可行的甜菜预处理新型甜菜干法除土系统清洁工艺方案。该系统具有用水量少、减少糖分损失、除土彻底、在线使用、容易自动控制等优点。可以替代传统的湿法和之前的干法除土设备。

1 甜菜几种除土方式历史沿革及流程

自从机制甜菜制糖生产开始,甜菜除土除杂方式就是利用甜菜窖底部流送沟进行流送洗涤甜菜，去除甜菜附带杂土泥沙。由于这种方式需要使用相当于甜菜4倍到7倍的洗水，来清洗甜菜表面泥土。洗水在浸泡甜菜过程中对机械损伤的甜菜糖分产生了渗出，造成了洗水含糖高、糖分损失大、耗水大等诸多缺陷。这种方式一直沿用了近百年，直到上世纪末，随着制糖行业对环保要求和清洁生产愈来愈高，导致国内制糖行业纷纷改变甜菜流送水清洗除土方式，采用第一代干法除土。这种出土方式是利用多个带有凸齿的棍子进行摩擦除土。除土效果只有70%左右，还有剩余部分残土仍需要利用洗菜机清洗才能最后除去。同时对甜菜也产生部分机械损伤。

还有的企业采用振动筛选方式除土，同样效果也不十分理想。

最近十几年国内有出现一种移动式除土机，采用机械传动链板通过传动链子运动将甜菜再输送过程中将泥土分离。这种出土方式适合在甜菜起收场地及现场在装车时进行第一次除土。有一定效果，但是还是不能彻底清除泥土，也存在部分机械损伤问题。下面对几种除土流程设备简介。

1)传统湿法流送除土流程：缺点是基建费用高、耗水大、糖分损失大(见图1)。

图1 传统湿法流送除土流程

2)老式干法除土流程： 缺点是出土不彻底、甜菜破损大。见下图2。

图2 老式干法除土流程

3)移动链棍式除土机

这是一套整体移动式除土机，通过练棍式传动带动甜菜滚动达到除去渣土目的。适用于在田地或者现场倒运甜菜时适用。不适合在线使用、除土效果有限、损失大。

4)新型干法滚筒填料除土系统：优点是除土效率高，除土效率好。

图3 新型干法滚筒填料除土系统

2 新型干法滚筒填料除土机特点分析

本文重点介绍这套系统原理和方法

2.1 基本原理

新型干法滚筒填料除土机系统，由两部分组成，第一部分为滚筒填料除土机，第二部分为填料分离回收系统。

主要原理是采用精选河流石作为填料与甜菜在滚筒除土机混合的方式，通过填料与甜菜紧密混合过程及在旋转推进运动中产生温和摩擦作用清除杂土杂质。由于填料体积较小且较为光滑，与甜菜接触点较多，使得浮着在甜菜表面上的泥土被清除掉。其中填料为精选的∅12-∅16毫米小粒河流石颗粒。

第一部分为滚筒填料除土机，整体除土机为圆柱形筒体结构。采用无齿滚轮摩擦传动，筒体内部设有搅拌托板。筒体由三段组成。第一段约2米长，主要作用为甜菜与填料混摩擦阶段；第二段为3 米长，内壁均匀分布∅8/ ∅10毫米锥形孔，孔的形状是内小外大。主要作用是将脱落下的泥沙杂质通过这些孔依靠重力自然下落排出；第三段约2米长，内壁均匀分布∅15毫米条形篦子，篦子间距为20毫米。主要作用是将甜菜与填料通过这些条孔间隙进行分离，填料靠重力自然下落排出；第二部分是填料洁净循环分离回收系统。这部分主要有一个小型滚筒机(直径小转速要快些，增加摩擦分离效果)，利用旋转碰撞摩擦将填料附带的杂土等清除脱离填料，再通过滚筒上的篦子分离出去。

该系统不用水，不损坏甜菜表面，不损失糖分。实现了清洁除土工艺方式。填料可以循环使用。之所以选择河流石而不选择机械碎石作为填料，就是为了通过没有棱角的圆滑接触摩擦除土方式，不对甜菜表面有过度机械破坏磨损。缺点是系统设备较多流程较为复杂。

2.2 新型干法滚筒填料除土机系统主要设备结构简介

1)滚筒填料除土机

该除土机为旋转滚筒式，由一个直径约2米、全长为7米(3000-6000TCD能力)的圆筒组成，滚筒前后设有两条滚带。采用无齿滚轮带动滚带旋转，由变频电机驱动。每分钟6-10转。根据加工能力可以进行一定范围调整。

滚筒填料除土机总长7米，由三部分组成。前部分长滚筒约2米，为封闭圆筒，筒体内壁有螺旋形抄板，主要作用使甜菜和填料在滚筒旋转过程不断扬起翻转中得到充分混合和摩擦清除掉浮着在甜菜块根上的沙土；中间段圆筒长约3米，外壁为带有均匀孔的圆筒篦子，主要作用是将分离下来的沙土通过篦子孔排除筒体下部；后部分筒体长约2米，外壁有圆形骨架焊接有均匀条形篦子，主要作用是分离填料石子和甜菜。主要结构详见图5。为了方便渣土从篦子孔中顺利脱落到外部，可以在筒壁上设计几个活动锤子，利用重力不断敲打桶壁起到振捣作用，避免篦子孔堵塞。

1-甜菜皮带机，2-滚筒填料除土机；3-除土皮带机；4-分离填料排出皮带机；5-分离清洁甜菜皮带机；6-填料分离杂质皮带机；7-填料杂质分离滚筒机；8-填料输送皮带机；9-填料储斗暨喂料器。图4 滚筒填料除土机系统简图

1-物料与填料混合段；2-除土段；3-筒体滚带；4-电机减速器；5-物料与填料分离段条形篦子；6-筒体；7-托辊。图5 滚筒填料除土机机构示意图

2)填料回收皮带

填料回收皮带由三条组成，为V型皮带，宽度约为800毫米左右，速度为1米/秒左右。可以根据具体生产能力选择宽度。通过皮带将排出的填料回送到填料分离机，分离后填料送到高位填料储斗循环使用。

3)除土皮带

除土皮带也是V型皮带，宽度约为600毫米左右，速度为1米/秒左右。作用是将土渣排送到小车上运走。

4)填料储斗暨旋转喂料器

调料储斗作为储存填料石子的储斗，下部有连续旋转喂料器，采用变频控制，配合填甜菜量进行自动调节控制填料进入数量。与甜菜混合一起下落进入填料滚筒除土机中。

5)填料石子分离回收机

填料石子分离回收机也是一个滚筒形状的设备，直径约1米，长度约为4米，筒壁是由小孔组成，内部设有抄板，随着滚筒旋转使填料石子在自身摩擦作用下将粘附在填料上的泥土清理掉，通过篦子孔落到下面皮带运走。填料随滚筒出料段排出进入填料储斗循环使用。

2.3 新型干法滚筒填料除土机系统主要控制要点

1)填料与甜菜比例控制

填料与甜菜比例控制与甜菜干净程度、泥土含量及性质有关。一般甜菜与填料混合比例为1∶1-1∶2。具体比例要根据和实际情况适当调试选择比例。这个比例要根据不同时期的甜菜洁净情况进行适当调整。

2)滚筒除土机使用一短时间后，填料会浮着一定杂质影响出土效果，可以利用停机时间直接对填料河流石在滚筒中反复旋转进行循环摩擦清除表面浮渣，再继续使用；如果使用较长时间，调料河流石磨损较小后在中段的孔径中脱落时，应该考虑更换填料。填料选择应严格按照要求的颗粒直径进行选筛。

3 新型干法滚筒填料除土机系统优势比较

形式除土效果甜菜破损情况设备故障及维修非投资(万元)综合效益棍子除土机60-70%较多较多10较低移动除土机70%一般较多30一般新型干法滚筒填料除土机90-95%很少较少30较好,系统复杂

4 讨论

根据理论分析和实践结果显示，新型干法滚筒填料除土机在除土效果和减少甜菜破损，减少糖分损失方面，以及适应清洁生产和环保要求方面，特别是设备安全运转和经济运行、在线除土、自动控制等综合方面都优于以前传统除土系统设备。因此该系统可以取代传统除土设备，尤其是对需要改造和新建糖厂，提供了比较科学合理的优选除土设备系统方案。