移动筛板床式渗出器在糖厂的应用（一）

梁益宙

（中成进出口股份有限公司，北京100011）

1 前言

“压榨法”和“渗出法”是目前甘蔗糖厂使用最多的提汁方法。哪一种方法更好，一直以来都是人们争议的焦点。目前国内糖厂在压榨提汁工序中基本都是使用“大型榨机组——机械压榨法”进行提取混合汁，但是随着近几年来中国在国内外新建糖厂数量的增加，选择使用“渗出器——喷淋渗出法”糖厂的数量比例不断增多。这让很多人也重新审视和反思“渗出法”与“压榨法”的利弊。本文通过对目前常见的几种渗出器使用现状分析，指出渗出器存在的利弊，特别地针对移动筛板床式渗出器应用过程存在的问题，提出了多项措施来提高渗出器的抽出率以及安全运行稳定性，通过不断的改造，技术革新，让渗出器更适应当前的使用环境，更能满足客户的需求，其运用前景将会更加的广阔。

2 糖厂渗出器的使用现状

渗出法经过上百年的发展，现在已经比较成熟。虽然国内很少糖厂使用“渗出法”来提汁，但不可否认的是，从综合性能比较来看，“渗出法”现在基本上可以跟“压榨法”持平。比较常见的渗出器主要有下面几种。

2.1 浸泡式渗出器

浸泡式渗出器是将甘蔗蔗料完全浸泡在热水或者混合汁中，通过利用搅拌器将蔗料进行翻滚搅拌、碾压，让甘蔗糖分充分溶解进水中；洗涤过的蔗料则通过耙齿机提升到另一级容器；反复几级的洗涤，最终将蔗糖分充分释放，从而达到提汁目的的一种方法。浸泡式渗出法目前在古巴和澳大利亚使用得比较多。浸泡式渗出法是渗出器最开始成型并得到大力推广的第一代产品，目前一些比较老的厂仍有使用。这种渗出器的优点和缺点比较明显，优点是抽出率比较高，糖分能充分浸泡后得到回收；缺点是占地面积大，处理量少，耗用水量大，混合汁锤度偏低，后序工段需耗用较多的蒸汽来进行蒸发和浓缩，而且蒸发过程色值增加较快，纯度降低。所以此类浸泡式渗出器慢慢的不再推广。

2.2 移动链条式喷淋渗出器

移动链条式喷淋渗出器，也叫固定筛板床式渗出器。该渗出器内的筛板是固定不动的，蔗料的移动主要依靠安装在渗出器筛板平面上的链条的移动来推动蔗料往前走。近几年随着大型撕解机的使用，甘蔗破碎效果的提高，翻料机等生产工具的改革和进步，这就可能让喷淋式代替浸泡式。蔗料在泵送来的混合汁的往复喷淋下，洗涤的次数比浸泡式更加频繁；翻料机对蔗层的来回翻动，让渗滤汁可以充分洗涤蔗层，糖分抽出的效率高。单独依靠传动链条来推动蔗料层，虽然减轻了筛板的重量，但是也增大了摩擦力，动力并不减少。此种渗出器比较适应于蔗料含泥多的渗出处理，且混合汁蔗渣糠较多。

2.3 移动筛板床式喷淋渗出器

移动筛板床式喷淋渗出器，即分块式环形筛板是活动的，每一块筛板固定在横梁上面，横梁两端与传动链节固定连接。每一块筛板的宽度跟链节的长度相同，筛板的长度跟渗出器两传动链的间距相同，当链节向前移动时，筛板跟着在渗出器内做平面移动。蔗料从入料口布料槽落到筛板上后，经过多次渗透作用后，将蔗料中的糖分渗出热水中得到混合汁。渗出器一般分为11～13级喷淋，蔗料和渗透的热水运动方向相反。蔗料出口端开始加入的热水或者脱水车间压榨出来的混合汁，开始计为第1级喷淋，得到的渗滤汁泵往蔗料入口端前一级喷淋，即第2级喷淋，再次得到的渗滤汁为2次喷淋汁……依此类推。第11～13级的喷淋混合汁泵送到列管式加热器，并返回到渗出器内的烫汁箱；烫汁箱内的混合汁有两级加热，烫汁箱也相应的设置有二级，第二次加热后的混合汁送到最高处的滚筒筛，将混合汁内混杂的蔗渣蔗糠过滤后，过滤汁进入混合汁箱，并泵去原糖车间。渗出器内部设置有旋转翻料机，对蔗料进行翻料。图1为埃塞俄比亚OMO-KURAZ3－12000TCD糖厂的渗出器外形图。

图1 移动筛板床式渗出器外形结构图

以上三种形式的渗出器中，应用较为广泛的为固定筛板链条式喷淋渗出器，其次为移动筛板床式喷淋渗出器，都各有优缺点。本文主要针对移动筛板床式渗出器使用过程存在的问题，提出多项改造措施。

3 移动筛板床式渗出器使用过程中存在的问题及解决措施

3.1 渗出器出料不均

对于打散机能直接刮到的截面位置，蔗料出料是均匀的；但是对于打散机打不到的蔗料，即积存在筛板面上的蔗料，那么就很容易造成出料不均的问题。使用移动链条式渗出器出料还算略好，但是使用移动筛板式渗出器出料却非常不均匀。因为整块筛板在出料端位置开始旋转掉头，蔗料潮湿成团，很难均匀的分散往下掉落，蔗料会像“蔗饼”成团结块往下掉，而且筛板平面上的蔗料被打散机打中的体积并不相同，留在筛板上的蔗料会“先低，后高，再低”，呈冠状形状，截面放样图如图2所示，其中1250mm指筛板长度。

所以留存在筛板上的蔗料，在卸料端进入输送皮带时就时多时少，影响均衡生产。按照OMO-KURAZ3－12000TCD糖厂项目渗出器转鼓式出料打散机的尺寸计算如下。

存积截面面积为0.173m2，即每块宽度为1.25米，长度为12.38米的筛板上堆积蔗料容积为2.142m3，容重按0.45吨/m3（压实料）计，则重量为963.9kg。

按2018/2019年榨季第三次性能测试时的线速37米/小时计，渗出器筛板积料瞬时掉料量周期时间为29.6次/小 时，蔗 料 容 积 总 量＝963.9×29.6＝28531.44kg/小时＝28.53吨/小时。

图2 转鼓打散机与筛板卸料的放样截面图

渗出器出料皮带输送机的带速为V＝0.4～1.5m/s，按通常运行速度1.25m/s计，渗出器出料筛板积料瞬时掉料长度为12.38米。处理完这一块筛板上的积存蔗料需要的时间＝12.38/1.25＝9.904s。

脱水榨机相当于要增加瞬时负荷＝963.9/9.904＝97.32kg/s，即350.352吨/小时。

图3 链板式输送机的卸料导流板安装示意图

由此可知，均匀榨蔗时，按工厂满负荷12000吨/天的榨量即最多是500吨/小时，却由于渗出器卸料不均匀，榨量会有可能突然变动±350.352吨/小时。这个数量无论是皮带输送机或者脱水榨机都是较难通过的。解决此问题有以下两种方式。

方法一是将打散机前移一定距离。但是如果要彻底消除此现象需要将打散机的中心线后移至筛板还没有发生旋转掉头动作之前。因为渗出器总体尺寸及承重要求的限制，这移动的长度要求并不是所有已安装好的渗出器都能做到，而且往前移动的位置过多，那么转鼓卸料打散机抛出来的蔗料也可能会重新掉下并积在已经过了打散机中心线的筛板面上，所以此方法并不是最佳的方法。

方法二是安装卸料导流板，如图3所示。导流板的作用一是压住筛板上的蔗料，防止蔗料瞬间掉下，这样出料会更加均匀一些；二是可以让转鼓卸料打散机抛出来的蔗料均匀导流后，才落到皮带或者折料板上；三是防止转鼓卸料打散机抛出来的蔗料堆积在已经移出转鼓打散机中心线外的筛板上。导流板并不是成块板，而是分割成小块的钢板，要求导流板的长度大于筛板的长度。渗出器的筛板长度为1250mm，所以制作的导流板宽度500mm，长度1300mm。导流板是靠自身的重量挂在支撑轴上，是活动的。导流板如果重量太重，则存留在筛板上的蔗料出来的压力有可能顶不开导流板，就会从导流板上方逆向出来，与打散机的旋转方向相反，严重的可能会压断导流板的支撑轴。导流板如果重量太轻了，也容易发生反转，被打散机打中。支撑轴使用φ159的钢管加固，和圆钢吊住，防止导流板前后和水平的位移变动。

3.2 渗出器蔗料表层“积水”

渗出器的“积水”问题一直是使用渗出器时最难处理的问题。所谓的“积水”，就是指渗出器在运行的过程当中，由于渗透喷淋水不能在短时间内完全穿透渗滤蔗料层，因而在蔗料的最表层形成一个个“小池塘”的积水现象。

3.2.1 造成“积水”的主要原因

经过榨季生产实践经验判断，造成“积水”的主要原因有以下几个。

3.2.1.1泥砂含量的影响

渗出器蔗料表层“积水”最大的原因是泥砂含量的影响。当甘蔗中夹带有较多的泥块，这些泥块经过蔗刀机后变成碎泥块，进入渗出器后很快就变成泥浆。当泥浆跟着混合汁泵去渗滤时，这些固体颗粒就附在蔗料的最上层位置。过多的泥浆很快就会将蔗料的渗滤通道堵塞，渗滤功能被大大减弱。有时候渗滤效果差，混合汁就泵送不及时，整个渗出器的蔗料层会完全浮起来，严重的会顶到压力水鼓，难以进行渗滤。甘蔗含泥砂的情况在国内较少，因为国内很多是人工砍蔗，甘蔗含杂少，所以国内使用渗出器来提汁有很大的优势。但是在国外，特别是非洲国家，基本都是采用火烧甘蔗，机械抓蔗装车。工人司机责任心不够，石头、泥块、蔗根、蔗须叶等夹带较多。

最佳的方法是，增设甘蔗水洗系统，多层次多角度喷洗甘蔗。如果能推广使用机械收割，将甘蔗砍成短节的形式，配合使用滚筒式除泥系统，就能将这些泥砂清除得比较彻底。但是对于很多使用渗出器的糖厂，现有的条件往往并不具备改变砍蔗方式、增加新的滚筒除泥机这些大的改动。只能考虑新建甘蔗水洗泵系统、清水沉砂池、泥砂抓斗吊场等设施，而且国内并非火烧蔗，所以利用甘蔗水洗泵系统进行清洗就能达到很好的效果。

另外，可以在渗出器的烫汁箱底部制作独立的沉泥斗排泥箱。一般渗出器都是将汁箱的最底端直接接到泵的入口，这样汁箱就没有死角，所有的混合汁统一泵送去往复渗滤。但是经过实践使用，发现渗出器的第二级烫汁箱的泥块会非常的多。因为第一跨蔗料刚刚受到混合汁的渗淋，当蔗料开始进入到渗出器的时候，这些泥块就很快掉到汁箱底部。大部份的泥块跟筛板的孔洞直径差不多，数量大的时候非常容易堵塞泵入口。使用初期只是要求加强对料斗和筛板的冲洗，同时在料斗下方安装了两个视镜，如果料斗堵塞或积聚，则使用料斗的两个视镜，用手推动蔗渣，保障了泵的正常运行。但是泥块在后续的渗出过程中危害很大，造成渗滤困难，降低混合汁纯度。筛板多次清洗，则泥巴会较多的送至沉淀池，影响沉淀池的沉降。所以综合考虑，可在汁箱底部设置一个除泥的隔层，将这些泥汁独立泵送是非常有必要的。

3.2.1.2蔗料的粗细

蔗料的粗细是导致渗出器“积水”问题的第二大原因。甘蔗被撕解机处理得太粗，不利于渗滤，同时影响脱水榨机的压榨和入辘，直接影响甘蔗糖分的抽出。蔗料太细，也会影响到渗出器的渗滤，这是因为细小的颗粒非常容易堵塞渗出器蔗层中的过滤孔通道，所以蔗料的粗细需要一个平衡点。经验表明，最佳的蔗料形状应是蔗丝状，既不会成块状，也不会成粉状，可提高抽出率。通过对比，安装三台普通式的撕解机比用一台重锤撕解机加两台预斩机方案好，国内一般也是采用此布局，成熟稳定。OMOKURAZ3糖厂甘蔗预处理是采用两台预斩机，加一台大型重锤撕解机来进行撕裂甘蔗。经过实际使用发现，重锤撕解机出来的蔗料容易形成两极分化，就是成块状和粉状的都很多，这样的效果并不是最理想的效果。初步分析原因，应该是重锤撕解机的锤头比较粗，尺寸一般是45～50mm，设计的尺寸大、耐磨损。而一般的撕解机的刀只有20～25mm。当刀的厚度小于甘蔗的直径时，比较容易将甘蔗劈开撕裂。但是当重锤撕解机的锤头比甘蔗的直径还大的情况下，要么将甘蔗锤成扁块状，要么成粉碎状，所以国内三台撕解机的布局目前基本上已成为各个厂所倡导。中国在国外投资新建的厂还习惯性参照国外“渗出器+重锤撕解机+预斩机（或者理平机）”的模式，其实并不合适。再有重锤撕解机的启动功率大，对电网的有功功率要求高，所以每次启动重锤撕解机都会对汽轮机发电机电网造成很大的冲击。

3.2.1.3温度的影响

温度对渗出器“积水”的原因鲜为人知。因为从这个方面获取到的相关数据较少。蔗料温度高，纤维很快就变得比较柔软，这会使原本过滤性能很好的蔗料层坍塌成“蔗饼”状，导致蔗层的气密性增强，渗透的效果会变差，影响渗滤从而形成“积水塘”。但是根据温度对物理分子运动速率影响的原理，温度越高，蔗料中的糖分溶解进水的速度也会越快，可以把纤维里面的糖分很好的释放出来，在相同抽出率的情况下，渗出器的过料速度就可以提高。所以渗出器的温度需要平衡好，建议85～90℃，只要没有发生“积水”现象，那么温度就可以考虑取上限值。

3.2.1.4 pH值的控制

pH值对渗出器的影响有两个方面：一是影响混合汁的质量；二是影响渗出器的寿命。即是抽出率和安全率的平衡关系。pH值过小，对渗出器造成腐蚀，也加速了蔗汁中糖分的转化，细菌的繁殖。为了保护渗出器不受液体腐蚀，石灰乳的添加保持pH值大于6，小于7。化验室采样滴定实验表明，一般火烧蔗蔗汁pH值在6.8～7.6时就开始发生较快的絮凝。所以如果将pH值调整得太高，石灰中和有机酸和其他有机质的反应会加快，将会导致蔗汁发生胶体絮凝沉淀作用，絮凝作用产生的胶体会包裹微小的颗粒如蔗糠，进而堵塞蔗料层的渗滤通道，显著降低渗滤效果，增加蔗料表层形成“积水”的风险，直接影响蔗汁回收，同时增加了溢流的风险。所以当pH值低于5.6时，增大腐蚀的风险；高于7.6时，蔗汁发生了絮凝作用。因此，建议pH值适宜控制在6.0～6.5之间，不宜超过6.8。由于渗出器的过料时间长，所以石灰乳适宜分段添加，至少分成二段。第一段添加的最佳位置是位于压力水鼓前，且在最后一列翻料机后，在这个位置添加的pH值控制在6.2～6.5；第二段添加石灰乳的位置在混合汁泵进烫汁箱前，pH值控制在6.5～6.8。