关于甘蔗预处理清洁清洗工艺方案研究简报

魏海涛

(中成股份有限公司埃塞分公司)

0 前言

甘蔗糖厂的一个重要工序就是甘蔗的净化预处理。在我国甘蔗生产种植绝大部分是由农民分散种植收割，行业标准要求甘蔗收购要去掉根叶和末梢，以人工为主按照甘蔗收购标准进行清理、坎削。所以我国的商品甘蔗质量非常干净整洁，不需要特殊的除渣水洗预处理工艺。但是，在国外大部分甘蔗种植是以农庄、农场主大面积种植为主，而且国外糖厂一般规模都比较大，日处理甘蔗能力大部分都在6 000吨以上。受农业生产力水平的影响，无法实现人工清理甘蔗。大多采取分区火烧甘蔗叶，然后进行人工砍断或者部分用机械收割的方法，先统一堆放在地里，再用机械抓车装载到运输车上，然后运往工厂。由于火烧后的甘蔗必然要带很多灰渣和残叶，当用机械抓取的时候，将大量火烧后的灰渣、残叶和泥沙带进了运输车辆，并随着车辆一同进入工厂，先后经蔗刀斯解机，进入压榨、渗出器混合到糖汁中。特别是雨天前后这种泥沙夹带情况更为严重。

由于这些蔗汁和泥沙在进入工艺系统后，一方面对设备管路造成严重磨损，另一方面对清净工艺影响较大，会增加澄清蒸发工艺处理难度，降低糖汁纯度和质量。影响中和清净效果，增大过滤负荷，增加蒸发积垢风险，降低糖粉回收率，增大制糖成本。因此，国外目前普遍采取的简单办法，就是在喂蔗台上利用水流冲洗甘蔗，将甘蔗带来的灰尘尽量清洗干净，为下道工序创造条件。然而，这种简单清洗甘蔗存在问题是：杂质清除不彻底，对后续工艺处理存在隐患，用水量较大，对甘蔗水洗水的处理和环境排放存在问题。

所以，如何科学去除甘蔗杂质、泥沙，是国内外设计甘蔗糖厂需要考虑的原料前处理的重要工艺环节。需要设计节能高效的设备解决清除杂质问题；同时还要解决清洗水循环澄清及排放问题。

最近5年来作者全程参加了中成公司在非洲埃塞俄比亚总包的3个甘蔗糖厂建设和运营工作。对非洲甘蔗除杂、清洗问题感受颇深，教训也极其深刻。经过几年探讨实践总结形成了一个较为符合实际除杂清洗甘蔗的工艺技术路线，供同行们借鉴。

1 甘蔗清洁预处理主要目标及工艺的改进过程

1.1 甘蔗清洁预处理主要目标是除去杂质、残叶及泥沙

根据测量数据，经过水洗后的灰尘、杂质和残叶悬浮在水面上占总洗水体积的5%。

15-30分钟泥沙基本沉降在水体底部，体积占1%，干基占0.05%；而这些是必须要除去的。

1.2 原设计洗水系统存在问题

2017年/2018年榨季生产时，我们按照原设计采用了在喂蔗台上直接喷淋水洗的办法，经过一个榨季的实践发现甘蔗带的杂质漂浮物太多，导致排水沟堵塞，洗水含泥沙量较大，洗水不能及时更换，沉淀泥沙不能及时清理，导致洗水含泥浓度过高无法连续清洗。

原设计甘蔗洗水照片

2018年/2019年榨季，洗水改为一次性清洗，直接排掉。经过实践还是由于甘蔗带的杂质漂浮物太多，导致排水沟堵塞。同时由于洗水一次性排放到灌溉渠，导致泥沙沉淀到排水渠，并且集中排水浓度过高对灌溉渠水也有污染，不符合当地环保要求。

为此，在第三个榨季又做了重大改进。

2 甘蔗清洁清洗改进方案

清洗甘蔗标准流程是在甘蔗喂蔗台上方直接用水喷洗。清洗的效果与甘蔗含杂质种类和杂质的量、洗水量及清洗水压力有直接关系。为了节约用水，洗水采用循环使用。洗水循环使用后的主要问题一是要适时清除洗水中的漂浮物；二是及时分离和沉淀并清理出甘蔗携带的泥沙。所以，通过总结几年海外糖厂运营改进经验，我们设计出了一套科学的干法和湿法分步进行的清洁工艺方案。

2.1 甘蔗杂质干法去除工艺

甘蔗从田里运回到工厂时，由于火烧和机械抓取，带来了部分灰尘泥土。所以，第一道工序必须在干燥状态下将这些杂质去除掉。经过反复研究，我们设计了一个宽幅振动筛，首先将甘蔗卸到振动筛里。震动筛要倾斜安装，甘蔗进入振动筛后，边震动边顺着坡度向下运动到喂蔗台上。甘蔗在震动过程中将夹带的泥沙杂质掉落到振动筛下部筛网上，通过筛网孔隙落到下方的收集槽中，再通过收集槽下方皮带运到外侧小车上，用车辆运到指定地点。经测量这样方式可以利用干法去除70%以上干燥杂质。为后续水洗甘蔗减少了负荷和洗水用量打下了基础。

甘蔗杂质干法去除工艺流程：

图1 干法去杂工艺流程图

2.2 甘蔗浮着灰尘泥沙湿法清洗

甘蔗经过振动筛后，已经除去大部分固体杂质，还有部分紧密浮着在甘蔗茎秆上的泥沙等未除去，需要利用少量洗水进一步清洗。我们设计了一个500吨/时流量离心泵，扬程在30米的功率90千瓦，在喂蔗台上加上一个横管，横管连接40个带有螺纹接头的不锈钢喷嘴，喷嘴直径10毫米，喷嘴面积少于洗水总管横截面积，形成高压喷洗。还在喂蔗台下部集水沟设计高压水冲洗管，保证底部不残留积水泥沙。经过今年榨季实践效果良好，可以除去浮着泥沙95%以上。

2.3 洗水循环处理流程

2.3.1 流程

图2 洗水循环处理流程图

2.3.2 洗水分离杂质及泥沙循环系统原理说明

洗水经过喷洒到甘蔗后，将甘蔗附带泥沙浮渣一并清洗掉，汇成混合洗水，通过喂蔗台底部带孔的篦子下流到混合洗水收集池中，洗水收集池外侧安装两台宽液道离心泵，可以将含有大量漂浮物杂质的混合洗水一并提升到下一套设备处理。本设计将洗水通过泵提升到4米高的机械刮板出渣器里。混合洗水通过自流到曲面和平面筛板，通过筛板分离作用，将水中大量漂浮物由机械刮板连续清除到下面的皮带送到小车中外运。甘蔗洗水通过机械刮板出渣器筛板底部孔隙集中收集，再通过管路由切线方向锥形底部形成离心旋流。

由于离心作用进入旋流浓缩器的洗水会产生上下两种流体。

一种是密度较低比较干净清澈的上流溢流液，溢流进入溢流到较为干净的清水池中(可用原来循环水池)，再由离心泵送到喂蔗台上吸水管形成洗水循环系统，对甘蔗进行循环喷洒清洗。长期运行会导致溢流清水池底部有少量沉降泥沙，经过几个月的积累，约相当于总容积的10%左右。待停机后统一由机械或人工清理出去。

另一种是下部由于锥形管的离心作用，产生的密度较高的污泥浓缩液，含有高浓度泥沙水，通过旋流浓缩到下端尾管，直接连接泵送到污水处理系统的污泥浓缩系统统一处理。

2.4 改进方案后设备选型

为了实现上述工艺目标，首先根据计算进行设备选型

2.4.1 根据实验数据及实践经验，计算需要混合洗水宽液道离心泵2台，设计为500 m2/时，扬程10米；设计每吨甘蔗每小时1吨洗水(设计甘蔗榨量500吨/时)；清水洗蔗泵2台，流量是500 m3/时，扬程20米。两种泵共计4台，分别是1用1备；

污泥泵2台，根据距离选择35米扬程，100 m3/时。

2.4.2 机械挂板出渣器，过水能力为500吨/时，过滤面积为6 m2,设备规格为3.5x2.5M。

2.4.3 旋流沉降器为上下流体为4∶1，直径为4米，高度1.5米，下端锥形高度1.5米。

2.4.4 溢流沉降池可设计一个300 m3混凝土的池子，储存沉降水时间在30分钟左右。

图3 甘蔗清洁洗水流程图

3 结论

通过我们几个海外糖厂建设运营实践证明，火烧甘蔗必须进行预处理清洁处理，清洁处理采取干法和湿法分步骤选择或者综合起来应用是可行的。经过对洗水的除杂和沉降处理可以实现洗蔗水循环使用。即实现了甘蔗清洁生产又节约了用水量。建议在国外火烧甘蔗糖厂建设以及国内新建糖厂和机械化收割糖厂采取该甘蔗的清洁预处理方案。