魏海濤

(中成股份有限公司埃塞分公司)

0 前言

甘蔗糖廠的一個(gè)重要工序就是甘蔗的凈化預(yù)處理。在我國甘蔗生產(chǎn)種植絕大部分是由農(nóng)民分散種植收割，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求甘蔗收購要去掉根葉和末梢，以人工為主按照甘蔗收購標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行清理、坎削。所以我國的商品甘蔗質(zhì)量非常干凈整潔，不需要特殊的除渣水洗預(yù)處理工藝。但是，在國外大部分甘蔗種植是以農(nóng)莊、農(nóng)場主大面積種植為主，而且國外糖廠一般規(guī)模都比較大，日處理甘蔗能力大部分都在6 000噸以上。受農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力水平的影響，無法實(shí)現(xiàn)人工清理甘蔗。大多采取分區(qū)火燒甘蔗葉，然后進(jìn)行人工砍斷或者部分用機(jī)械收割的方法，先統(tǒng)一堆放在地里，再用機(jī)械抓車裝載到運(yùn)輸車上，然后運(yùn)往工廠。由于火燒后的甘蔗必然要帶很多灰渣和殘葉，當(dāng)用機(jī)械抓取的時(shí)候，將大量火燒后的灰渣、殘葉和泥沙帶進(jìn)了運(yùn)輸車輛，并隨著車輛一同進(jìn)入工廠，先后經(jīng)蔗刀斯解機(jī)，進(jìn)入壓榨、滲出器混合到糖汁中。特別是雨天前后這種泥沙夾帶情況更為嚴(yán)重。

由于這些蔗汁和泥沙在進(jìn)入工藝系統(tǒng)后，一方面對(duì)設(shè)備管路造成嚴(yán)重磨損，另一方面對(duì)清凈工藝影響較大，會(huì)增加澄清蒸發(fā)工藝處理難度，降低糖汁純度和質(zhì)量。影響中和清凈效果，增大過濾負(fù)荷，增加蒸發(fā)積垢風(fēng)險(xiǎn)，降低糖粉回收率，增大制糖成本。因此，國外目前普遍采取的簡單辦法，就是在喂蔗臺(tái)上利用水流沖洗甘蔗，將甘蔗帶來的灰塵盡量清洗干凈，為下道工序創(chuàng)造條件。然而，這種簡單清洗甘蔗存在問題是：雜質(zhì)清除不徹底，對(duì)后續(xù)工藝處理存在隱患，用水量較大，對(duì)甘蔗水洗水的處理和環(huán)境排放存在問題。

所以，如何科學(xué)去除甘蔗雜質(zhì)、泥沙，是國內(nèi)外設(shè)計(jì)甘蔗糖廠需要考慮的原料前處理的重要工藝環(huán)節(jié)。需要設(shè)計(jì)節(jié)能高效的設(shè)備解決清除雜質(zhì)問題；同時(shí)還要解決清洗水循環(huán)澄清及排放問題。

最近5年來作者全程參加了中成公司在非洲埃塞俄比亞總包的3個(gè)甘蔗糖廠建設(shè)和運(yùn)營工作。對(duì)非洲甘蔗除雜、清洗問題感受頗深，教訓(xùn)也極其深刻。經(jīng)過幾年探討實(shí)踐總結(jié)形成了一個(gè)較為符合實(shí)際除雜清洗甘蔗的工藝技術(shù)路線，供同行們借鑒。

1 甘蔗清潔預(yù)處理主要目標(biāo)及工藝的改進(jìn)過程

1.1 甘蔗清潔預(yù)處理主要目標(biāo)是除去雜質(zhì)、殘葉及泥沙

根據(jù)測量數(shù)據(jù)，經(jīng)過水洗后的灰塵、雜質(zhì)和殘葉懸浮在水面上占總洗水體積的5%。

15-30分鐘泥沙基本沉降在水體底部，體積占1%，干基占0.05%；而這些是必須要除去的。

1.2 原設(shè)計(jì)洗水系統(tǒng)存在問題

2017年/2018年榨季生產(chǎn)時(shí)，我們按照原設(shè)計(jì)采用了在喂蔗臺(tái)上直接噴淋水洗的辦法，經(jīng)過一個(gè)榨季的實(shí)踐發(fā)現(xiàn)甘蔗帶的雜質(zhì)漂浮物太多，導(dǎo)致排水溝堵塞，洗水含泥沙量較大，洗水不能及時(shí)更換，沉淀泥沙不能及時(shí)清理，導(dǎo)致洗水含泥濃度過高無法連續(xù)清洗。

原設(shè)計(jì)甘蔗洗水照片

2018年/2019年榨季，洗水改為一次性清洗，直接排掉。經(jīng)過實(shí)踐還是由于甘蔗帶的雜質(zhì)漂浮物太多，導(dǎo)致排水溝堵塞。同時(shí)由于洗水一次性排放到灌溉渠，導(dǎo)致泥沙沉淀到排水渠，并且集中排水濃度過高對(duì)灌溉渠水也有污染，不符合當(dāng)?shù)丨h(huán)保要求。

為此，在第三個(gè)榨季又做了重大改進(jìn)。

2 甘蔗清潔清洗改進(jìn)方案

清洗甘蔗標(biāo)準(zhǔn)流程是在甘蔗喂蔗臺(tái)上方直接用水噴洗。清洗的效果與甘蔗含雜質(zhì)種類和雜質(zhì)的量、洗水量及清洗水壓力有直接關(guān)系。為了節(jié)約用水，洗水采用循環(huán)使用。洗水循環(huán)使用后的主要問題一是要適時(shí)清除洗水中的漂浮物；二是及時(shí)分離和沉淀并清理出甘蔗攜帶的泥沙。所以，通過總結(jié)幾年海外糖廠運(yùn)營改進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，我們?cè)O(shè)計(jì)出了一套科學(xué)的干法和濕法分步進(jìn)行的清潔工藝方案。

2.1 甘蔗雜質(zhì)干法去除工藝

甘蔗從田里運(yùn)回到工廠時(shí)，由于火燒和機(jī)械抓取，帶來了部分灰塵泥土。所以，第一道工序必須在干燥狀態(tài)下將這些雜質(zhì)去除掉。經(jīng)過反復(fù)研究，我們?cè)O(shè)計(jì)了一個(gè)寬幅振動(dòng)篩，首先將甘蔗卸到振動(dòng)篩里。震動(dòng)篩要傾斜安裝，甘蔗進(jìn)入振動(dòng)篩后，邊震動(dòng)邊順著坡度向下運(yùn)動(dòng)到喂蔗臺(tái)上。甘蔗在震動(dòng)過程中將夾帶的泥沙雜質(zhì)掉落到振動(dòng)篩下部篩網(wǎng)上，通過篩網(wǎng)孔隙落到下方的收集槽中，再通過收集槽下方皮帶運(yùn)到外側(cè)小車上，用車輛運(yùn)到指定地點(diǎn)。經(jīng)測量這樣方式可以利用干法去除70%以上干燥雜質(zhì)。為后續(xù)水洗甘蔗減少了負(fù)荷和洗水用量打下了基礎(chǔ)。

甘蔗雜質(zhì)干法去除工藝流程：

圖1 干法去雜工藝流程圖

2.2 甘蔗浮著灰塵泥沙濕法清洗

甘蔗經(jīng)過振動(dòng)篩后，已經(jīng)除去大部分固體雜質(zhì)，還有部分緊密浮著在甘蔗莖稈上的泥沙等未除去，需要利用少量洗水進(jìn)一步清洗。我們?cè)O(shè)計(jì)了一個(gè)500噸/時(shí)流量離心泵，揚(yáng)程在30米的功率90千瓦，在喂蔗臺(tái)上加上一個(gè)橫管，橫管連接40個(gè)帶有螺紋接頭的不銹鋼噴嘴，噴嘴直徑10毫米，噴嘴面積少于洗水總管橫截面積，形成高壓噴洗。還在喂蔗臺(tái)下部集水溝設(shè)計(jì)高壓水沖洗管，保證底部不殘留積水泥沙。經(jīng)過今年榨季實(shí)踐效果良好，可以除去浮著泥沙95%以上。

2.3 洗水循環(huán)處理流程

2.3.1 流程

圖2 洗水循環(huán)處理流程圖

2.3.2 洗水分離雜質(zhì)及泥沙循環(huán)系統(tǒng)原理說明

洗水經(jīng)過噴灑到甘蔗后，將甘蔗附帶泥沙浮渣一并清洗掉，匯成混合洗水，通過喂蔗臺(tái)底部帶孔的篦子下流到混合洗水收集池中，洗水收集池外側(cè)安裝兩臺(tái)寬液道離心泵，可以將含有大量漂浮物雜質(zhì)的混合洗水一并提升到下一套設(shè)備處理。本設(shè)計(jì)將洗水通過泵提升到4米高的機(jī)械刮板出渣器里?；旌舷此ㄟ^自流到曲面和平面篩板，通過篩板分離作用，將水中大量漂浮物由機(jī)械刮板連續(xù)清除到下面的皮帶送到小車中外運(yùn)。甘蔗洗水通過機(jī)械刮板出渣器篩板底部孔隙集中收集，再通過管路由切線方向錐形底部形成離心旋流。

由于離心作用進(jìn)入旋流濃縮器的洗水會(huì)產(chǎn)生上下兩種流體。

一種是密度較低比較干凈清澈的上流溢流液，溢流進(jìn)入溢流到較為干凈的清水池中(可用原來循環(huán)水池)，再由離心泵送到喂蔗臺(tái)上吸水管形成洗水循環(huán)系統(tǒng)，對(duì)甘蔗進(jìn)行循環(huán)噴灑清洗。長期運(yùn)行會(huì)導(dǎo)致溢流清水池底部有少量沉降泥沙，經(jīng)過幾個(gè)月的積累，約相當(dāng)于總?cè)莘e的10%左右。待停機(jī)后統(tǒng)一由機(jī)械或人工清理出去。

另一種是下部由于錐形管的離心作用，產(chǎn)生的密度較高的污泥濃縮液，含有高濃度泥沙水，通過旋流濃縮到下端尾管，直接連接泵送到污水處理系統(tǒng)的污泥濃縮系統(tǒng)統(tǒng)一處理。

2.4 改進(jìn)方案后設(shè)備選型

為了實(shí)現(xiàn)上述工藝目標(biāo)，首先根據(jù)計(jì)算進(jìn)行設(shè)備選型

2.4.1 根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，計(jì)算需要混合洗水寬液道離心泵2臺(tái)，設(shè)計(jì)為500 m2/時(shí)，揚(yáng)程10米；設(shè)計(jì)每噸甘蔗每小時(shí)1噸洗水(設(shè)計(jì)甘蔗榨量500噸/時(shí))；清水洗蔗泵2臺(tái)，流量是500 m3/時(shí)，揚(yáng)程20米。兩種泵共計(jì)4臺(tái)，分別是1用1備；

污泥泵2臺(tái)，根據(jù)距離選擇35米揚(yáng)程，100 m3/時(shí)。

2.4.2 機(jī)械掛板出渣器，過水能力為500噸/時(shí)，過濾面積為6 m2,設(shè)備規(guī)格為3.5x2.5M。

2.4.3 旋流沉降器為上下流體為4∶1，直徑為4米，高度1.5米，下端錐形高度1.5米。

2.4.4 溢流沉降池可設(shè)計(jì)一個(gè)300 m3混凝土的池子，儲(chǔ)存沉降水時(shí)間在30分鐘左右。

圖3 甘蔗清潔洗水流程圖

3 結(jié)論

通過我們幾個(gè)海外糖廠建設(shè)運(yùn)營實(shí)踐證明，火燒甘蔗必須進(jìn)行預(yù)處理清潔處理，清潔處理采取干法和濕法分步驟選擇或者綜合起來應(yīng)用是可行的。經(jīng)過對(duì)洗水的除雜和沉降處理可以實(shí)現(xiàn)洗蔗水循環(huán)使用。即實(shí)現(xiàn)了甘蔗清潔生產(chǎn)又節(jié)約了用水量。建議在國外火燒甘蔗糖廠建設(shè)以及國內(nèi)新建糖廠和機(jī)械化收割糖廠采取該甘蔗的清潔預(yù)處理方案。