全自動隔膜壓濾機應用糖廠過濾

2022/05/28 分類:解決方案 1162

引言

過濾是制糖生產的重要環節,它不僅關系到成品質量,還涉及到加工過程中的糖分損失。對于不同的工藝方法,一般要選用不同的過濾設備。我國加工甜菜的糖廠、原糖精煉糖廠與少部分甘蔗糖廠,采用碳酸法工藝,主要過濾設備是全自動隔膜壓濾機與半自動壓濾機。絕大部分甘蔗糖廠是采用亞硫酸法工藝,過濾設備種類較多,主要是真空吸濾機、無布真空吸濾機與半自動壓濾機。全自動隔膜壓濾機是新近在亞法糖廠投運的過濾設備。

全自動隔膜壓濾機是現在發達國家制糖業采用的主流過濾設備,在我國制糖業已有應用,從根本上改變以前壓濾設備在制糖生產中應用的被動局面,收到很好的效果。這種設備是采用帶擠壓隔膜的聚丙烯濾板,利用PLC與變頻技術,實現對整個壓濾機與工藝過程的全自動控制。

半自動壓濾機是我國在上世紀80年代,學習當時西歐技術設計開發的糖業過濾設備,采用鑄鐵濾板、液壓頂緊自動保壓、機械手自動拉板,此種壓濾機逐漸發展,現在已有過濾面積80～175m2幾種定型產品。

全自動隔膜壓濾機應用糖廠過濾-板框廂式隔膜壓濾機

真空吸濾機是一種連續過濾設備,是在轉鼓上安裝濾布使其隨轉鼓一同轉動,同時將濾布引出,脫泥后進行洗滌,在真空的作用下糖汁通過濾布并分離濾泥。

無布真空吸濾機是國外原糖加工普遍使用的過濾設備,它是采用吸濾的方法,過濾泥汁中摻入蔗渣,在真空的作用下,通過鋼網與蔗渣糠組成的過濾介質,截留懸浮液中固體顆粒,實現固液分離。

2全自動隔膜壓濾機應用情況

此設備采用壓濾方式,利用先進的控制技術與隔膜壓榨手段,提高整機的生產效率,縮短了過濾時間,提高濾餅含固率。通過對濾餅的壓榨優化了洗水方案,降低了濾餅含糖與含水。由于加工原料與工藝方法的不同,要分別針對碳酸法與亞硫酸法工藝特點,設計設備結構與控制方案。

2.1在碳酸法工藝中應用

碳酸飽充法濾泥結構好,主要成分碳酸鈣能形成大而密的晶狀結構,便于過濾與洗滌。全自動隔膜壓濾機正是根據這一特點,合理設計使生產過程達到高效化。對于碳法增稠泥漿過濾,在含固率為250～30g/l時,進料可在2～3min內完成,最大進料量可達20m3/h。在原糖加工采用碳法過濾,就要控制過濾速度,保證生產均衡，通過隔膜壓榨可減少洗水量,均勻降低整個壓濾機濾餅含糖。總洗水量可穩定控制在干濾泥量的1～l.3倍,其中少部分洗水隨濾清汁進入蒸發,大部分進入制糖其它工段,因此引起的清汁錘度降很小,基本控制在0.1～0.3°Bx。在洗水降低濾泥糖分的前提下,可減少蒸發負擔,降低能源消耗。

全自動隔膜壓濾機在碳酸法糖廠上是高效設備,在增稠過濾中表現的尤為突出,一個過濾周期可在2～25min內完成,一次卸濾泥重量在340kg左右,每天可生產濾泥20噸左右,一臺設備運行可滿足日處理30噸甜菜糖廠生產要求。

2.2在亞硫酸法工藝中應用

在亞硫酸法制糖中,過濾液是沉降池底排出的泥汁,其中萬膠方體數粒含量較高,濾泥層過濾阻力較大,所形成濾餅透氣與透水性能不如碳酸法濾泥。應用全自動隔膜壓濾機的工作效率,雖然達不到碳法的水平,但也可充分發揮其高效的特點,在泥汁含固率為40～60g/l情況下,壓濾機進料通過位壓與泵壓結合的方式,一次進料可在50～5分鐘內完成,一般進料流量在60～20m3/h。根據云南瑞麗糖廠應用情況,在一個進料周期內,不同階段過濾速度與進料量變化如圖2所示。對含固率相對高的泥汁,進料時間要相對縮短,最終進料流量相對低,濾餅的洗水與吹氣阻力要增加,降低濾泥含糖與含水所用時間要增加。

亞法過濾所形成的濾餅,含有膠體與磷酸化合物量較大,導致濾餅成型性能好,但透水性能差,時常造成含糖含水高。全自動隔膜壓濾機通過多種工藝手段,結合濾餅壓榨功能,可將絕大多數濾餅含糖控制在干濾泥轉光度4～9%左右,含水率在50～60%。

在這個工藝過程中,正確處理正洗水、中壓榨、角洗水與最后壓榨的關系很重要,要想真正洗脫濾泥中的糖分,提高設備效率,這是關鍵環節,必須采用自動化控制。在亞法制糖上應用全自動隔膜壓濾機,可以有效降低濾泥含糖與含水,提高生產效率,濾餅結構完整、脫落迅速、自動化控制水平高、減少了勞動強度,對環保沒有影響。

3比較與分析

3.1碳酸法糖廠過濾設備比較

碳酸法糖廠應用壓濾機進行過濾,比較典型的是在一碳增稠工藝中應用,現在制糖應用的壓濾機可分為全自動隔膜壓濾機與半自動壓濾機。

結構與性能	PGB-150型全自動隔膜壓濾機	BA150型半自動壓濾機
過濾面積（m2）	150	150
濾板材料與結構	純聚丙烯/角進料隔膜濾板	鑄鐵/中心進料
濾板損壞與積垢	少/不易積垢	較多/易積垢
自動化控制	整個過程全自動	自動保壓與拉板
結束進料功能	自動檢測與控制流量/時間/最小流量	人工觀測時間/壓力
相同工藝過濾周期	短/20～25min	長/60～120min
其它功能	機上自動洗布/機上酸洗/進料變頻控制	無
含糖（對泥）	≤0.5%	≥1.7%
濾布損耗	少	較多
含水率	少/30～35%	較高/≥40%
洗水量	少/2.2～3m3	較多/4～6m3
洗水造成錘度降	小/0.2～0.3°Bx	大
洗水時間	3～5min	≥20min
壓縮空氣消耗	少	多
過濾質量	很好	好
勞動強度	低	高
30噸甜菜糖廠使用	1臺/增稠工藝	7～10臺/增稠工藝

3.1.2性能分析

隔膜濾板是壓濾機主要部件,采用純聚丙烯材料制造,具有重量輕、熱損失少、韌性好、機械強度高、耐腐蝕萬、垢的優良特性。合理的隔膜設計與角進料結構,使壓濾機有更加完善的功能。先進的自動化控制,可以保證最優化的工藝得以實施,PLC與變頻控制可保證在過濾初期清汁質量,還能最大發揮壓濾設備變量進料的效率。

通過隔膜壓榨可有效降低濾餅含水率、縮短進料時間、增加洗水效果,在卸泥前已將濾餅壓榨成型,最大的降低了含水率,可順利完成卸泥過程。半自動壓濾機要順利卸泥,就要依靠增加進料時間與壓力,使濾泥填滿濾腔并降低含水,只有在濾腔完全充滿后,吹氣與洗水才能起作用,但碳法濾餅易龜裂,使洗水與吹氣性能受到很大限制。半自動壓濾機在過濾的后期,耗時很大、過濾效率很低。應用隔膜壓榨,提高效率剪除過濾低效時間,還可減少濾餅含水。

全自動隔膜壓濾機能達到洗水時間短、洗水量少還可使濾餅糖分降低,主要原因是在高效進料段就結束了進料過程。一般結束進料時流量在10m3/h左右,這時濾餅結構松散透水性能良好,兩層濾餅間有洗水通路,通過正洗水、中間壓榨與角洗水的合理搭配,達到高效洗滌濾餅的目的。在適量的正洗水后,通過隔膜進行微壓榨過程,可在不完全壓實濾餅情況下,將濾餅空間收縮修補裂痕,使洗水均勻穿透整塊濾餅,洗水與吹氣不產生短路現象,提高洗水效率,節省壓縮空氣,達到了更好的效果。

全自動隔膜壓濾機可以保證過濾與洗水效率的另一關鍵問題,是具有機上洗布與酸洗功能。壓濾設備在過濾過程中,主要是依靠泥層作為過濾介質,但濾布的過濾阻力也是不可忽視的因素,特別是濾布應用幾個周期后,過濾與洗水過程中,如不能及時清理濾布表面所積的泥垢,阻力要成倍增加。如果是在若干過濾周期中有幾次工藝狀況不好的情況,會全面影響其它架次的過濾與洗水。在一般工藝情況下40～50個過濾周期,要洗一次布,如果有飽充不正常現象,要在情況好轉后立即洗布,假如不及時清洗濾布,洗水流量下降非常明顯,由正常的正洗水流量70m3/h很快降到20m3/h左右,角洗水流量就更低了,基本上在10m3/h以下,同樣洗水量洗水時間被數倍延長。在15～20個洗布周期后,就要對壓濾機進行酸洗,酸洗過程中可將濾板、濾布背面、管道與閥門、視鏡等進行全面洗滌,達到徹底軟化濾布的目的。

半自動壓濾機無機上洗布功能,要在應用一段時間后將濾布拆卸下來洗滌,人工與設備條件都將限制洗布周期不能很短,喪失了壓濾機適應工藝條件變化的能力,使過濾與洗水效能受到嚴重制約。此方面的反應,在原糖加工中更為明顯。人工拆洗濾布勞動強度大、參與人員多、消耗時間長,為生產管理帶來很多困難。拆洗是濾布導致損耗與漏榨的重要

因素,洗滌萬后方會數造據成濾布縮水變型,新更換的濾布還有在機上使用定型的過程,易出現漏榨現象。

全自動隔膜壓濾機過濾質量要好于半自動壓濾機,雖然兩種設備在過濾原理上是相同的,但全自動隔膜壓濾機在進料上采用變頻控制,其優勢在于:一是可根據泥層增加逐步增加過濾壓力,充分發揮泥層過濾的優勢;二是開始過濾時泥漿泵在變頻控制下,轉速低可保護泥漿中顆粒少受破壞,盡快建立起架橋效應,這些是在半自動壓濾機無法實現的。

3.2亞法糖廠過濾設備比較

3.2.1無布真空吸濾機性能分析

無布真空吸濾機在國內有幾年的應用歷史,保留了吸濾設備結構簡單、連續過濾、操作方便的優點,同時又解決了生產與環保的矛盾、降低了濾泥的轉光度,這是該設備被部分制糖企業認同的根據,但它也存在一些難以解決的問題,在生產中逐漸表現出來。

無布真空吸濾機過濾效果差,濾液回流導致已絮凝的沉淀物會復溶,為工藝處理增加負擔,要獲得相同的澄清效果,必須提高硫熏強度,增加澄清費用,在工藝上是不可取的。在環保上無洗布水,減少排污費用,在經濟上是可取的。可見無布真空吸濾機,是解決現行真空吸濾機帶來的環保問題的暫時替代設備,但它還有很多無法解決的問題。

3.2.2半自動壓濾機亞法應用分析

半自動壓濾機在亞法過濾中,以其過濾質量好、可配合無布機在停產時清空沉降池、對環保沒有影響等優點,被廣泛應用。亞法糖廠應用的大部分設備,在結構與工藝上,沿襲了碳法應用的設計,沒有及時結合亞法泥汁特點,進行專項開發,影響了壓濾機設備在亞法過濾中性能的發揮。

半自動壓濾機在過濾中能夠保證較好的質量,主要是由于過濾介質是濾布加濾泥層,濾泥層的空隙要比濾布小,隨厚度增加過濾阻力迅速增長,過濾質量越來越好,過濾效率逐漸下降。亞法濾泥膠體團粒比較多,在濾腔內濾餅比較松軟,容易粘結在濾布表面,如果進料不能充滿濾腔,濾餅不能降低水分成型,卸泥將十分困難。如果進料充滿濾腔,濾餅阻力很大,通過洗水降低濾泥糖分困難要大于其它設備。

在現行亞法制糖應用半自動壓濾機,主要問題是勞動強度大、糖分損失高、卸泥困難、濾泥對濾布的粘結不能及時得到清洗、單機過濾效率偏低與濾布損耗較大等問題,這些問題都嚴重影響現代企業生產管理,已很難適應生產發展的需要。

3.2.3全自動隔膜壓濾機亞法應用性能分析

應用在亞法制糖的全自動隔膜壓濾機,在結構與工藝設計上,充分研究了亞法過濾的特點,結合先進控制設備,完善的機上洗布與酸洗功能,不僅解決了半自動壓濾機存在的主要問題,還使每臺全自動隔膜壓濾機成為一個過濾系統,使過濾設備適應工藝變化能力得到加強,基本上保證每次過濾工藝效果十分接近。

通過實踐我們總結出在亞法過濾中,濾泥顆粒細膩,泥層阻力很大,洗水與壓榨時間較長,要提高過濾效率就要增加過濾面積,提高一個過濾周期內處理干濾泥能力。現在國內亞法糖廠應用的壓濾機,大部分過濾面積小于180m2,這適用于小型糖廠應用,可以均衡間歇過濾設備工作特點,但對于30噸以上的糖廠,應該應用250m2以上的設備。一臺250m2全自動隔膜壓濾機,生產能力可以達到35m2真空吸濾機水平。

4經濟效益分析

全自動隔膜壓濾機在國內糖業是新生設備,在南北糖廠都有應用。4.1全自動隔膜壓濾機在碳法糖廠與半自動壓濾機比較

4.1.1降低濾泥糖分損失

碳法糖廠濾泥產量大,通過降低濾泥糖分,可創造很大經濟效益。全自動隔膜壓濾機濾泥平均含糖在0.5%（對泥）以下,一般采用半自動壓濾機濾泥平均含糖在1.7%以上,按照30噸糖廠,加工50萬噸甜菜計算,可減少糖損:

半自動壓濾機糖分損失:190噸泥/天÷（50%/70%）X1.7%～4.5噸/天

全自動隔膜壓濾機糖損:190噸泥/天X0.5%～0.95噸/天

每天減少濾泥糖分損失:3.5噸/天

50萬噸甜菜可減少糖損:3.5噸/天X170天=595噸

折合人民幣大約在:595噸X280元/噸～167萬元

4.1.2減少濾泥量節約回填場地與運輸費用由于濾泥含水率降低,使濾泥輸送量減少。

4.1.3節約濾布損耗

半自動壓濾機加工50萬噸甜菜用國產濾布:5.6套/臺X10臺=56套。

全自動隔膜壓濾機50萬噸甜菜用進口濾布:2套/臺X1臺=2套。

節約濾布費用折合人民幣:56套X80元-2套X100元～25萬元。

全自動隔膜壓濾機應用糖廠過濾-板框廂式隔膜壓濾機

4.1.4可直接得到的經濟效益為219萬元,還有多回收熱水、降低蒸發負荷、減少設備數量與維護費用等一些間接經濟效益。

亞法糖廠濾泥產量相對少,但含糖高,通過降低濾泥糖分,也可創造很大經濟效益。

全自動壓濾機干濾泥平均轉光度可控制在9%以下,一般采用半自動壓濾機平均干濾泥平均轉光度在16%,干濾泥與蔗比按照1.5%計算,50萬噸甘蔗可節約糖分損失折合人民幣大約為:500X1.5%X（16%-9%）X280=147萬元。4.2.2節約濾布與壓縮空氣消耗，配置洗布機后,可達到機上洗布,同時改進濾布縫制方法,可大量節約濾布。如果按照不安裝洗布機來計算,可節省濾布損耗在6～7萬元以上。隔膜壓榨可減少壓縮空氣消耗,在此方面可節電2.6萬元。