過(guò)濾是制糖生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié),它不僅關(guān)系到成品質(zhì)量,還涉及到加工過(guò)程中的糖分損失。對(duì)于不同的工藝方法,一般要選用不同的過(guò)濾設(shè)備。我國(guó)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(guò)濾設(shè)備是全自動(dòng)隔膜壓濾機(jī)與半自動(dòng)壓濾機(jī)。絕大部分甘蔗糖廠是采用亞硫酸法工藝,過(guò)濾設(shè)備種類較多,主要是真空吸濾機(jī)、無(wú)布真空吸濾機(jī)與半自動(dòng)壓濾機(jī)。全自動(dòng)隔膜壓濾機(jī)是新近在亞法糖廠投運(yùn)的過(guò)濾設(shè)備。
　　
　　全自動(dòng)隔膜壓濾機(jī)是現(xiàn)在發(fā)達(dá)國(guó)家制糖業(yè)采用的主流過(guò)濾設(shè)備,在我國(guó)制糖業(yè)已有應(yīng)用,從根本上改變了以前壓濾設(shè)備在制糖生產(chǎn)中應(yīng)用的被動(dòng)局而,收到很好的效果。這種設(shè)備是采用帶擠壓隔膜的聚丙烯濾板,利用PLC與變頻技術(shù),實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)壓濾機(jī)與工藝過(guò)程的全自動(dòng)控制。半自動(dòng)壓濾機(jī)是上世紀(jì)80年代從西歐引進(jìn)開(kāi)發(fā)的糖業(yè)過(guò)濾設(shè)備,采用鑄鐵濾板、液壓頂緊自動(dòng)保壓、機(jī)械手自動(dòng)拉板。此種壓濾機(jī)在我國(guó)逐漸發(fā)展,現(xiàn)在已有過(guò)濾面積80～175m2幾種定型產(chǎn)品。
　　
　　真空吸濾機(jī)是一種連續(xù)過(guò)濾設(shè)備,是在轉(zhuǎn)鼓上安裝濾布,使其隨轉(zhuǎn)鼓一同轉(zhuǎn)動(dòng),同時(shí)將濾布引出,脫泥后進(jìn)行洗滌,在真空的作用下糖汁通過(guò)濾布并分離濾泥。無(wú)布真空吸濾機(jī)是國(guó)外原糖加工普遍使用的過(guò)濾設(shè)備,它是采用吸濾的方法,過(guò)濾泥汁中摻入蔗渣,在真空的作用下,通過(guò)鋼網(wǎng)與蔗渣糠組成的過(guò)濾介質(zhì),截留懸浮液中固體顆粒,實(shí)現(xiàn)固液分離。
　　
　　1全自動(dòng)隔膜壓濾機(jī)應(yīng)用情況
　　
　　此設(shè)備采用壓濾方式,利用先進(jìn)的控制技術(shù)與隔膜壓榨手段,提高整機(jī)的生產(chǎn)效率,縮短了過(guò)濾時(shí)間,提高濾餅含固率。通過(guò)對(duì)濾餅的壓榨優(yōu)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(duì)碳酸法與亞硫酸法工藝特點(diǎn),設(shè)計(jì)設(shè)備結(jié)構(gòu)與控制方案。
　　
　　1.1在碳酸法工藝中應(yīng)用

　　
　　碳酸飽充法濾泥結(jié)構(gòu)好,主要成分碳酸鈣能形成大而密的晶狀結(jié)構(gòu),便于過(guò)濾與洗滌。全自動(dòng)隔膜壓濾機(jī)正是根據(jù)這一特點(diǎn),合理設(shè)計(jì)使生產(chǎn)過(guò)程達(dá)到高效化。對(duì)于碳法增稠泥漿過(guò)濾,在含固率為250～300g/l時(shí),進(jìn)料可在2～3min內(nèi)完成,最大進(jìn)料量可達(dá)200m3/h。在原糖加工采用碳法過(guò)濾時(shí),就要控制過(guò)濾速度,保證生產(chǎn)均衡。
　　
　　根據(jù)依安糖廠應(yīng)用情況,得出過(guò)濾速度與進(jìn)料量變化如圖1所示。

　　
　　通過(guò)隔膜壓榨可減少洗水量,均勻降低整個(gè)壓濾機(jī)濾餅含糖。總洗水量可穩(wěn)定控制在干濾泥量的1～1.3倍,其中少部分洗水隨濾清汁進(jìn)入蒸發(fā),大部分進(jìn)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(fā)負(fù)擔(dān),降低能源消耗。最終濾泥含糖與含水情況,是過(guò)濾設(shè)備在制糖上應(yīng)用的關(guān)鍵,表2是依安糖廠應(yīng)用的數(shù)據(jù)。

      全自動(dòng)隔膜壓濾機(jī)在碳酸法糖廠屬高效設(shè)備,在增稠過(guò)濾中表現(xiàn)的尤為突出,一個(gè)過(guò)濾周期可在22～25min內(nèi)完成,一次卸濾泥重量在3400kg左右,每天可生產(chǎn)濾泥200噸左右,一臺(tái)設(shè)備運(yùn)行可滿足日處理3000噸/日甜菜糖廠生產(chǎn)要求。
　　
　　1.2在亞硫酸法工藝中應(yīng)用
　　
　　在亞硫酸法制糖中,從沉降池底排出的泥汁中膠體團(tuán)粒含量較高,濾泥層過(guò)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(yīng)用全自動(dòng)隔膜壓濾機(jī)的工作效率,雖然達(dá)不到碳法的水平,但也可充分發(fā)揮其高效的特點(diǎn),在泥汁含固率為40～60g/l情況下,壓濾機(jī)進(jìn)料通過(guò)位壓與泵壓結(jié)合的方式,一次進(jìn)料可在50～55分鐘內(nèi)完成,一般進(jìn)料流量在20～60m3/h。根據(jù)云南瑞麗糖廠應(yīng)用情況,在一個(gè)進(jìn)料周期內(nèi),不同階段過(guò)濾速度與進(jìn)料量變化如圖2所示。對(duì)含固率相對(duì)高的泥汁,進(jìn)料時(shí)間要相對(duì)縮短,最終進(jìn)料流量相對(duì)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(shí)間要增加。

　　

　　亞法過(guò)濾所形成的濾餅,含有膠體與磷酸化合物量較大,導(dǎo)致濾餅成型性能好,但透水性能差,時(shí)常造成含糖含水高。全自動(dòng)隔膜壓濾機(jī)通過(guò)多種工藝手段,結(jié)合濾餅壓榨功能,可將絕大多數(shù)濾餅含糖控制在干濾泥轉(zhuǎn)光度4%～9%左右,含水率在50%～60%。表4是瑞麗糖廠應(yīng)用的查定數(shù)據(jù)。

　　
　　在這個(gè)工藝過(guò)程中,正確處理正洗水、中壓榨、角洗水與最后壓榨的關(guān)系很重要,要想真正洗脫濾泥中的糖水,提高設(shè)備效率是關(guān)鍵環(huán)節(jié),必須采用自動(dòng)化控制,此過(guò)程具體變化如圖3所示。

　　
　　在亞法制糖上應(yīng)用全自動(dòng)隔膜壓濾機(jī),可以有效降低濾泥含糖與含水,提高生產(chǎn)效率,濾餅結(jié)構(gòu)完整,脫落迅速,自動(dòng)化控制水平高,減少了勞動(dòng)強(qiáng)度,對(duì)環(huán)保沒(méi)有影響。
　　
　　2比較與分析
　　
　　2.1碳酸法糖廠過(guò)濾設(shè)備比較
　　
　　碳酸法糖廠應(yīng)用壓濾機(jī)進(jìn)行過(guò)濾,比較典型的是在一碳增稠工藝中應(yīng)用,現(xiàn)在制糖應(yīng)用的壓濾機(jī)可分為全自動(dòng)隔膜壓濾機(jī)與半自動(dòng)壓濾機(jī)。
　　
　?、偃詣?dòng)隔膜壓濾機(jī)與半自動(dòng)壓濾機(jī)比較見(jiàn)表5。

　　
　　②性能分析。隔膜濾板是壓濾機(jī)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(jī)械強(qiáng)度高、耐腐蝕、不易積垢的優(yōu)良特性。合理的隔膜設(shè)計(jì)與角進(jìn)料結(jié)構(gòu),使壓濾機(jī)有更加完善的功能。先進(jìn)的自動(dòng)化控制,可以保證最優(yōu)化的工藝得以實(shí)施,PLC與變頻控制可保證在過(guò)濾初期清汁質(zhì)量,還能最大發(fā)揮壓濾設(shè)備變量進(jìn)料的效率。
　　
　　通過(guò)隔膜壓榨可有效降低濾餅含水率、縮短進(jìn)料時(shí)間、增加洗水效果,在卸泥前已將濾餅壓榨成型,最大成度降低了含水率,可順利完成卸泥過(guò)程。
　　
　　半自動(dòng)壓濾機(jī)要順利卸泥,就要依靠增加進(jìn)料時(shí)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,但碳酸法濾餅易龜裂,使洗水與吹氣性能受到很大限制。半自動(dòng)壓濾機(jī)在過(guò)濾的后期,耗時(shí)很大、過(guò)濾效率很低。應(yīng)用隔膜壓榨,提高效率剪除過(guò)濾低效時(shí)間,還可減少濾餅含水。
　　
　　全自動(dòng)隔膜壓濾機(jī)能達(dá)到洗水時(shí)間短、洗水量少還可使濾餅糖分降低,主要原因是在高效進(jìn)料段就結(jié)束了進(jìn)料過(guò)程。一般結(jié)束進(jìn)料時(shí)流量在100m3/h左右,這時(shí)濾餅結(jié)構(gòu)松散透水性能良好,兩層濾餅間有洗水通路,通過(guò)正洗水、中間壓榨與角洗水的合理搭配,達(dá)到高效洗滌濾餅的目的。在適量的正洗水后,通過(guò)隔膜進(jìn)行微壓榨過(guò)程,可在不完全壓實(shí)濾餅情況下,將濾餅空間收縮修補(bǔ)裂痕,使洗水均勻穿透整塊濾餅,洗水與吹氣不產(chǎn)生短路現(xiàn)象,提高洗水效率,節(jié)省壓縮空氣,達(dá)到了更好的效果。
　　
　　全自動(dòng)隔膜壓濾機(jī)可以保證過(guò)濾與洗水效率的另一關(guān)鍵問(wèn)題,是具有機(jī)上洗布與酸洗功能。壓濾設(shè)備在過(guò)濾過(guò)程中,主要是依靠泥層作為過(guò)濾介質(zhì),但濾布的過(guò)濾阻力也是不可忽視的因素,特別是濾布應(yīng)用幾個(gè)周期后,過(guò)濾與洗水過(guò)程中,如不能及時(shí)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(guò)濾周期中有幾次工藝狀況不好的情況,會(huì)全而影響其它架次的過(guò)濾與洗水。在一般情況下40～50個(gè)過(guò)濾周期,要洗一次布,如果有飽充不正?，F(xiàn)象,要在情況好轉(zhuǎn)后立即洗布,假如不及時(shí)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(shí)間被數(shù)倍延長(zhǎng)。在15～20個(gè)洗布周期后,就要對(duì)壓濾機(jī)進(jìn)行酸洗,酸洗過(guò)程中可將濾板、濾布背面、管道與閥門(mén)、視鏡等進(jìn)行全面洗滌,達(dá)到徹底軟化濾布的目的。
　　
　　半自動(dòng)壓濾機(jī)無(wú)機(jī)上洗布功能,要在應(yīng)用一段時(shí)間后將濾布拆卸下來(lái)洗滌,人工與設(shè)備條件都將限制洗布周期不能很短,喪失了壓濾機(jī)適應(yīng)工藝條件變化的能力,使過(guò)濾與洗水效能受到嚴(yán)重制約。
　　
　　此方面的反應(yīng),在原糖加工中更為明顯。人工拆洗濾布勞動(dòng)強(qiáng)度大,參與人員多,消耗時(shí)間長(zhǎng),為生產(chǎn)管理帶來(lái)很多困難。拆洗是濾布導(dǎo)致?lián)p耗與漏榨的重要因素,洗滌后會(huì)造成濾布縮水變型,新更換的濾布還有在機(jī)上使用定型的過(guò)程,易出現(xiàn)漏榨現(xiàn)象。
　　
　　全自動(dòng)隔膜壓濾機(jī)過(guò)濾質(zhì)量要好于半自動(dòng)壓濾機(jī),雖然兩種設(shè)備在過(guò)濾原理上是相同的,但全自動(dòng)隔膜壓濾機(jī)在進(jìn)料上采用變頻控制,其優(yōu)勢(shì)在于:一是可隨泥層增加逐步增加過(guò)濾壓力,充分發(fā)揮泥層過(guò)濾的優(yōu)勢(shì);二是開(kāi)始過(guò)濾時(shí)泥漿泵在變頻控制下,轉(zhuǎn)速低可保護(hù)泥漿中顆粒少受破壞,盡快建立起架橋效應(yīng),這些是在半自動(dòng)壓濾機(jī)無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。
　　
　　2.2亞法糖廠過(guò)濾設(shè)備比較
　　
　　2.2.1無(wú)布真空吸濾機(jī)性能分析
　　
　　無(wú)布真空吸濾機(jī)在國(guó)內(nèi)有幾年的應(yīng)用歷史,保留了吸濾設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、連續(xù)過(guò)濾、操作方便的優(yōu)點(diǎn),同時(shí)又解決了生產(chǎn)與環(huán)保的矛盾,降低了濾泥的轉(zhuǎn)光度,這是該設(shè)備被部分制糖企業(yè)認(rèn)同的根本所在,但它也存在一些難以解決的問(wèn)題,在生產(chǎn)中逐漸表現(xiàn)出來(lái)。
　　
　　無(wú)布真空吸濾機(jī)過(guò)濾效果差,濾液回流導(dǎo)致已絮凝的沉淀物復(fù)溶,為工藝處理增加負(fù)擔(dān),要獲得相同的澄清效果,必須提高硫熏強(qiáng)度,增加澄清費(fèi)用,在工藝上是不可取的。在環(huán)保上無(wú)洗布水,減少排污費(fèi)用,在經(jīng)濟(jì)上是可取的。可見(jiàn)無(wú)布真空吸濾機(jī),是解決現(xiàn)行真空吸濾機(jī)帶來(lái)的環(huán)保問(wèn)題的暫時(shí)替代設(shè)備,但它還有很多無(wú)法解決的問(wèn)題。
　　
　　2.2.2半自動(dòng)壓濾機(jī)性能分析
　　
　　半自動(dòng)壓濾機(jī)在亞法過(guò)濾中,以其過(guò)濾質(zhì)量好、可配合無(wú)布機(jī)在停產(chǎn)時(shí)清空沉降池、對(duì)環(huán)保沒(méi)有影響等優(yōu)點(diǎn),被廣泛應(yīng)用。亞法糖廠應(yīng)用的大部分設(shè)備,在結(jié)構(gòu)與工藝上,沿襲了碳法應(yīng)用的設(shè)計(jì),沒(méi)有及時(shí)結(jié)合亞法泥汁特點(diǎn),進(jìn)行專項(xiàng)開(kāi)發(fā),影響了壓濾機(jī)設(shè)備在亞法過(guò)濾中性能的發(fā)揮。
　　
　　半自動(dòng)壓濾機(jī)在過(guò)濾中能夠保證較好的質(zhì)量,主要是由于過(guò)濾介質(zhì)是濾布加濾泥層,濾泥層的空隙要比濾布小,隨厚度增加過(guò)濾阻力迅速增長(zhǎng),過(guò)濾質(zhì)量越來(lái)越好,過(guò)濾效率逐漸下降。亞法濾泥膠體團(tuán)粒比較多,在濾腔內(nèi)濾餅比較松軟,容易粘結(jié)在濾布表面,如果進(jìn)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(jìn)料充滿濾腔,濾餅阻力很大,通過(guò)洗水降低濾泥糖分困難要大于其它設(shè)備。
　　
　　在現(xiàn)行亞法制糖應(yīng)用半自動(dòng)壓濾機(jī),主要問(wèn)題是勞動(dòng)強(qiáng)度大、糖分損失高、卸泥困難、濾泥對(duì)濾布的粘結(jié)不能及時(shí)得到清洗、單機(jī)過(guò)濾效率偏低與濾布損耗較大等,這些問(wèn)題都嚴(yán)重影響現(xiàn)代企業(yè)生產(chǎn)管理,已很難適應(yīng)生產(chǎn)發(fā)展的需要。
　　
　　2.2.3全自動(dòng)隔膜壓濾機(jī)性能分析
　　
　　應(yīng)用在亞法制糖的全自動(dòng)隔膜壓濾機(jī),在結(jié)構(gòu)與工藝設(shè)計(jì)上,充分研究了亞法過(guò)濾的特點(diǎn),結(jié)合先進(jìn)控制設(shè)備,完善的機(jī)上洗布與酸洗功能,不僅解決了半自動(dòng)壓濾機(jī)存在的主要問(wèn)題,還使每臺(tái)全自動(dòng)隔膜壓濾機(jī)成為一個(gè)過(guò)濾系統(tǒng),使過(guò)濾設(shè)備適應(yīng)工藝變化能力得到加強(qiáng),基本上保證每次過(guò)濾工藝效果十分接近。
　　
　　通過(guò)實(shí)踐我們總結(jié)出在亞法過(guò)濾中,濾泥顆粒細(xì)膩,泥層阻力很大,洗水與壓榨時(shí)間較長(zhǎng),要提高過(guò)濾效率就要增加過(guò)濾而積,提高一個(gè)過(guò)濾周期內(nèi)處理干濾泥能力?，F(xiàn)在國(guó)內(nèi)亞法糖廠應(yīng)用的壓濾機(jī),大部分過(guò)濾面積小于180m2,這適用于小型糖廠應(yīng)用,可以均衡間歇過(guò)濾,但對(duì)于3000噸/日以上的糖廠,應(yīng)該應(yīng)用250m2以上的設(shè)備。一臺(tái)250m2全自動(dòng)隔膜壓濾機(jī),生產(chǎn)能力可以達(dá)到350m2真空吸濾機(jī)水平。
　　
　　3經(jīng)濟(jì)效益分析
　　
　　3.1全自動(dòng)隔膜壓濾機(jī)在碳酸法糖廠與半自動(dòng)壓濾機(jī)比較
　　
　?、俳档蜑V泥糖分損失
　　
　　碳酸法糖廠濾泥產(chǎn)量大,通過(guò)降低濾泥糖分,可創(chuàng)造很大經(jīng)濟(jì)效益。全自動(dòng)隔膜壓濾機(jī)濾泥平均含糖在0.5%(對(duì)泥)以下,一般采用半自動(dòng)壓濾機(jī)濾泥平均含糖在1.7%以上,按照3000噸/日糖廠,加工50萬(wàn)噸甜菜計(jì)算,可減少糖損:半自動(dòng)壓濾機(jī)糖分損失:190噸泥/天÷(50%/70%)×1.7%≈415噸/天全自動(dòng)隔膜壓濾機(jī)糖損:190噸泥/天×0.5%≈0.95噸/天每天減少濾泥糖分損失:315噸/天50萬(wàn)噸甜菜可減少糖損:315噸/天×170天=595噸折合人民幣大約在:595噸×2800元/噸≈167萬(wàn)元
　　
　?、跍p少濾泥量節(jié)約回填場(chǎng)地與運(yùn)輸費(fèi)用由于濾泥含水率降低,使濾泥輸送量減少。50萬(wàn)噸甜菜降低的濾泥重量:(500000×10%)÷50%-(500000×10%)÷70%≈28600噸。運(yùn)輸與回填費(fèi)用折合人民幣:28600噸×9.5元/噸[2]≈27萬(wàn)元。
　　
　?、酃?jié)約濾布損耗半自動(dòng)壓濾機(jī)加工50萬(wàn)噸甜菜用國(guó)產(chǎn)濾布:5.6套/臺(tái)×10臺(tái)=56套。全自動(dòng)隔膜壓濾機(jī)50萬(wàn)噸甜菜用進(jìn)口濾布:2套/臺(tái)×1臺(tái)=2套。節(jié)約濾布費(fèi)用折合人民幣:56套×8000元-2套×100000元≈25萬(wàn)元。
　　
　?、芸芍苯拥玫降慕?jīng)濟(jì)效益為219萬(wàn)元,還有多回收熱水、降低蒸發(fā)負(fù)荷、減少設(shè)備數(shù)量與維護(hù)費(fèi)用等一些間接經(jīng)濟(jì)效益。
　　
　　3.2全自動(dòng)隔膜壓濾機(jī)在亞法糖廠與半自動(dòng)壓濾機(jī)比較
　　
　?、俳档蜑V泥糖分損失亞法糖廠濾泥產(chǎn)量相對(duì)少,但含糖高,通過(guò)降低濾泥糖分,也可創(chuàng)造很大經(jīng)濟(jì)效益。全自動(dòng)隔膜壓濾機(jī)干濾泥平均轉(zhuǎn)光度可控制在9%以下,一般采用半自動(dòng)壓濾機(jī)平均干濾泥平均轉(zhuǎn)光度在16%,干濾泥與蔗比按照1.5%計(jì)算,50萬(wàn)噸甘蔗可節(jié)約糖分損失折合人民幣大約為:500000×1.5%×(16%-9%)×2800=147萬(wàn)元。
　　
　?、诠?jié)約濾布與壓縮空氣消配置洗布機(jī)后,可達(dá)到機(jī)上洗布,同時(shí)改進(jìn)濾布縫制方法,可大量節(jié)約濾布。如果按照不安裝洗布機(jī)來(lái)計(jì)算,可節(jié)省濾布損耗在6～7萬(wàn)元以上。隔膜壓榨可減少壓縮空氣消耗,在此方面可節(jié)電216萬(wàn)元。
　　
　?、劭芍苯拥玫降慕?jīng)濟(jì)效益為156萬(wàn)元,還有提高設(shè)備效率、提高產(chǎn)品質(zhì)量、改善操作環(huán)境等一些間接經(jīng)濟(jì)效益。
　　
　　4結(jié)論
　　
　　全自動(dòng)隔膜壓濾機(jī)適用于不同的制糖工藝條件,可以大幅提高設(shè)備效率,降低糖分損失,沒(méi)有環(huán)保負(fù)擔(dān),可獲得最佳過(guò)濾質(zhì)量。