張 譽(yù)，韋紅橋，楊 宏，馬 步，蒙廣全，李建山，羅國高，張志偉，林以宋，黃 程

（1.廣西南寧博斯特機(jī)械有限公司，廣西 南寧 530022；2.廣西農(nóng)墾糖業(yè)集團(tuán)金光制糖有限公司，廣西 南寧 530042）

進(jìn)廠原料甘蔗自卸除雜多功能一體機(jī)的應(yīng)用

張 譽(yù)1，韋紅橋2，楊 宏2，馬 步2，蒙廣全2，李建山1，羅國高1，張志偉2，林以宋2，黃 程2

（1.廣西南寧博斯特機(jī)械有限公司，廣西 南寧 530022；2.廣西農(nóng)墾糖業(yè)集團(tuán)金光制糖有限公司，廣西 南寧 530042）

針對(duì)進(jìn)廠甘蔗從人工收獲轉(zhuǎn)向機(jī)械收獲方式的改變，糖廠如何應(yīng)對(duì)機(jī)械收獲蔗料形態(tài)的改變（從整桿到切斷式）和夾雜物大幅增加的問題。介紹了甘蔗自卸除雜多功能一體機(jī)在2015/2016年榨季使用的情況，較好地解決了接納切斷式蔗料和夾雜物清除問題。

甘蔗機(jī)械收獲；自動(dòng)卸料；除雜

0 前言

從2014年起廣西大規(guī)模推進(jìn)500萬畝“雙高”基地建設(shè)，要實(shí)現(xiàn)甘蔗生產(chǎn)機(jī)械化。這是廣西甘蔗生產(chǎn)從落后的小農(nóng)經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)方式向現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)規(guī)?；?jīng)營方式的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)變，是廣西糖業(yè)可持續(xù)發(fā)展的根本保證。

面對(duì)生產(chǎn)方式發(fā)生根本性的改變，特別是甘蔗收獲機(jī)械化，將會(huì)出現(xiàn)一系列的新問題，如不采取有效的應(yīng)對(duì)措施，將嚴(yán)重阻礙甘蔗生產(chǎn)機(jī)械化的進(jìn)程。

1 問題的提出

盡管機(jī)械收獲能數(shù)十倍、甚至上百倍大幅度提高甘蔗收獲的效率，解決當(dāng)前農(nóng)村青壯年勞動(dòng)力嚴(yán)重缺失、收獲成本過高的問題。但是，也相應(yīng)出現(xiàn)了一系列的問題，其中有兩個(gè)大問題，一是機(jī)械收獲的原料甘蔗夾雜物（蔗葉、蔗梢、根須和泥土等）將大幅度增加，過多的夾雜物對(duì)制糖生產(chǎn)會(huì)帶來一系列的問題，這是糖廠最為擔(dān)心的。二是目前糖廠的原料蔗運(yùn)輸方式和甘蔗堆場的設(shè)備配置、布置形式不適用機(jī)械收獲的運(yùn)輸模式和原料蔗（切斷式）的接納方式。

2 夾雜物對(duì)制糖生產(chǎn)的影響

機(jī)械收獲進(jìn)廠的甘蔗蔗料中，帶來大量的蔗葉、蔗梢、泥土和小石子。其中纖維性的夾雜物在提汁（壓榨）和清凈過程中會(huì)從蔗料及混合汁中吸收蔗糖分，增加了糖分的損失。而非纖維性的夾雜物，如泥土、小石子，會(huì)損壞蔗刀機(jī)、壓榨機(jī)，加大其磨損量，縮短設(shè)備的壽命。泥土還會(huì)隨蔗渣進(jìn)入鍋爐，堆積在爐排上，影響燃燒工況，降低鍋爐出力和熱效率。夾雜物的大量存在也加大了工廠的生產(chǎn)負(fù)荷，擠占了壓榨量，增大了沉淀池的泥汁量，增加了廢蜜產(chǎn)率，并在一定程度上影響了產(chǎn)品的質(zhì)量［1］。

3 機(jī)械收獲切斷式蔗料糖廠現(xiàn)有設(shè)備的配置無法接納

現(xiàn)有甘蔗收獲裝車及卸蔗方式。

第一，人工砍蔗、人工裝車

砍收的原料甘蔗夾雜物在1%以下，泥沙和小石塊基本上沒有。但工效低，每人每天收獲量為0.6～0.8噸，每噸人工費(fèi)用為120～150元。

第二，人工砍蔗、抓蔗機(jī)裝車

抓蔗機(jī)抓甘蔗會(huì)帶有較多的泥土和小石子，含雜率在2%左右。

第三，整桿機(jī)械收獲，裝車為兩種形式，一是砍下后，經(jīng)田間網(wǎng)車收集，直接卸到公路上的裝蔗車內(nèi)；另一種是經(jīng)小型轉(zhuǎn)運(yùn)車推集在田頭，再由抓蔗機(jī)抓蔗裝車，帶有的泥土和小石子（直徑在20～50mm）較多，夾雜物在5～20%。

第四，切斷式機(jī)械收獲，蔗莖已被切斷成20～30cm蔗段，直接卸在跟隨的田間網(wǎng)車中，再自卸到停在公路上的運(yùn)蔗車內(nèi)。這種方式是今后發(fā)展的方向。

上述4種收獲方式，第一至第三種由于砍下的甘蔗是整桿式的，可在運(yùn)蔗車內(nèi)預(yù)先放置鋼絲繩或捆鏈，運(yùn)至糖廠的蔗場，用吊車勾住鋼絲繩（或捆鏈）卸在喂蔗臺(tái)或存放在蔗場內(nèi)。而第四種切斷式蔗料不能使用捆綁方式，運(yùn)蔗車一定要使用自卸式翻斗車，否則無法卸料。用翻斗車增加了運(yùn)蔗車的購置成本，減少了裝載量，使運(yùn)輸成本增高。為此，國內(nèi)有個(gè)別糖廠在輸蔗槽旁設(shè)置了翻轉(zhuǎn)平臺(tái)，使運(yùn)蔗車傾斜后蔗料從車后面卸到蔗槽。

4 國內(nèi)外甘蔗除雜工藝裝備

4.1 固定篩網(wǎng)除雜裝置

篩網(wǎng)式除雜機(jī)主要由篩網(wǎng)和支架組成，網(wǎng)面與水平面形成相應(yīng)的角度，當(dāng)甘蔗在篩網(wǎng)面上滑動(dòng)時(shí)，壓于蔗層底部的顆粒較小的泥沙會(huì)順著網(wǎng)孔向下掉落。

該設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡單，制造成本低。

該設(shè)備的缺點(diǎn)是：一是除泥量少。篩網(wǎng)式除雜屬于被動(dòng)式除雜，只有顆粒較小且在蔗層底部的泥沙才有可能掉落，最多能除10%左右的泥沙，稍微大塊一些的石頭只能沿著網(wǎng)面滑動(dòng)而除不掉，效果不夠理想。二是易堵塞。由于是靜態(tài)網(wǎng)孔，泥沙容易堵塞網(wǎng)孔，特別是遇到陰雨潮濕的天氣，泥沙粘性都比較大，更容易堵塞網(wǎng)孔。三是不易清潔。當(dāng)篩網(wǎng)堵塞后只能停機(jī)靠人工清潔網(wǎng)孔，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，增加人工成本。四是葉子無法去除，須另采用鼓風(fēng)裝置收集。

這種處理方式對(duì)于柬埔寨、泰國等地較為適用，因?yàn)闁|南亞國家榨季均是旱季，但對(duì)廣西、廣東、云南榨季多雨地區(qū)這種除雜方式不適合。

4.2 柵欄加刮板式除雜裝置

柵欄加刮板式除雜機(jī)主要由柵欄網(wǎng)、刮板、機(jī)架、動(dòng)力源等組成。柵欄網(wǎng)面與水平面的夾角可正可負(fù)，亦可平行。當(dāng)蔗料在刮板的推動(dòng)下在柵欄網(wǎng)面上滑動(dòng)時(shí)，顆粒較小的泥沙會(huì)順著間隙向下掉落，從而達(dá)到除泥的效果。

圖2 泰國某糖廠除雜裝置

圖3 國內(nèi)某糖廠除雜裝置

柵欄加刮板式除雜機(jī)的優(yōu)點(diǎn)有：一是結(jié)構(gòu)簡單，制造成本低。二是加入動(dòng)力源，輸送甘蔗速度可控，可以充當(dāng)喂蔗臺(tái)使用。三是柵欄網(wǎng)面與水平面夾角可正可負(fù)，設(shè)備安裝受場地限制小。

柵欄加刮板式除雜機(jī)的缺點(diǎn)：柵欄加刮板式除雜機(jī)相當(dāng)于篩網(wǎng)式除雜機(jī)的升級(jí)版，加裝了動(dòng)力部分和刮板，使甘蔗能夠平穩(wěn)輸送和除掉部分泥沙，但是它仍然屬于被動(dòng)式除泥，因?yàn)闁艡诮M成的網(wǎng)狀仍屬于靜態(tài)網(wǎng)，網(wǎng)孔的大小固定，所以仍然存在除泥量少、易堵塞、不易清潔等缺點(diǎn)。適合榨季干旱地區(qū)使用。

4.3 固定篩網(wǎng)+水洗式除泥裝置

固定篩網(wǎng)+水洗式除泥主要是由篩網(wǎng)、輸蔗鏈及相應(yīng)的噴洗裝置組成，篩網(wǎng)與水平面形成一定的角度，當(dāng)甘蔗在輸蔗鏈的推動(dòng)下自下而上移動(dòng)，夾在甘蔗中的泥沙在高壓水的沖洗下從篩網(wǎng)孔排除，該工藝主要是針對(duì)非洲火燒甘蔗的處理。

該設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)：一是結(jié)構(gòu)簡單，除泥量較多。二是具有喂蔗功能。

缺點(diǎn)：一是需要配置水洗循環(huán)池及抓斗式行車，循環(huán)水泵等附屬設(shè)備，投資大。二是現(xiàn)場環(huán)境惡劣，生產(chǎn)運(yùn)行時(shí)無法清除掉落于網(wǎng)下的甘蔗及蔗葉等雜物。三是甘蔗易受到雜菌感染，糖分轉(zhuǎn)化損失大。四是需要對(duì)污水進(jìn)行處理。

圖4 非洲某糖廠水洗式篩網(wǎng)除雜裝置

5 自卸除雜多功能一體機(jī)的應(yīng)用

廣西南寧博斯特機(jī)械有限公司憑借自身力量及與國外相關(guān)企業(yè)聯(lián)合的優(yōu)勢，借鑒國內(nèi)外甘蔗、甜菜的除雜技術(shù)，經(jīng)過不斷的努力和改進(jìn)，研發(fā)出適合中國南方榨季雨水偏多的甘蔗高效除雜裝備，即BOST甘蔗自卸輥式除雜篩分生產(chǎn)線。其性能大大優(yōu)于傳統(tǒng)的被動(dòng)式除雜方式，同時(shí)結(jié)合甘蔗車輛自卸平臺(tái)，于2015/2016年榨季在金光制糖公司安裝使用，從提高產(chǎn)糖率、提高產(chǎn)品質(zhì)量、減少設(shè)備磨損、降低人工成本、提高鍋爐燃燒熱效率等五個(gè)方面起到“一舉五得”的作用。

甘蔗自卸除雜一體機(jī)（如圖5）主要由液壓自卸翻轉(zhuǎn)平臺(tái)、鏈板輸蔗機(jī)、拋散機(jī)、除雜輥齒、接泥斗和相應(yīng)的提升機(jī)及刮板式輸蔗機(jī)組成。具有卸蔗、除雜、喂蔗三大功能。

圖5 甘蔗自卸除雜一體機(jī)

輥式除雜裝置機(jī)（如圖6）的結(jié)構(gòu)主要由輥軸、輥齒、支架、動(dòng)力源等組成。滾齒均勻的裝配在轉(zhuǎn)動(dòng)軸上，相鄰軸上的齒片交叉排布并留有一定的間隙，從而形成了有規(guī)律S形網(wǎng)狀，相當(dāng)于一個(gè)動(dòng)態(tài)網(wǎng)。每根輥均能按相同的方向勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)甘蔗受到拋散機(jī)的拋擲，落到除泥機(jī)上面時(shí)就會(huì)沿輥的線速度方向輸送，而蔗葉、泥沙等夾雜物會(huì)沿S形網(wǎng)孔掉落，從而達(dá)到甘蔗輸送除雜的效果。

輥式除雜機(jī)的優(yōu)點(diǎn)：

第一，主動(dòng)除雜。是一種更高效除掉蔗料中夾雜物的方法。這是因?yàn)槭紫让扛伓际峭蜣D(zhuǎn)動(dòng)的，相當(dāng)于形成了一個(gè)動(dòng)態(tài)的篩網(wǎng)，落入網(wǎng)縫內(nèi)的泥沙和石子很容易被碾碎成小的顆粒并掉落。其次，相鄰輥間會(huì)有一個(gè)最高點(diǎn)和一個(gè)最低點(diǎn)，當(dāng)甘蔗落在上面時(shí)會(huì)形成波浪式的形態(tài)向前輸送，有利于蔗料上的泥沙脫落。最后，齒片上有特殊的齒形，在不損傷蔗莖表皮的前提下能刮掉蔗莖上的泥沙和蔗葉。

圖6 輥式除雜裝置

圖7 運(yùn)蔗車駛上翻臺(tái)

圖8 翻臺(tái)將蔗車傾斜卸料

圖9 蔗料通過除雜輥列

圖10 夾雜物通過皮帶輸送裝車

第二，不堵塞。由于是一個(gè)動(dòng)態(tài)網(wǎng)狀，落入網(wǎng)縫中的大泥塊和小石塊會(huì)被鉸碎（如圖6），并且相臨輥上的齒片有相互刮削形成了自清潔作用。

第三，不破壞甘蔗表皮和有效防止蔗段掉落。輥間的間隙及輥齒的設(shè)計(jì)能在大量輸送甘蔗的同時(shí)可防止直徑10mm以上的甘蔗掉下去。

第四，可以針對(duì)田間地頭機(jī)械抓蔗帶來的大小為30～50mm石塊、泥塊，進(jìn)而夾碎成小于10mm的塊狀并排除出去，解決了壓榨設(shè)備受到的砂石沖擊帶來的磨損。

第五，不會(huì)被鏈條、砍蔗刀、鐵器等異物卡死。

第六，對(duì)人工收割和機(jī)械收割的甘蔗（長度為20～300厘米的甘蔗）均同樣適應(yīng)。

6 多功能一體機(jī)實(shí)際運(yùn)用的效果

多功能自卸除雜一體機(jī)于2015/2016年榨季在金光制糖有限公司投入使用，設(shè)備運(yùn)行平穩(wěn)，除雜效果明顯，減輕了夾雜物對(duì)生產(chǎn)的不利影響。

金光糖廠壓榨車間有兩條生產(chǎn)線，1#線備置有除雜裝置，處理甘蔗能力為170～180噸/時(shí)，2#線未備置除雜裝置，處理甘蔗能力為150～160噸/時(shí)。

6.1 撕解機(jī)蔗刀磨損量小

圖11 已使用除雜機(jī)的1#線撕解機(jī)蔗刀磨損情況

圖12 未使用除雜機(jī)的2#線撕解機(jī)蔗刀磨損情況

表1 1#和2#撕解機(jī)蔗刀磨損情況對(duì)比表

撕解機(jī)的蔗刀磨損量大會(huì)使撕解機(jī)的電流增大，容易引起撕解機(jī)跳閘。蔗刀磨損后只能等到甘蔗槽空槽后才有機(jī)會(huì)進(jìn)行補(bǔ)焊維修。蔗刀磨損后會(huì)使甘蔗的破碎度下降，降低壓榨抽出率。

6.2 榨輥磨損量明顯減少

壓榨車間1#線的榨輥磨損量較小，由于榨輥齒面堆焊有硬質(zhì)合金，基本上未見有明顯的磨損，見圖11、13。2#線（未安裝除泥裝置）的榨輥則出現(xiàn)明顯的磨損，有的榨輥甚至出現(xiàn)崩齒的現(xiàn)象，見圖12、14。

6.3 提高產(chǎn)糖率和產(chǎn)品質(zhì)量，為進(jìn)廠原料蔗的扣雜率提供依據(jù)

目前，壓榨1#線每個(gè)班可排除出雜物3卡車，按每車3.5噸計(jì)，約10噸雜質(zhì)（下雨天會(huì)更多），每天可排出約30噸泥土、砂、石塊、麻繩、蔗葉和少量的碎蔗。工廠可參照此數(shù)據(jù)確定進(jìn)廠原料蔗的扣雜比率。

隨之換來的是制煉環(huán)節(jié)的濾泥量明顯減少、沉降系統(tǒng)效率明顯提高，為糖廠挽回糖分損失、提高產(chǎn)品質(zhì)量起到很好的效果，據(jù)估計(jì)，每天可減少經(jīng)濟(jì)損失約2.5萬元。

圖13 1#（有除雜裝置）的榨輥輥面完好

圖14 2#（無除雜裝置）的榨輥輥面崩缺磨損嚴(yán)重

6.4 降低耗材成本和人工成本

甘蔗裝卸方式不再使用吊具（鋼絲繩或鏈條），為生產(chǎn)節(jié)約了成本。同時(shí)使用甘蔗自卸除雜機(jī)后，蔗場喂蔗工、蔗場工、吊車工等員工可大為減少。

表2 使用甘蔗自卸除雜機(jī)前后蔗場用工人數(shù)對(duì)比表

據(jù)估計(jì)，公司每年因?yàn)闇p少喂蔗工、吊車工及蔗場工員工開支，加上減少鏈條及吊車的維護(hù)費(fèi)用每個(gè)榨季可節(jié)約近百萬元。

［1］ 鈕公藩.甘蔗機(jī)械收獲對(duì)進(jìn)廠原料蔗品質(zhì)影響問題的探討.廣西糖業(yè).2015（3）：45.

S566．109．2

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