黃 程，李廣寧，朱延光，姚曉麥

（1.廣西農(nóng)墾糖業(yè)集團(tuán)金光制糖有限公司，廣西 南寧 530042；2.廣西大學(xué)糖業(yè)工程技術(shù)研究中心，廣西 南寧 530007）

基于甘蔗壓榨過(guò)程優(yōu)化實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的工廠實(shí)踐

黃 程1，2，李廣寧1，朱延光2，姚曉麥2

（1.廣西農(nóng)墾糖業(yè)集團(tuán)金光制糖有限公司，廣西 南寧 530042；2.廣西大學(xué)糖業(yè)工程技術(shù)研究中心，廣西 南寧 530007）

針對(duì)甘蔗糖廠普遍存在的壓榨機(jī)組負(fù)荷大、穩(wěn)定性及安全性差等問(wèn)題，結(jié)合“壓榨節(jié)電、蒸發(fā)節(jié)汽”以及“制糖過(guò)程自動(dòng)化和信息化有機(jī)融合”的行業(yè)發(fā)展要求，構(gòu)建與研發(fā)節(jié)能型甘蔗壓榨優(yōu)化控制系統(tǒng)并進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。連續(xù)兩個(gè)榨季的工廠實(shí)踐表明，通過(guò)優(yōu)化壓榨機(jī)組的裝嵌參數(shù)、精確控制壓榨過(guò)程的運(yùn)行可以有效降低蔗渣水分和蔗渣轉(zhuǎn)光度，有利于提高抽出率。

甘蔗壓榨；節(jié)能減排；過(guò)程優(yōu)化；自動(dòng)控制

壓榨工段作為甘蔗糖廠第一個(gè)操作單元，其效能的發(fā)揮直接影響全廠均衡生產(chǎn)，原料蔗供應(yīng)及“高糖高榨”的要求不可避免造成榨量的波動(dòng)，由于壓榨理論及壓榨裝備研發(fā)的相對(duì)滯后，甘蔗糖廠壓榨系統(tǒng)長(zhǎng)期以來(lái)并沒(méi)得到基本的改善，耗能高、穩(wěn)定性差和對(duì)榨量波動(dòng)適應(yīng)性弱是甘蔗壓榨工段長(zhǎng)期以來(lái)面臨的技術(shù)難題。此外，壓榨車間副產(chǎn)物蔗渣的水分及轉(zhuǎn)光度是評(píng)價(jià)到糖廠節(jié)能減排效果的重要指標(biāo)。

提高糖廠壓榨機(jī)組對(duì)榨量波動(dòng)的適應(yīng)性、降低蔗渣水分及蔗渣轉(zhuǎn)光度是目前糖廠壓榨工段急需要改進(jìn)的重點(diǎn)工作。基于壓榨機(jī)組管理經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)和甘蔗壓榨理論的新成果，以及實(shí)驗(yàn)室對(duì)相關(guān)樣品的檢測(cè)分析，自2014/2015年榨季開(kāi)始，在廣西農(nóng)墾糖業(yè)集團(tuán)金光制糖有限公司開(kāi)展技術(shù)攻關(guān)，構(gòu)建“甘蔗壓榨優(yōu)化控制系統(tǒng)”并進(jìn)行工廠實(shí)踐。

1 甘蔗壓榨優(yōu)化控制系統(tǒng)的構(gòu)建

針對(duì)蔗料入轆不暢導(dǎo)致壓榨機(jī)過(guò)榨波動(dòng)，通過(guò)優(yōu)化壓榨機(jī)裝嵌參數(shù)，實(shí)現(xiàn)蔗料強(qiáng)制入轆。通過(guò)選擇適當(dāng)?shù)墓ぷ鏖_(kāi)口值與工作開(kāi)口比，合理分配其前、后輥的壓力，促使蔗料入轆順利，頂輥易于升降自如。第一、二座壓榨機(jī)選擇使用小工作開(kāi)口比值，以增大前輥蔗料壓力，讓前輥多排汁；第三座壓榨機(jī)起承上啟下的作用，適合用中等的工作開(kāi)口比值，目的是讓前面兩座榨干使后面兩座榨機(jī)入轆順利；第四、五座壓榨機(jī)選擇使用大工作開(kāi)口比值，以強(qiáng)化后輥壓榨和排汁，在保證前輥排汁良好的前提下通過(guò)合理的底梳通道讓后輥?lái)樌朕A，從而降低蔗渣水分。在榨輥的安排方面，前輥使用排汁溝排汁，開(kāi)一齒一溝，頂輥使用藕筒滾，后輥則選擇混合方式（前兩座榨機(jī)使用藕筒輥，后面的榨機(jī)使用一般榨輥），以保障前兩座榨機(jī)盡可能多排汁，并兼顧后續(xù)榨機(jī)后輥的安全強(qiáng)度。

為了實(shí)現(xiàn)對(duì)壓榨過(guò)程運(yùn)行的精確控制，基于DCS控制系統(tǒng)的構(gòu)建及控制模型優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)壓榨過(guò)程自動(dòng)化和信息化的高度融合、管控一體。根據(jù)喂料槽中物料的狀態(tài)來(lái)自動(dòng)調(diào)節(jié)直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速使壓榨過(guò)程安全高效，并獲得足夠的喂料推力。通過(guò)頂輥升高量、壓榨機(jī)電機(jī)電流等操作參數(shù)的自動(dòng)匹配，以保證壓榨機(jī)列在榨量波動(dòng)的情況下能高效運(yùn)行。

2 工廠實(shí)際應(yīng)用與數(shù)據(jù)分析

2014年檢修期在廣西金光制糖有限公司實(shí)施安裝，2014/2015年榨季開(kāi)始投入使用，并取代壓榨車間原有控制系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)2014/2015年、2015/2016年兩個(gè)榨季的并線使用，壓榨優(yōu)化控制系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)。

壓榨優(yōu)化控制系統(tǒng)應(yīng)用前后，蔗渣水分與蔗渣轉(zhuǎn)光度的變化情況可以通過(guò)2014年、2015年和2016年同時(shí)段的檢測(cè)化驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較（見(jiàn)表1）。

續(xù)表1

由表1可看出：2014/2015年榨季和2015/2016年榨季，由于壓榨優(yōu)化控制系統(tǒng)投入使用，同時(shí)段的蔗渣水分與蔗渣轉(zhuǎn)光度呈下降狀態(tài)，平均值由使用前的47.07%、2.19分別降至46.63%、1.98和46.23%、1.84。

通過(guò)對(duì)蔗渣水分與蔗渣轉(zhuǎn)光度在同時(shí)段的波動(dòng)分析，也可以看出，壓榨優(yōu)化控制系統(tǒng)的使用，蔗渣水分與蔗渣轉(zhuǎn)光度的波動(dòng)變化情況見(jiàn)圖1和圖2。

圖1 壓榨優(yōu)化控制系統(tǒng)使用前后蔗渣水分波動(dòng)狀態(tài)

從圖1、圖2可以看出在同時(shí)段，壓榨優(yōu)化控制系統(tǒng)投入使用后的2014/2015年榨季、2015/2016年榨季，蔗渣水分及蔗渣轉(zhuǎn)光度波動(dòng)幅度都比投入使用前的2013/2014年榨季有所收斂，蔗渣水分及轉(zhuǎn)光度較低，并且呈現(xiàn)逐年下降趨勢(shì)，表明壓榨優(yōu)化控制系統(tǒng)的使用對(duì)蔗渣水分和蔗渣轉(zhuǎn)光度的控制有效且穩(wěn)定。

圖2 壓榨優(yōu)化控制系統(tǒng)使用前后蔗渣轉(zhuǎn)光度波動(dòng)狀態(tài)

3 結(jié)論

甘蔗壓榨優(yōu)化控制系統(tǒng)在廣西農(nóng)墾糖業(yè)集團(tuán)金光制糖有限公司連續(xù)兩個(gè)榨季的實(shí)踐表明，通過(guò)優(yōu)化壓榨機(jī)列的裝嵌參數(shù)，使榨機(jī)橫向推力減小、從向升力增大、頂輥起升靈活自如，可以充分發(fā)揮榨機(jī)油壓，實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)過(guò)榨，為自動(dòng)化控制系統(tǒng)的實(shí)施提供必要基礎(chǔ)；通過(guò)DCS控制系統(tǒng)的構(gòu)建及控制模型優(yōu)化，根據(jù)喂料槽中物料的狀態(tài)來(lái)自動(dòng)調(diào)節(jié)直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速的控制形式可以使壓榨過(guò)程安全高效，并有效降低蔗渣水分和蔗渣轉(zhuǎn)光度，有利于提高抽出率，節(jié)能潛力明顯。

甘蔗壓榨優(yōu)化控制系統(tǒng)主要是基于優(yōu)化壓榨機(jī)組的裝嵌參數(shù)、精確控制壓榨過(guò)程的運(yùn)行實(shí)現(xiàn)的，工廠實(shí)踐表明，傳統(tǒng)的壓榨理論所提倡的通過(guò)高壓、高形變獲得較好的糖分抽出存在局限性，可以通過(guò)優(yōu)化裝嵌參數(shù)和精確控制壓榨過(guò)程實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)壓榨機(jī)組升級(jí)，達(dá)到較好的節(jié)能減排效果，可以為提高甘蔗糖廠壓榨抽出率、減少動(dòng)力消耗、實(shí)現(xiàn)“節(jié)能、增效、安全”的運(yùn)行模式提供有效途徑。

TS243.1

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2095-820X（2016）01-04

2016-02-22

廣西科技攻關(guān)重大項(xiàng)目（桂科重14122003-1），南寧市科技攻關(guān)項(xiàng)目（20131077）