龐 里，陳 漢，譚延新，韋秉鴻，謝 興，張繼清

（廣西糖業(yè)集團西江制糖有限公司，廣西 貴港 537104）

0 背景

在甘蔗糖廠中，壓榨工序的根本任務(wù)是將甘蔗所含的糖分最大限度地壓榨抽出。為了提高壓榨的抽出率，制糖人采取了多種多樣的措施，其中的一種主要措施是提高蔗料的破碎度。而在不更換先進壓榨設(shè)備的前提下，提高蔗料破碎度的主要手段則是加強甘蔗預(yù)處理數(shù)據(jù)的設(shè)計取值及檢修安裝質(zhì)量。而甘蔗預(yù)處理設(shè)計數(shù)據(jù)的涉及面非常廣，本文以廣西糖業(yè)集團A糖廠2019/2020年和2020/2021年兩個榨季的數(shù)據(jù)為依據(jù)，結(jié)合糖廠技術(shù)人員多年積累的經(jīng)驗，用生產(chǎn)實踐中的例子論證說明預(yù)處理設(shè)備動力的配置、撕解機蔗刀刀型的設(shè)計選擇和撕解機排刀方法對提高甘蔗預(yù)處理能力的影響。

該A糖廠建廠時榨量為1000 t/d，壓榨車間現(xiàn)有單列5座壓榨機，榨機型號為TSG710×1370。在預(yù)處理方面，采用的是1370型輸蔗機，蔗帶上安裝一臺順轉(zhuǎn)式預(yù)砍理平機和兩臺逆轉(zhuǎn)式撕解機。2019/2020年榨季預(yù)砍理平機和兩座撕解機的配用電機功率，見表1。

表1 2019/2020年榨季預(yù)砍理平機和兩座撕解機的配用電機功率

經(jīng)過逐年的小改小革，在整體沒有大改造的情況下，2019/2020年榨季榨量達到2900t/d，但在生產(chǎn)過程中1#撕解機電機經(jīng)常會出現(xiàn)電流不穩(wěn)定，動力不足，蔗料入刀困難，甚至塞刀等不利于均衡生產(chǎn)的情況，壓榨預(yù)處理工序效能大打折扣。2020年檢修期，經(jīng)過相關(guān)技術(shù)人員研究決定，對預(yù)處理設(shè)備動力的配置、撕解機蔗刀刀型的設(shè)計選擇和撕解機排刀方法這三個方面進行改進，在2020/2021年榨季投入使用后，效果明顯。

1 預(yù)處理設(shè)備動力的配置

1.1 撕解機動力配置的理論數(shù)據(jù)

經(jīng)過多年的挖潛改造，壓榨能力得到提升，但是1#撕解機會出現(xiàn)打滑和堵塞、電流不穩(wěn)定以及啟動頻繁等問題，這與配用電機功率有一定關(guān)系。

關(guān)于撕解機的配用電機功率問題，查閱了許多不同時期的資料，由于撕解機消耗的功率與甘蔗品種、各廠對破碎度的要求、撕解機的類型、刀的類型、撕解機的參數(shù)以及蔗刀的安裝與排列有很大的關(guān)系，并不能用某一公式計算出來，在參考經(jīng)驗公式時，最終數(shù)據(jù)也要根據(jù)實際情況而定。在上世紀(jì)七八十年代，有關(guān)資料表明撕解機消耗功率與榨蔗量的關(guān)系，第一座為1.8~2.0kW/（h·t蔗），第二座為1.5~1.8kW/（h·t蔗）。隨著時代的發(fā)展這些數(shù)據(jù)有了較大的變化。甘蔗破碎機的類型主要有切蔗機、撕裂機、切撕機和撕解機等。根據(jù)一些糖廠的查定資料介紹各種破碎機械組合的破碎效能與功率消耗情況，見表2。

表2 各種破碎機械組合的破碎效能與功率消耗情況

1.2 動力配置的實際選擇情況

從各廠查定的數(shù)據(jù)以及走訪多家糖廠得出的結(jié)果判斷，各廠的實際裝機功率遠(yuǎn)大于理論計算的數(shù)值，這主要是因為切蔗機功率消耗的影響因數(shù)有很多，有些因素難以用計算公式表達，通常因各地區(qū)甘蔗纖維特性不同而取經(jīng)驗數(shù)值。近年來，為了提高甘蔗破碎度，很多糖廠采取提高了轉(zhuǎn)速、逆轉(zhuǎn)、密刀和深斬等一系列措施。A糖廠只有一臺預(yù)砍理平機和兩臺撕解機，如果破碎度要達到80%以上，1#撕解機采用配用功率4.0 kW/（h·t蔗），2#撕解機配用功率3.0 kW/（h·t蔗）較為合適。根據(jù)計算1#撕解機消耗功率為150t/h×4.0=600 kW/h，2#撕解機消耗功率為150 t/h×3.0=450 kW/h，但考慮到工作效率的問題，所以選擇1#撕解機為630 kW，2#撕解機電機保持不變?yōu)?50 kW，把原1#撕解機的電機裝到預(yù)砍理平機，以提高持蔗能力。2020/2021年榨季預(yù)砍理平機和兩座撕解機的配用電機功率具體見表3。

表3 2020/2021年榨季預(yù)砍理平機和兩座撕解機的配用電機功率

2 蔗刀的選擇

2.1 選擇蔗刀的依據(jù)

在選擇撕解機蔗刀的時候要考慮的因素很多，主要有兩方面，一方面是其實用性，實用性要考慮蔗刀的厚度、形狀、夾角和長度等；另一方面是經(jīng)濟性，經(jīng)濟性是除了考慮技術(shù)層面之外還要對經(jīng)濟效益進行分析，在很多文獻中很少提及這個問題，在市場經(jīng)濟為主導(dǎo)的背景下，企業(yè)還應(yīng)考慮項目和技術(shù)的經(jīng)濟性。

2019/2020 年榨季A糖廠1#撕解機使用的是某公司的自主研發(fā)的鑲嵌合金刀頭的蔗刀；2020/2021年榨季開始使用經(jīng)過堆焊耐磨材料的蔗刀，兩種刀型對比具體見圖1。

圖1 鑲嵌合金刀頭的蔗刀與堆焊耐磨材料的蔗刀對比圖

2.2 鑲嵌合金蔗刀的特點

蔗刀與垂直線ab的夾角較小，為27°，鑲嵌的特殊合金比較鋒利，在甘蔗夾帶雜物很少的情況下一般可用15~20天，有較好的效果，但容易崩裂，特別在打到跟隨甘蔗進入的鐵器、砂、石等雜物時，部分合金刀頭會崩斷缺失，造成整個刀鼓重量的失衡，導(dǎo)致軸承振動大，處理能力下降，經(jīng)常出現(xiàn)塞刀現(xiàn)象，蔗刀的壽命會大打折扣，嚴(yán)重影響了榨量。但是合金刀的成本昂貴，市場價約480元/把，且合金刀頭崩裂后難以修復(fù)，需要停機更換。

2.3 堆焊耐磨材料蔗刀的特點

蔗刀與垂直線ab的夾角較大，為37°。在鋒利程度上比硬質(zhì)合金刀稍差一點，但其韌性較好，抗沖擊性好，在打到鐵器和砂、石等雜物后較少出現(xiàn)崩裂和缺失耐磨材料的情況，有較好的穩(wěn)定性，一般可正常使用15天左右，而且這種蔗刀的價格較低，約為120元/把，更換后可以繼續(xù)堆焊循環(huán)利用，降低了使用成本。

2.4 蔗刀的最終選擇

對比以上兩種刀具的特點和實踐經(jīng)驗，一方面在蔗刀與垂直線ab夾角的選擇時，一般可選用范圍25°~40°，建議不超過38°，根據(jù)A糖廠壓榨車間現(xiàn)有榨量已經(jīng)超過兩臺撕解機標(biāo)準(zhǔn)榨量的情況下，蔗層較厚，為了順利入刀和取得較好的蔗絲狀態(tài)，需要取較大的夾角，所以堆焊耐磨材料蔗刀的刀型的夾角更符合使用要求。再結(jié)合進廠原料蔗的特性和實際情況，因采用機械收割和裝車等因素，原料蔗夾帶的砂、石、雜物較多。綜上所述，采用夾角較大，有利于蔗料順利入刀，耐磨性、抗擊性、穩(wěn)定性和經(jīng)濟性都較好的堆焊耐磨材料的蔗刀。經(jīng)過一個榨季的實踐和使用，效果較好。

3 蔗刀的排列

蔗刀的排列也就是排刀方法，排列方法有多種，如十字型、V字型、螺旋型和之字型等。蔗刀排列的形式不同，對蔗層的分布、蔗料的形態(tài)影響很大。若是排刀不當(dāng)，則會出現(xiàn)電動機負(fù)荷不均勻，蔗層分布中部高或兩邊厚薄不勻的情況，而現(xiàn)階段很多制糖企業(yè)均采用了左、右V型雙螺旋的排刀方法，此法能有效地克服了這些不足。A糖廠1370型生產(chǎn)線同樣是采用了這種排刀方法。

在排刀過程中除了科學(xué)、優(yōu)良的排刀方法外還有一個非常關(guān)鍵的數(shù)據(jù)需要注意，那就是排刀比。所謂排刀比即蔗刀的厚度和刀鼓長度的比例。通常是以刀鼓上所有蔗刀的總厚度與刀鼓長度的比例表達。

3.1 排刀比的取值

在長期的生產(chǎn)實踐中許多研究人員認(rèn)為，刀的總厚度應(yīng)取刀鼓長度的1.3~2.0倍，一般不超過2.2倍。取值低于1.3則破碎效果不好，影響抽出率；取值過高時，一是消耗過多的動力，二是蔗料過刀不順，從而影響榨蔗量。而在實際生產(chǎn)中應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)線的實際情況而定，生產(chǎn)中普遍存在以下兩種情況。

第一種，現(xiàn)階段大多數(shù)制糖公司壓榨生產(chǎn)線安裝了一座預(yù)砍理平機和三臺撕解機。這種情況下三座撕解機的排刀比可取值為1#撕解機取1.3~1.6，2#撕解機取1.6~1.8，3#撕解機取1.8~2.2。

第二種，廣西仍有少數(shù)糖廠榨量較小，設(shè)備較落后，生產(chǎn)線上只安裝了兩臺撕解機和五座壓榨機。在這種情況下想要取得較好的破碎度和抽出率，如何排刀就顯得極其重要。在這樣的情況下就不能簡單取一些理論值，而是要綜合多方因素如動力消耗、經(jīng)濟性和生產(chǎn)指標(biāo)等。經(jīng)過幾個榨季的摸索，A糖廠在逆轉(zhuǎn)、密刀、深斬的技術(shù)思想指導(dǎo)下，不斷嘗試優(yōu)化排刀，2020/2021年榨季取得了較大進步，最終積累得出的排刀比為1#撕解機取1.8~2.2，2#撕解機取2.2~2.5，總的排刀比不超過4.5為宜。

3.2 蔗刀厚度如何準(zhǔn)確取值

刀厚如何準(zhǔn)確取值很多書籍和資料中較少提到，也是被許多技術(shù)人員忽略的細(xì)節(jié)問題。唯有更好地解決和處理細(xì)節(jié)問題，才能最大限度地發(fā)揮設(shè)備的作用。在排刀計算中刀厚的取值一般是取制作刀的鋼板的厚度。但實際上這種方法并不適合于刀頭厚度和刀身厚度不相符的情況。下文以A糖廠1#撕解機在2019/2020年和2020/2021年兩個榨季的排刀情況為例說明。這兩種刀的排刀圖，如圖2所示。

圖2 合金刀刀厚20mm與堆焊耐磨材料刀刀厚34mm的排刀圖

A糖廠2019/2020年榨季使用鑲嵌合金刀頭的蔗刀，刀鼓長度為1350 mm，共排有144把刀，刀身鋼板和所鑲嵌的合金刀頭的厚度都是20 mm，在計算過程中刀厚取20 mm。那么1#撕解機的排刀比為20×144/1350=2.13倍，符合只配置了兩臺撕解機情況下，1#撕解機排刀比的經(jīng)驗取值1.8~2.2倍的要求。

2020/2021 年榨季前期更換1#撕解機蔗刀為堆焊耐磨材料的蔗刀，刀身鋼板厚度同樣為20 mm，但經(jīng)過堆焊耐磨材料后，刀頭的厚度可達30~34 mm，實際生產(chǎn)中，由于堆焊水平的不同，堆焊后的蔗刀厚度值誤差很難控制在1 mm的范圍內(nèi)，計算時刀頭厚度取30~34 mm范圍的中間值32 mm。仍然以總排刀數(shù)144把計算，排刀比為32×144/1350=3.41倍，遠(yuǎn)大于經(jīng)驗值1.8~2.2倍。排刀比過大導(dǎo)致蔗料在1#撕解機刀口處打滑、堵塞、入料不順暢等情況。根據(jù)以上理論和經(jīng)驗作為依據(jù)，該廠調(diào)整排刀數(shù)據(jù)，從原來排刀數(shù)144把調(diào)整為108把，排刀比為32×108/1350=2.56倍，稍大于經(jīng)驗值1.8~2.2倍的上限值。在實際生產(chǎn)中，通過調(diào)整，蔗料入刀情況有了極大的改善，極少出現(xiàn)打滑、堵塞等現(xiàn)象。

4 應(yīng)用效果

廣西糖業(yè)集團A糖廠2020年檢修期經(jīng)過對預(yù)處理設(shè)備動力的配置、撕解機蔗刀刀型的設(shè)計選擇和撕解機排刀方法這三方面進行改進，在2020/2021年榨季投入使用后，榨蔗均衡平穩(wěn)，平均日榨量同比2019/2020年榨季提高153噸，蔗渣轉(zhuǎn)光度、蔗渣水分同比降低，對提高鍋爐燃燒熱效率、節(jié)能降耗起到很大的作用；抽出率96.99%，同比上榨季提高0.11%，效果明顯，2019/2020年和2020/2021年榨季指標(biāo)對比具體數(shù)據(jù)見表4。

表4 2019/2020年和2020/2021年榨季主要指標(biāo)對比

5 結(jié)束語

綜上所述，廣西糖業(yè)集團A糖廠在壓榨車間現(xiàn)有的設(shè)備即兩座撕解機和五座壓榨機的情況下，日榨3300~3500噸，對于榨機已經(jīng)達到標(biāo)準(zhǔn)榨量，而撕解機已經(jīng)超過了標(biāo)準(zhǔn)榨量。在這樣的超負(fù)荷運行情況下，只有通過技術(shù)手段最大限度地挖掘設(shè)備的潛能才能夠更好地完成生產(chǎn)的各項指標(biāo)。而A糖廠則是通過增加撕解機動力，選擇更為合理的刀型和優(yōu)化排刀數(shù)據(jù)，經(jīng)過2020/2021年榨季的實踐，通過與往年榨季的數(shù)據(jù)對比，對預(yù)處理設(shè)備動力的配置、撕解機蔗刀刀型的設(shè)計選擇和撕解機排刀方法這三方面的調(diào)整，在壓榨抽出率稍有提升、蔗渣水分和蔗渣轉(zhuǎn)光度都稍有降低的情況下，平均日榨量有了很大的提升。這充分證明了采取的措施對提高預(yù)處理效能和提高壓榨效能有很大的幫助。