玉華烺，謝遠(yuǎn)忠

（1.廣西九二科技有限公司，廣西 南寧 530031；2.廣西高進(jìn)貿(mào)易有限公司，廣西 南寧 530007）

在糖廠生產(chǎn)過(guò)程中，有相當(dāng)多的環(huán)節(jié)需要用到除鐵器，以便清除流程中的鐵塊、鐵渣、鐵銹等物質(zhì)，以保證下一工序生產(chǎn)的正常進(jìn)行和物料的合格率。生產(chǎn)除鐵器的廠家非常多，產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、工作原理、安裝方式等也是多種多樣，目前糖廠使用了很多除鐵器，但基本上都需要停機(jī)清理鐵銹，很少安裝有自卸式除鐵器。因此，對(duì)各糖廠各環(huán)節(jié)的除鐵器進(jìn)行分析、對(duì)比，以求能找到更合理、經(jīng)濟(jì)、高效率的除鐵器。

1 除鐵器的分類

按工作原理，除鐵器主要可以分為電磁除鐵器和永磁除鐵器。

1.1 電磁除鐵器

1.1.1 工作原理

電磁除鐵器主要由殼體、電磁線圈、鐵芯、磁極填充材料、接線盒等組成。接通電源后，勵(lì)磁系統(tǒng)產(chǎn)生強(qiáng)大的磁場(chǎng)，當(dāng)輸送機(jī)械上的物料經(jīng)過(guò)除鐵器下方時(shí)，混雜在物料中的鐵性雜物，在除鐵器磁場(chǎng)力作用下被不斷吸起，吸附在除鐵器磁場(chǎng)表面。需要除去吸附在除鐵器上的鐵性雜物時(shí)，需切斷勵(lì)磁電源，除鐵器磁場(chǎng)消失，部分鐵性雜物在重力作用下自動(dòng)掉落，需要人工清除。電磁除鐵器磁力較強(qiáng)，以一次性吸起0.1～35公斤的物料，但是不適合長(zhǎng)期連續(xù)工作。

1.1.2 冷卻方式

冷卻方式有自然冷卻、風(fēng)冷系統(tǒng)和油冷卻系統(tǒng)。

1.1.3 使用環(huán)境要求

第一，海拔高度不超過(guò)4000米。

第二，周圍空氣溫度不高于40℃，不低于零下20℃。

第三，溫度在25℃時(shí)，周圍環(huán)境的相對(duì)濕度不大于90%。

第四，不含腐蝕性氣體的環(huán)境中。

1.2 永磁除鐵器

1.2.1 工作原理

永磁除鐵器由外殼體、內(nèi)部采用高矯頑力、高剩磁的特殊永磁體“釹鐵硼”等材料排列組成復(fù)合磁系，自然產(chǎn)生強(qiáng)大的磁場(chǎng)，當(dāng)物料經(jīng)過(guò)永磁除鐵器的磁場(chǎng)范圍時(shí)，混雜在物料中的鐵性雜質(zhì)，重量在0.1～0.36公斤范圍內(nèi)的，被吸附到除鐵器表面而除去。

1.2.2 冷卻方式

冷卻方式有自然冷卻和風(fēng)冷系統(tǒng)。

1.2.3 使用環(huán)境要求

永磁除鐵器適應(yīng)能力較強(qiáng)，能在粉塵、潮濕、海邊鹽霧腐蝕嚴(yán)重的環(huán)境中正常工作，具有免維護(hù)、磁力強(qiáng)、壽命長(zhǎng)、安裝簡(jiǎn)單、使用方便和運(yùn)行可靠等優(yōu)點(diǎn)。不存在溫升問(wèn)題，磁場(chǎng)恒定，密封性好，但是使用久了永磁除鐵器的磁場(chǎng)逐漸衰減。

從除鐵器的工作原理可以看出，電磁除鐵器的適用性較差，受工作條件、工作環(huán)境的影響較大。

2 糖廠使用除鐵器的主要工序

2.1 壓榨蔗帶

壓榨車間一級(jí)蔗帶至二級(jí)蔗帶處，常裝有懸掛式的電磁除鐵器，破碎后的甘蔗經(jīng)一級(jí)蔗帶翻轉(zhuǎn)，觸碰到懸掛的除鐵器后再進(jìn)入二級(jí)蔗帶，如圖1所示。過(guò)程中夾帶的鐵塊會(huì)被吸附在除鐵器表面，需停機(jī)后人工清除鐵塊。常有螺母螺栓、撒解機(jī)掉落的蔗刀、甘蔗帶來(lái)的砍蔗刀、鋼筋等。

圖1 壓榨蔗帶的電磁除鐵器安裝示意圖

這種電磁除鐵器，普遍存在如下問(wèn)題。

一是磁場(chǎng)強(qiáng)度低，約2000～3000GS，除鐵效率低。

二是需要停機(jī)才能清理吸附上來(lái)的鐵塊，這些鐵塊又有被沖刷重新掉入撕解機(jī)的風(fēng)險(xiǎn)。

安裝在一級(jí)蔗帶至二級(jí)蔗帶處的鐵塊大且重，有些蔗刀重達(dá)1～3kg，故選型時(shí)應(yīng)注意如下問(wèn)題。

第一，可選用磁力強(qiáng)度8000GS左右的皮帶式電磁自卸除鐵器，如圖2所示。

圖2 皮帶式電磁自卸除鐵器實(shí)物圖

第二，該位置的工作特點(diǎn)是長(zhǎng)期流水線工作，所以需選用油冷系統(tǒng)的除鐵器，避免長(zhǎng)時(shí)間工作引起除鐵器溫升，磁場(chǎng)減弱，影響除鐵效果。

第三，強(qiáng)調(diào)油冷系統(tǒng)的密封性、安全性。

第四，選用自卸方式，帶速可調(diào)，可以自動(dòng)清除吸附上來(lái)的鐵塊。

皮帶式電磁自卸除鐵器比糖廠現(xiàn)用的電磁除鐵器主要有如下優(yōu)點(diǎn)：一是磁場(chǎng)強(qiáng)度更高，清除鐵塊效果更好；二是能自動(dòng)卸除鐵塊，避免了對(duì)設(shè)備的二次破壞。雖然價(jià)格比原電磁除鐵器高約30%，但除鐵效率提高80%以上，設(shè)備安全率大大提高。

2.2 壓榨1#蔗渣流槽

糖廠在第1座榨機(jī)入口處的蔗渣流槽上安裝的是永磁固定式除鐵器，以避免鐵塊進(jìn)入壓榨機(jī)造成破壞。這種除鐵器無(wú)法完成自動(dòng)卸除鐵塊，安裝位置也不便于清理，還需停機(jī)清理。而且蔗渣不停的往下沖刷，也有鐵塊被沖掉重新進(jìn)入榨機(jī)的風(fēng)險(xiǎn)。因此，此處的除鐵器建議加裝自動(dòng)卸除鐵塊裝置，如皮帶式永磁自動(dòng)卸鐵器。

2.3 煮糖罐入料口

有些糖廠在每個(gè)煮糖罐的入料口，安裝管道式除鐵器。這個(gè)位置物料屬液體，且溫度較高，一般有80℃左右，要使用磁棒式的永磁除鐵器，吸附進(jìn)入煮糖罐的物料和水中所含有的鐵等磁性物質(zhì)。難以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)清理鐵銹，需在停罐時(shí)取出磁棒進(jìn)行清理。

安裝了除鐵器能有效減少進(jìn)入煮糖罐的雜質(zhì)，對(duì)減少煮糖時(shí)間，提高結(jié)晶率是有幫助的。中糧糖業(yè)、廣西糖業(yè)集團(tuán)等的部分糖廠在煮糖罐入料口處安裝了除鐵器，如圖3所示。

圖3 磁棒式的永磁除鐵器實(shí)物示意圖

2.4 白砂糖除鐵器

制糖生產(chǎn)線上大部分設(shè)備為金屬設(shè)備，由于成本原因，較難全部采用不銹鋼設(shè)備，因此，這些金屬設(shè)備或多或少會(huì)帶有鐵銹和小金屬塊，不可避免地進(jìn)入到成品白砂糖中。如果不能有效的除去，很大程度上會(huì)影響白砂糖的產(chǎn)品質(zhì)量，影響產(chǎn)品的品牌效應(yīng)和糖廠的聲譽(yù)。生產(chǎn)線中，白砂糖輸送一般都是采用振動(dòng)篩、輸送帶和提升機(jī)來(lái)輸送白砂糖，只要在輸送設(shè)備的銜接處的合適落差位置或其他合適的地方裝上除鐵器，就可以吸附白砂糖里的金屬物質(zhì)。目前大多數(shù)糖廠也都有采用不同的除鐵器對(duì)成品白砂糖里的金屬物質(zhì)進(jìn)行清除。

常用的除鐵器有如下幾種。

2.4.1 懸掛式電磁除鐵器

懸掛式電磁除鐵器懸掛在白砂糖輸送帶上，一般距離輸送帶面100mm左右，該電磁除鐵器磁力低，加上距離較遠(yuǎn)，除鐵效果不理想。有的除鐵器裝在兩條白砂糖輸送帶落差處，白砂糖先拋落到除鐵器表面再進(jìn)入下一級(jí)輸送帶。懸掛式電磁除鐵器實(shí)物，如圖4所示。

圖4 懸掛式電磁除鐵器實(shí)物圖

懸掛式電磁除鐵器具體有如下問(wèn)題。

第一，白砂糖里的鐵和鐵銹被吸附到除鐵器表面后，因生產(chǎn)過(guò)程是流水線生產(chǎn)，生產(chǎn)過(guò)程中無(wú)法及時(shí)清除被吸附的鐵銹，當(dāng)鐵銹累積多后，就被沖擊再次落入下一級(jí)白砂糖輸送過(guò)程，進(jìn)入包裝工序。

第二，有些糖廠安排有臨時(shí)工清理鐵銹，但存在因責(zé)任心不強(qiáng)和管理力度不夠等原因，造成清理不及時(shí)。

第三，不能自動(dòng)清除吸附的鐵銹，需經(jīng)常停機(jī)后人工清理，影響生產(chǎn)。

第四，由于被吸附的鐵銹集中，再次進(jìn)入白砂糖的風(fēng)險(xiǎn)大，白砂糖含雜率增加，對(duì)白砂糖產(chǎn)品質(zhì)量造成更大的影響。

第五，此處不適用油冷式除鐵器，以免漏油污染白砂糖。一般使用風(fēng)冷或自然冷卻，但是長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后，除鐵器表面溫升過(guò)高，磁力減弱，除鐵效果降低。南華糖業(yè)的某個(gè)糖廠電磁除鐵器溫升太大，致使部分白砂糖溶成糖水，對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量和環(huán)境分別造成損失和二次污染。

2.4.2 永磁棒除鐵器

永磁棒除鐵器主要有格柵式除鐵棒和磁棒式除鐵器兩種形式，如圖5所示。永磁棒表面磁力最高可達(dá)12000GS。

圖5 格柵式除鐵棒和磁棒式除鐵器實(shí)物圖

有的糖廠安裝在白砂糖輸送帶落差處；有的糖廠將磁棒做成弧狀裝在輸送帶上，磁棒跟白砂糖接觸，能較好吸附鐵銹。但是，無(wú)法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)清除鐵銹，在生產(chǎn)過(guò)程中，需要人工清理吸附的鐵銹，如清理不及時(shí)，存在鐵銹再次集中進(jìn)入白砂糖的問(wèn)題。

2.4.3 永磁滾筒式自卸除鐵器

滾筒自卸除鐵器采用永磁材質(zhì)，釹鐵硼強(qiáng)磁材料組合成復(fù)合磁系，具有強(qiáng)磁場(chǎng)、連續(xù)工作無(wú)故障、自動(dòng)卸鐵等特點(diǎn)。可做成半磁或全磁，半磁滾筒除鐵器最高磁力可達(dá)12000GS，全磁滾筒除鐵器最高磁力可達(dá)15000GS。

滾筒自卸除鐵器，主要優(yōu)勢(shì)是能夠自動(dòng)卸除吸附的鐵銹。滾筒的一部分沒(méi)有磁場(chǎng)，轉(zhuǎn)動(dòng)到指定位置時(shí)，鐵銹自動(dòng)掉落。如果用全磁除鐵器，需加裝自動(dòng)掃除鐵銹裝置才能完成自卸功能。半磁或全磁滾筒除鐵器的兩種安裝示意圖，如圖6所示。

圖6 半磁或全磁滾筒除鐵器的兩種安裝示意圖

據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，在物料層厚度小于等于55mm時(shí)，除鐵銹效果明顯，除去率達(dá)98.6%以上，小于0.3mm的鐵銹也能夠被吸附除去。目前使用滾筒除鐵器的糖廠，普遍反映效果好。廣西糖業(yè)集團(tuán)紅河制糖有限公司2011年就開始使用了2臺(tái)滾筒自卸除鐵器，除鐵效果好。

選型時(shí)，除考慮磁力強(qiáng)度外，還要注意滾筒直徑，也就是白砂糖與滾筒接觸面的問(wèn)題，直徑太小，則表面積小，接觸面和時(shí)間就少，影響除鐵銹效果。

懸掛式除鐵器也可以用于白砂糖除銹，其安裝示意圖，如圖7所示。

圖7 懸掛式除鐵器用于白砂糖除銹時(shí)的安裝示意圖

這種安裝方式，除鐵器與白砂糖不直接接觸，磁力強(qiáng)度減弱，除鐵銹效果比不上直接接觸的除鐵器。

當(dāng)前，永磁滾筒自卸式除鐵器在廣西糖業(yè)集團(tuán)、東亞糖業(yè)集團(tuán)等糖廠已得到大量使用，并得到糖廠的高度認(rèn)可。因此，白砂糖除鐵器的選擇，建議選用永磁滾筒自卸式除鐵器或帶有自卸功能的永磁除鐵器。

2.5 糖袋裝包口管道除鐵器

隨著白砂糖自動(dòng)包裝系統(tǒng)的大量使用，白砂糖包裝袋口安裝除鐵器的越來(lái)越多。

一般使用管道式除鐵器，里面安裝有強(qiáng)磁棒以吸附白砂糖中的鐵質(zhì)，需人工清理鐵銹。一般安裝在白砂糖流通的管道上，垂直安裝，如條件限制，傾斜角度不宜過(guò)大，否則容易引起堵塞。可選用自動(dòng)旋轉(zhuǎn)式，磁棒會(huì)慢速旋轉(zhuǎn)，避免堵塞。管道式除鐵器實(shí)物圖，如圖8所示。

圖8 管道式除鐵器實(shí)物圖

2.6 金屬檢測(cè)系統(tǒng)

金屬檢測(cè)系統(tǒng)是在白砂糖稱重、包裝好后，在糖包通過(guò)金屬檢測(cè)器時(shí)，通過(guò)紅外線、超聲波或采用了最新金屬檢測(cè)技術(shù)—數(shù)字移相及相關(guān)檢測(cè)技術(shù)，檢測(cè)糖包里是否含有鐵、銅和鋁等金屬物質(zhì)，并有信號(hào)反饋到執(zhí)行機(jī)構(gòu)，自動(dòng)將異常糖包移出。但是目前使用的金屬檢測(cè)系統(tǒng)誤動(dòng)作比較多，其準(zhǔn)確度、靈敏度有待提高。金屬檢測(cè)系統(tǒng)實(shí)物圖，如圖9所示。

圖9 金屬檢測(cè)系統(tǒng)實(shí)物圖

2.7 除髓機(jī)前除鐵器

為了降低鐵塊對(duì)蔗渣除髓設(shè)備的破壞，近年來(lái)，有些糖廠提出了安裝蔗渣除鐵器的想法。若有鐵塊進(jìn)入除髓機(jī)，破壞了篩網(wǎng)等部件，一是要停機(jī)處理；二是除髓機(jī)的維修工作量比較大。所以，選用經(jīng)濟(jì)、合理的永磁自動(dòng)除鐵器，安裝在蔗渣輸送帶上清除鐵塊，也是必要的。

3 結(jié)束語(yǔ)

目前，大多數(shù)糖廠在各個(gè)環(huán)節(jié)都安裝使用了除鐵器，但大部分沒(méi)有自動(dòng)卸除功能。僅2019～2020年不完全統(tǒng)計(jì)，因白砂糖中發(fā)現(xiàn)含有鐵銹被客戶投訴的糖廠超過(guò)8家。主要原因是除鐵器磁力低，除鐵效果差；均需停機(jī)清理鐵銹，常因管理不到位造成鐵銹清除不及時(shí)。可見選用合適、高效的自卸式除鐵器十分重要。

中國(guó)糖業(yè)受國(guó)外市場(chǎng)沖擊，形勢(shì)越來(lái)越嚴(yán)峻，糖業(yè)的發(fā)展面臨巨大壓力。制糖企業(yè)的發(fā)展，除了提高產(chǎn)品收回，降低生產(chǎn)成本，還要充分保證設(shè)備安全運(yùn)行，提高生產(chǎn)安全率，提高生產(chǎn)能力和設(shè)備利用率，從而降低生產(chǎn)成本。還要不斷提高產(chǎn)品質(zhì)量，以提高產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。在市場(chǎng)低迷的情況下，糖類產(chǎn)品的消費(fèi)者對(duì)糖產(chǎn)品的品質(zhì)要求越高、條件越苛刻。

所以，制糖企業(yè)要準(zhǔn)確把握方向，把有限資源、資金用在關(guān)鍵點(diǎn)上，提升設(shè)備性能，提高生產(chǎn)自動(dòng)化程度，避免靠原始的人工操作造成的失誤，使企業(yè)得到更好的發(fā)展。

結(jié)合以上分析和各糖廠除鐵器的實(shí)際使用情況，對(duì)于除鐵器的選用有如下建議。

一是選用自卸式除鐵器，這樣可以避免管理、人為操作等原因造成的不良影響。

二是白砂糖除鐵器，建議選用永磁滾筒自卸式除鐵器，滾筒直徑至少在Φ400mm以上，以提高接觸面積，提高除鐵效率。

三是磁力是選用除鐵器的重要考慮因素。