摘 要：本文通过试验及计算证明立式全自动板框压滤机在蔗糖业中应用的可行性，与糖厂现有的真空吸滤机进行对比，立式全自动板框压滤机在节能降耗及过滤效果上具有明显的优势。
1前言
目前，我国正处于刺激内需与加快基础设施建设阶段，对矿山能源、化工原材料等需求增高。且近年来，国家把“增产节能”和“环境保护”作为衡量企业发展的两把标尺，越来越多的企业更注重依靠新技术、新产品来提高自身的竞争力。
我国是世界的第三大产糖国，同时也是世界第二大糖消费国。国内制糖以南方的蔗糖为主，因此蔗糖的加工关系到国内糖业的经济发展。甘蔗亚法制糖生产中，有25 ~30 %泥汁（对混合汁）需经过滤，过滤环节很重要，涉及糖份的回收率以及环保的压力，还直接关系到成品糖的质量。
2.糖厂现有的真空吸滤机
目前，甘蔗制糖厂用来过滤处理泥汁的普遍设备是真空吸滤机，有的有滤布，有的没有滤布，它主要由转鼓、泥汁槽、洗滤布装置分配头及传动装置等构成。多数糖厂采用水喷射抽气器的抽真空系统。工作时，转鼓表面上的滤布随转鼓旋转进入泥汁过滤区间时在大气压和吸滤机真空度的压差推动下，泥汁被滤布分离成滤清汁和滤泥。此设备占地大，滤泥水分含量高，带走部分糖，不利于糖分的回收，且后续处理成本高，对环境污染大。
3.立式全自动板框压滤机及其在糖厂的过滤试验
3.1立式全自动板框压滤机
本公司在军工生产的基础上，立足民品生产，经过多年研究，自制立式全自动板框压滤机，拥有多项自主知识产权，成功运用在淀粉、淀粉糖、化工等多个行业中。该设备由水平过滤膜立式叠加结构、自动纠偏装置、滤布洗涤装置、液压承载装置、人机界面控制等组成，可以对整个过滤过程进行自动控制和实时监控，实现全程自动化操作。由程序控制器进行控制，过滤方式采用单面过滤、单面挤压、双侧卸料的方式，主要实现六个过程：过滤、一次隔膜挤压、滤饼洗涤、二次隔膜挤压、滤饼吹干、滤饼的排出和滤布洗涤。压滤机操作过程采用封闭式进料、出液，并实行即时清洗，可满足优良生产程序的要求。整个操作过程无需人员手工操作，避免操作人员暴露在有害环境中。
3.2立式全自动板框压滤机在蔗糖厂过滤试验
本公司于2012/2013榨季将自行研发的小型立式全自动板框压滤试验机调到广西轻工业科学技术研究院，组成课题组，并从多家糖厂取回泥汁进行过滤试验。
试验材料：糖厂泥汁（固形物含量实测约为8~9.0%）
试验设备：立式全自动板框压滤机
试验过程： 泥汁7.5Kg，温度70℃左右，过滤处理时间25分钟。
试验结果：进料时泥汁流速较慢，挤压时只有少量的滤清汁流出，吹气时滤清汁少且时间长，滤饼普遍较薄，一般为3~5mm，滤饼水分含量均小于56%，比糖厂现有设备至少低10个点；随着温度的升高，泥汁流速明显增大且滤清汁也更澄清；通过试验发现用404A滤布时，滤清汁最清澈，大部分可直接进入蒸发工段，不用回到滤汁工段再次经过澄清过滤处理。但本次实验条件设定的料液温度偏低，粘度大，过滤时间长；进料量太少，滤泥量少不能充满过滤腔室，导致滤饼太薄，利用率不高，不可取。
此外，课题组还在泥汁中加入一定量的絮凝剂，在立式全自动板框压滤机上做过滤试验，结果表明：加入絮凝剂有利于过滤。其原因为泥汁中加入一定的絮凝剂，便产生大量的絮状胶团，使絮凝物的沉降速度明显增大，加快了颗粒沉降速度，即更容易形成滤饼，增加了过滤速度，缩短了处理时间。同时发现：加入絮凝剂后减少使用搅拌，且回流也必须关小，否则形成的絮凝物容易被打散成更小的颗粒，影响过滤。加入絮凝剂的试验并非本次试验的目的，该项试验有待进一步研究。
将泥汁温度提高到目前进真空吸滤机前的温度，即90℃，效果会更好，随着温度的提高，料浆粘性进一步降低。加上滤饼洗涤，滤饼中的含糖量会进一步降低，剩余的糖量会更少，且洗滤布、滤饼用的水量比较小。滤饼洗涤采用高效置换洗涤，既保证洗涤效果又减少洗涤液用量。操作过程自动化，滤布洗涤在卸饼过程中同步进行，设备运行辅助时间短，生产效率高。
3.3立式全自动板框压滤机在蔗糖上耗能计算
3.3.1滤饼洗涤水用量计算：
A---流通面积，m2；
d---板框进口直径，m；
n---板框进口数量；
以LZB16为例，每个板框的进口为3个φ10的口，则总流通面积为：A=0.002355m2
Q---滤饼洗涤用水量，m3；
c---水流速，m/s；
t---滤饼洗涤时间，s；
N---每小时循环次数；
水流速按照1.5m/s计算，滤饼洗涤时间以60s为例，每个小时2个循环，则用水量为：Q=0.424
3.3.2滤布洗涤水用量：
Q1---滤布洗涤用水量，m3；
q---单个喷嘴用水量，L/min；
t1---滤布洗涤时间，min；
1个喷嘴的水用量为5.1L/min，共计32个喷嘴，滤布洗涤时间为60s，每个小时2个循环计算，则用水量为Q1=0.326
裕量系数取1.2，则用水总量为：
3.3.3糖分回收计算：
以糖厂每天处理3000t泥汁为例，以通常固形物含量约为6.0%计算，3000t泥汁含的固形物为180t，全自动板框压滤机以降低滤泥水分10%计算，每天可多产滤清汁：
68%---某糖厂现有真空吸滤机处理后的滤饼水分；
58%---立式全自动板框压滤机的处理后的滤饼水分；
3.3.4用气量计算：
Q2---每个小时用气量，m3；
c1---气体流速，m/s；
t1---滤饼吹气时间，s；
气体流速按照15m/s计算，滤饼吹气时间为100s，每个小时3个循环，则用气量Q2=10.6 （气体压力为0.4~0.8MPa）
4.立式全自动板框压滤机与真空吸滤机对比
通过对立式全自动压滤机和真空吸滤机在蔗糖业的应用分析，设备性能、操作参数等对比如下表所示
设备性能及操作参数对比表
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设备 性能指标 |
立式全自动压滤机32m2 |
真空吸滤机G15/2.6 |
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设备产能 |
300kg /m2h |
300kg /m2h |
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操作周期 |
30分钟 |
连续出料 |
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滤饼水分 |
50~56% |
68~72% |
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动力配置 |
18.5Kw（耗电量约为1/3） |
7.7Kw |
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占地面积 |
45m2/台 |
60m2/台 |
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耗水 |
0.06 m3/ m3 |
0.5 m3/ m3 |
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人工成本 |
3万元（1人可控制多台） |
3万元（1人） |
5.结论
综上，立式全自动板框压滤机在甘蔗制糖生产上对泥汁进行过滤处理的试验初步证明了其可行性，通过分析计算能耗、水耗、用气量和糖分回收，对比糖厂现有的真空吸滤机，该设备在节能降耗、环保方面具有明显的优势，此外，使用该设备还可以对泥汁进行一定的脱色，有利于成品糖质量的提升，值得推广。推广时应注意的是因泥汁中含固形物偏低，一定程度上会影响过滤效率，可设法改进。（作者简介：段佩侠，（1985~），女，陕西韩城人，大学本科，助理工程师，主要从事立式全自动压滤机的设计工作。）