进厂原料甘蔗自卸除杂多功能一体机的应用

张 誉，韦红桥，杨 宏，马 步，蒙广全，李建山，罗国高，张志伟，林以宋，黄 程

（1.广西南宁博斯特机械有限公司，广西 南宁 530022；2.广西农垦糖业集团金光制糖有限公司，广西 南宁 530042）

进厂原料甘蔗自卸除杂多功能一体机的应用

张 誉1，韦红桥2，杨 宏2，马 步2，蒙广全2，李建山1，罗国高1，张志伟2，林以宋2，黄 程2

（1.广西南宁博斯特机械有限公司，广西 南宁 530022；2.广西农垦糖业集团金光制糖有限公司，广西 南宁 530042）

针对进厂甘蔗从人工收获转向机械收获方式的改变，糖厂如何应对机械收获蔗料形态的改变（从整杆到切断式）和夹杂物大幅增加的问题。介绍了甘蔗自卸除杂多功能一体机在2015/2016年榨季使用的情况，较好地解决了接纳切断式蔗料和夹杂物清除问题。

甘蔗机械收获；自动卸料；除杂

0 前言

从2014年起广西大规模推进500万亩“双高”基地建设，要实现甘蔗生产机械化。这是广西甘蔗生产从落后的小农经济生产方式向现代化农业规模化经营方式的战略转变，是广西糖业可持续发展的根本保证。

面对生产方式发生根本性的改变，特别是甘蔗收获机械化，将会出现一系列的新问题，如不采取有效的应对措施，将严重阻碍甘蔗生产机械化的进程。

1 问题的提出

尽管机械收获能数十倍、甚至上百倍大幅度提高甘蔗收获的效率，解决当前农村青壮年劳动力严重缺失、收获成本过高的问题。但是，也相应出现了一系列的问题，其中有两个大问题，一是机械收获的原料甘蔗夹杂物（蔗叶、蔗梢、根须和泥土等）将大幅度增加，过多的夹杂物对制糖生产会带来一系列的问题，这是糖厂最为担心的。二是目前糖厂的原料蔗运输方式和甘蔗堆场的设备配置、布置形式不适用机械收获的运输模式和原料蔗（切断式）的接纳方式。

2 夹杂物对制糖生产的影响

机械收获进厂的甘蔗蔗料中，带来大量的蔗叶、蔗梢、泥土和小石子。其中纤维性的夹杂物在提汁（压榨）和清净过程中会从蔗料及混合汁中吸收蔗糖分，增加了糖分的损失。而非纤维性的夹杂物，如泥土、小石子，会损坏蔗刀机、压榨机，加大其磨损量，缩短设备的寿命。泥土还会随蔗渣进入锅炉，堆积在炉排上，影响燃烧工况，降低锅炉出力和热效率。夹杂物的大量存在也加大了工厂的生产负荷，挤占了压榨量，增大了沉淀池的泥汁量，增加了废蜜产率，并在一定程度上影响了产品的质量［1］。

3 机械收获切断式蔗料糖厂现有设备的配置无法接纳

现有甘蔗收获装车及卸蔗方式。

第一，人工砍蔗、人工装车

砍收的原料甘蔗夹杂物在1%以下，泥沙和小石块基本上没有。但工效低，每人每天收获量为0.6～0.8吨，每吨人工费用为120～150元。

第二，人工砍蔗、抓蔗机装车

抓蔗机抓甘蔗会带有较多的泥土和小石子，含杂率在2%左右。

第三，整杆机械收获，装车为两种形式，一是砍下后，经田间网车收集，直接卸到公路上的装蔗车内；另一种是经小型转运车推集在田头，再由抓蔗机抓蔗装车，带有的泥土和小石子（直径在20～50mm）较多，夹杂物在5～20%。

第四，切断式机械收获，蔗茎已被切断成20～30cm蔗段，直接卸在跟随的田间网车中，再自卸到停在公路上的运蔗车内。这种方式是今后发展的方向。

上述4种收获方式，第一至第三种由于砍下的甘蔗是整杆式的，可在运蔗车内预先放置钢丝绳或捆链，运至糖厂的蔗场，用吊车勾住钢丝绳（或捆链）卸在喂蔗台或存放在蔗场内。而第四种切断式蔗料不能使用捆绑方式，运蔗车一定要使用自卸式翻斗车，否则无法卸料。用翻斗车增加了运蔗车的购置成本，减少了装载量，使运输成本增高。为此，国内有个别糖厂在输蔗槽旁设置了翻转平台，使运蔗车倾斜后蔗料从车后面卸到蔗槽。

4 国内外甘蔗除杂工艺装备

4.1 固定筛网除杂装置

筛网式除杂机主要由筛网和支架组成，网面与水平面形成相应的角度，当甘蔗在筛网面上滑动时，压于蔗层底部的颗粒较小的泥沙会顺着网孔向下掉落。

该设备的优点是：结构简单，制造成本低。

该设备的缺点是：一是除泥量少。筛网式除杂属于被动式除杂，只有颗粒较小且在蔗层底部的泥沙才有可能掉落，最多能除10%左右的泥沙，稍微大块一些的石头只能沿着网面滑动而除不掉，效果不够理想。二是易堵塞。由于是静态网孔，泥沙容易堵塞网孔，特别是遇到阴雨潮湿的天气，泥沙粘性都比较大，更容易堵塞网孔。三是不易清洁。当筛网堵塞后只能停机靠人工清洁网孔，费时费力，增加人工成本。四是叶子无法去除，须另采用鼓风装置收集。

这种处理方式对于柬埔寨、泰国等地较为适用，因为东南亚国家榨季均是旱季，但对广西、广东、云南榨季多雨地区这种除杂方式不适合。

4.2 栅栏加刮板式除杂装置

栅栏加刮板式除杂机主要由栅栏网、刮板、机架、动力源等组成。栅栏网面与水平面的夹角可正可负，亦可平行。当蔗料在刮板的推动下在栅栏网面上滑动时，颗粒较小的泥沙会顺着间隙向下掉落，从而达到除泥的效果。

图2 泰国某糖厂除杂装置

图3 国内某糖厂除杂装置

栅栏加刮板式除杂机的优点有：一是结构简单，制造成本低。二是加入动力源，输送甘蔗速度可控，可以充当喂蔗台使用。三是栅栏网面与水平面夹角可正可负，设备安装受场地限制小。

栅栏加刮板式除杂机的缺点：栅栏加刮板式除杂机相当于筛网式除杂机的升级版，加装了动力部分和刮板，使甘蔗能够平稳输送和除掉部分泥沙，但是它仍然属于被动式除泥，因为栅栏组成的网状仍属于静态网，网孔的大小固定，所以仍然存在除泥量少、易堵塞、不易清洁等缺点。适合榨季干旱地区使用。

4.3 固定筛网+水洗式除泥装置

固定筛网+水洗式除泥主要是由筛网、输蔗链及相应的喷洗装置组成，筛网与水平面形成一定的角度，当甘蔗在输蔗链的推动下自下而上移动，夹在甘蔗中的泥沙在高压水的冲洗下从筛网孔排除，该工艺主要是针对非洲火烧甘蔗的处理。

该设备的优点：一是结构简单，除泥量较多。二是具有喂蔗功能。

缺点：一是需要配置水洗循环池及抓斗式行车，循环水泵等附属设备，投资大。二是现场环境恶劣，生产运行时无法清除掉落于网下的甘蔗及蔗叶等杂物。三是甘蔗易受到杂菌感染，糖分转化损失大。四是需要对污水进行处理。

图4 非洲某糖厂水洗式筛网除杂装置

5 自卸除杂多功能一体机的应用

广西南宁博斯特机械有限公司凭借自身力量及与国外相关企业联合的优势，借鉴国内外甘蔗、甜菜的除杂技术，经过不断的努力和改进，研发出适合中国南方榨季雨水偏多的甘蔗高效除杂装备，即BOST甘蔗自卸辊式除杂筛分生产线。其性能大大优于传统的被动式除杂方式，同时结合甘蔗车辆自卸平台，于2015/2016年榨季在金光制糖公司安装使用，从提高产糖率、提高产品质量、减少设备磨损、降低人工成本、提高锅炉燃烧热效率等五个方面起到“一举五得”的作用。

甘蔗自卸除杂一体机（如图5）主要由液压自卸翻转平台、链板输蔗机、抛散机、除杂辊齿、接泥斗和相应的提升机及刮板式输蔗机组成。具有卸蔗、除杂、喂蔗三大功能。

图5 甘蔗自卸除杂一体机

辊式除杂装置机（如图6）的结构主要由辊轴、辊齿、支架、动力源等组成。滚齿均匀的装配在转动轴上，相邻轴上的齿片交叉排布并留有一定的间隙，从而形成了有规律S形网状，相当于一个动态网。每根辊均能按相同的方向匀速转动，当甘蔗受到抛散机的抛掷，落到除泥机上面时就会沿辊的线速度方向输送，而蔗叶、泥沙等夹杂物会沿S形网孔掉落，从而达到甘蔗输送除杂的效果。

辊式除杂机的优点：

第一，主动除杂。是一种更高效除掉蔗料中夹杂物的方法。这是因为首先每根辊都是同向转动的，相当于形成了一个动态的筛网，落入网缝内的泥沙和石子很容易被碾碎成小的颗粒并掉落。其次，相邻辊间会有一个最高点和一个最低点，当甘蔗落在上面时会形成波浪式的形态向前输送，有利于蔗料上的泥沙脱落。最后，齿片上有特殊的齿形，在不损伤蔗茎表皮的前提下能刮掉蔗茎上的泥沙和蔗叶。

图6 辊式除杂装置

图7 运蔗车驶上翻台

图8 翻台将蔗车倾斜卸料

图9 蔗料通过除杂辊列

图10 夹杂物通过皮带输送装车

第二，不堵塞。由于是一个动态网状，落入网缝中的大泥块和小石块会被铰碎（如图6），并且相临辊上的齿片有相互刮削形成了自清洁作用。

第三，不破坏甘蔗表皮和有效防止蔗段掉落。辊间的间隙及辊齿的设计能在大量输送甘蔗的同时可防止直径10mm以上的甘蔗掉下去。

第四，可以针对田间地头机械抓蔗带来的大小为30～50mm石块、泥块，进而夹碎成小于10mm的块状并排除出去，解决了压榨设备受到的砂石冲击带来的磨损。

第五，不会被链条、砍蔗刀、铁器等异物卡死。

第六，对人工收割和机械收割的甘蔗（长度为20～300厘米的甘蔗）均同样适应。

6 多功能一体机实际运用的效果

多功能自卸除杂一体机于2015/2016年榨季在金光制糖有限公司投入使用，设备运行平稳，除杂效果明显，减轻了夹杂物对生产的不利影响。

金光糖厂压榨车间有两条生产线，1#线备置有除杂装置，处理甘蔗能力为170～180吨/时，2#线未备置除杂装置，处理甘蔗能力为150～160吨/时。

6.1 撕解机蔗刀磨损量小

图11 已使用除杂机的1#线撕解机蔗刀磨损情况

图12 未使用除杂机的2#线撕解机蔗刀磨损情况

表1 1#和2#撕解机蔗刀磨损情况对比表

撕解机的蔗刀磨损量大会使撕解机的电流增大，容易引起撕解机跳闸。蔗刀磨损后只能等到甘蔗槽空槽后才有机会进行补焊维修。蔗刀磨损后会使甘蔗的破碎度下降，降低压榨抽出率。

6.2 榨辊磨损量明显减少

压榨车间1#线的榨辊磨损量较小，由于榨辊齿面堆焊有硬质合金，基本上未见有明显的磨损，见图11、13。2#线（未安装除泥装置）的榨辊则出现明显的磨损，有的榨辊甚至出现崩齿的现象，见图12、14。

6.3 提高产糖率和产品质量，为进厂原料蔗的扣杂率提供依据

目前，压榨1#线每个班可排除出杂物3卡车，按每车3.5吨计，约10吨杂质（下雨天会更多），每天可排出约30吨泥土、砂、石块、麻绳、蔗叶和少量的碎蔗。工厂可参照此数据确定进厂原料蔗的扣杂比率。

随之换来的是制炼环节的滤泥量明显减少、沉降系统效率明显提高，为糖厂挽回糖分损失、提高产品质量起到很好的效果，据估计，每天可减少经济损失约2.5万元。

图13 1#（有除杂装置）的榨辊辊面完好

图14 2#（无除杂装置）的榨辊辊面崩缺磨损严重

6.4 降低耗材成本和人工成本

甘蔗装卸方式不再使用吊具（钢丝绳或链条），为生产节约了成本。同时使用甘蔗自卸除杂机后，蔗场喂蔗工、蔗场工、吊车工等员工可大为减少。

表2 使用甘蔗自卸除杂机前后蔗场用工人数对比表

据估计，公司每年因为减少喂蔗工、吊车工及蔗场工员工开支，加上减少链条及吊车的维护费用每个榨季可节约近百万元。

［1］ 钮公藩.甘蔗机械收获对进厂原料蔗品质影响问题的探讨.广西糖业.2015（3）：45.

S566．109．2

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2095-820X（2016）01-07

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