甘蔗糖厂压榨除土除杂机系统技术改进探索研究

邱振勇，张小磊，傅其军*，林福俊

(1南宁糖业股份有限公司，广西南宁530022；2广西农村投资集团有限公司，广西南宁530023)

0 前言

甘蔗收获机械化是广西甘蔗产业发展必由之路[1]，随着甘蔗机械化砍收方式的推广，为适应机械化砍收甘蔗夹杂物高的情况，糖厂一般对机收甘蔗进行预先除杂处理，尽量除去泥沙、蔗叶等杂物，再进行压榨[2]。目前国内外糖厂除杂的方式包括湿法除杂和干法除杂[3]，国内甘蔗糖厂主要采用干法除杂。在干法除杂中，除杂装置有筛网式、齿片式等。国内现有的甘蔗除杂系统种类较为繁杂，不少糖厂存在着设备选用、结构以及系统流程设计不合理等缺陷，使用时设备安装维护困难，整体除杂效果不佳。目前常用的国内甘蔗除杂系统不能完全适应广西蔗区黏土较多[4]的情况，易堵塞除土辊，除土效率较低，甘蔗带泥沙多，碎蔗掉落多，影响喂蔗。

南宁糖业股份有限公司明阳糖厂是一家亚硫酸法糖厂，原来的除杂方式为齿片式除杂。2019/20年榨季，为了实现增强企业综合效益的目标，该厂针对压榨除土除杂机系统存在的除土齿片大量脱焊、松动、磨损，漏甘蔗较多，设备故障率高，易夹泥积泥导致停机等问题进行了技术改进探索研究，实施了“甘蔗糖厂压榨除土除杂机系统技术改造”项目。项目完成后，在榨季生产中顺利投入使用，达到设计要求，效果良好，经济和社会效益显著。

1 项目实施的背景及问题分析

南宁糖业股份有限公司明阳糖厂压榨车间有 3套甘蔗自卸系统(2015年 1 #甘蔗自卸系统投用，2016年2 #、3 #甘蔗自卸系统投用)，每套系统配有辊式除土系统。该系统的工作流程如下：甘蔗卸车后，经第一链板式输送机输送至理平机理平，掉入齿片式除土除杂机，经除杂后的甘蔗输送至第二链板式输送机，送去后续工序；泥土、杂物等被除土除杂机除去，掉入除杂机下方的除土输送胶带，送去高位贮存斗，用斗车拉走处理；在除土输送胶带头安装振筛对漏蔗进行回收。

该除土系统为参照甜菜糖厂设计，对北方沙土的除去效果较好，但广西蔗区黏土较多，除土辊齿片间隙过小，齿高过高，易积泥。该厂除土辊齿片为8 mm厚钢板，齿侧间隙4 mm，齿高60 mm，极易夹杂黏土、小石块、甘蔗、麻绳等易塞在齿片内(图1)，造成齿片顶死导致电机过流跳闸频繁。2016/17年榨季该厂蔗区尚有部分甘蔗为人工装车，甘蔗带泥较少，加上雨水较少，问题不突出；但 2017/18年榨季开始普及机械装车后，甘蔗带泥较多，加上雨天较多，除土除杂机跳闸频繁，影响均衡榨蔗。该厂研究后购买高压水枪冲洗除土辊，湿润除土辊的积泥处理，并加大对甘蔗带泥的管理力度，以缓解除土除杂系统不足带来的问题。

图1 现有除土辊齿片积泥夹杂情况

该除土辊不适应广西蔗区黏土的除杂，给糖厂的生产带来了一系列问题，主要表现在：

(1)除土效率较低，甘蔗带泥沙多。除土辊积泥后易造成电机过流跳闸，影响喂蔗，影响均衡生产，严重时需边冲水，电机1天跳闸七八次，耗时20多分钟才能过1车蔗。同时因除泥效果差，大量的泥砂进入设备，造成蔗刀机刀片磨损严重，换新刀约10天左右便出现刀片磨损、甘蔗打滑、堵塞、过蔗不顺，被迫经常“开倒车”，严重影响均衡生产和安全。因甘蔗含泥砂较多，有时压榨初压汁呈现泥汁状，纯度低至72%～80%(正常为87%左右)，给后续工序带来较大影响。泥沙随蔗渣进入锅炉，堆积在炉排上，影响锅炉效率。

(2)除土除杂机故障频繁，维修成本高：

①减速机损坏频繁：2017/18年榨季维修 8台次，2018/19年榨季开榨维修17台次；维修后的减速机使用寿命1个星期到1个半月不等，设备安全隐患较大。现有摆线针轮减速机不适用于冲击负荷的工况，而更换一台减速机须停机1个小时左右，直接影响二线安全率和一线的榨蔗均衡率。

②除土辊齿片变形、脱焊：由于除土辊齿片(材质：Q235-A)原厚度为8 mm，大部分磨损变形、变薄，最薄处仅为2 mm，夹杂杂物后受到轴向力反复挤压，其焊接处机械疲劳严重，齿片变形严重时互相撞击松脱。2019年2月份发现2 #甘蔗自卸系统的除土除杂机有除土辊齿片松脱(图2)，不久后亦发现3#甘蔗自卸系统的除土除杂机有此类情况。齿片松脱后很快就会连锁造成相邻的齿片碰撞松脱，或者夹杂甘蔗受力过大松脱，除土辊齿片大量脱落后漏蔗严重。

图2 2 #甘蔗自卸系统除土辊大量齿片脱落、变形

③轴承座为盲孔固定设计，螺栓易松动，无法紧固。投入使用后约有一半的轴承座松动，经班组用斜垫铁垫紧烧焊加固后有所改善，但仍有几个轴承座松动无法解决，存在一定的设备隐患。

④轴承损坏。由于除土辊夹杂物导致载荷过大，2019年1月份洗机时更换3个轴承，停榨后又发现有轴承损坏。

(3)碎蔗掉落多：由于齿片的大量脱落，导致2 #、3 #翻板机除土除杂机漏蔗较多，2017/18年榨季据管理部不完全统计，外运除杂物超过 4000 t，其中超过一半是短甘蔗。2019年检修期在除土输送胶带头安装振筛对漏蔗进行回收，但除土除杂机齿片大量松脱后，产生大量的漏蔗，清理工作量异常艰巨，严重时影响除土胶带运行须停机处理。

(4)维修成本高：如不进行除土除杂机改造，则须进行大修，预计维修费用共约 75.6万元(详见表1)。但维修后的效果预计最多能维持1～2个榨季，而由于设计缺陷而引起的除土辊夹泥、过流、漏蔗多等故障现象仍无法解决，还会频繁发生。

由此可见，除土系统缺陷已是到了非常严重、必须解决的地步。并且由于实施“三化”改造后，各岗位工减员幅度大，蔗带工段负责3套甘蔗自卸系统、一、二线蔗带设备操作、维护外，还负责一、二线榨机、中间耙、泵甫等车间内所有设备的监控、操作。只有3位岗位工负责设备巡检，维护工作量较大，疲于应对除土除杂机故障频繁发生，其它设备巡检无暇顾及，非常不利于设备管理。

由于原设计存在不足及使用年限长(3个榨季)，设备磨损严重，频繁过流、损坏，轮齿损耗，漏蔗较多。为了更好地适应广西蔗区甘蔗的情况，计划对原有除土除杂机实施技术改造，以期降低除土除杂机故障率，提高榨季运行安全率，保证甘蔗落蔗持续均衡，稳定提升压榨平均抽出率，减少糖份损失，提高收回，节能降耗，确保生产安全、连续、均衡，提高生产安全率，为企业创造更大利益。

2 糖厂压榨除土除杂机系统技术改造项目实施情况

2.1 技术改造项目措施

为了有效解决压榨除土除杂机系统存在的问题，明阳糖厂结合该厂实际情况，投资180万元，在压榨车间实施了“甘蔗糖厂压榨除土除杂机系统技术改造”项目，技改方案采取了以下措施：

(1)拆除原2 #、3 #甘蔗自卸系统除土除杂机的除土辊、减速机、电机、减速机座、轴承座及旁板；

(2)由原来 16条辊/座改为 18条辊/座，除土齿片外径由φ370 mm改为φ299 mm。加工36条全新除土辊，用φ299 mm厚壁钢管直接车铣齿形，齿顶烧焊约2 mm厚TD928耐磨材料；

(3)设计加工一批新轴承座(76套)；

(4)利用该厂原有 15 KW 电机选型购买新减速机，配套设计安装减速机基座，使用旧联轴器，配套设计安装除土辊轴承座；

(5)使用该厂原有电柜及控制系统 (不满足要求进行小改动)。整改2 #、3 #系统电缆及桥架走向；

(6)将原理平机移装至一级输蔗机前改做抛散机，配套设计安装抛散机基座、传动机构(电气用原有材料移装)；

(7)平台、栏杆、防护罩等配套设计安装。

2.2 预期改进效果

通过实施上述改进方案，预期解决原来压榨除土除杂机系统除杂效率低、效果不佳的问题，降低除土机故障率，提高榨季运行安全率及均衡率，促进压榨平均抽出率稳定提高，除土辊漏蔗量降低，除泥砂、蔗叶效果良好。

3 项目运行效果

项目于2019年检修期实施，按项目建设技改方案和要求进行施工，各项安全、环保设施配套齐全，通过竣工验收。压榨除土除杂机系统技术改造项目竣工验收后，于2019年11月13日开榨后投入榨季生产使用，设备正常安全运行，运行状况良好，取得了较好的运行效果，达到设计目标要求，没出现因设备故障直接影响到正常制糖生产的情况，达到了预期效果。

表2 2018/19年榨季、2019/20年榨季除土除杂机故障对比统计表

3.1 运行平稳

各座除土辊运行平稳，电机运行电流(电机额定电流为 28.8 A)一般为：2 #除土辊电机运行电流在10～14 A之间；3 #除土辊电机运行电流在12～18 A之间。其中3 #除土除杂机第3、第6组除土辊电流稍高分别为15.5 A、18 A左右，其余为12 A。

3.2 故障率降低

2 #、3 #系统除土辊榨季生产中运行正常，轴承无异响、发热，故障率低，除土辊齿无夹泥跳闸现象，无需要用高压水枪冲洗除土辊轮齿。2018/19年榨季每班需3次左右用高压水枪冲洗清除轮齿夹泥砂，才能保证除土辊不过流，保证生产的连续运行，且经常出现除土辊摆线针轮减速机轴承、摆线轮损坏，电机短路等事故。而目前由于配套电机为旧电机功率较低(15 KW，其它厂为30 KW)，当二级带停止，一级带运行并带入大捆甘蔗停留在末端除土辊时，2 #系统除土辊偶然有过流跳闸现象，复位后重新启动恢复正常运行，这在操作注意上可以避免跳闸现象发生(表2)。

从表2可看到，2019/20年榨季共出现5次除土除杂机停机原因均为被甘蔗带来的铁器、小石头夹入除土辊，导致过流跳闸，没有出现设备故障。相比上榨季除土除杂机故障频发已是大为改善，保证了榨季生产安全均衡进行。

3.3 除杂效率提高

除土辊漏蔗量比往年大为减少，除泥砂、蔗叶效果良好(图3)，据统计2019/20年榨季，每天出厂废弃物重平均为23.07 t，比上榨季同期减少3.21 t(表 3)：

图3 技术改进后运行中的糖厂除土辊(无积泥夹杂情况)

4 技改项目的经济效益

本甘蔗糖厂压榨除土除杂机系统技术改造项目实际投入费用共计180万元，改造后达到了预期的运行效果，并获得了预期经济效益。

据统计改造2 #、3 #甘蔗自卸系统除土除杂机后，除土除杂机故障率大为减少，榨季运行安全率100%，大大保证甘蔗落蔗持续均衡，促进一、二线压榨平均抽出率稳定提高：

(1)减少停机损失：上榨季因2 #、3 #除土除杂机除土辊故障损失时间约69 h，以每小时能耗损失约0.2万元计，可以减少因停机造成的经济损失：

69 h×0.2万元/h =13.8万元

(2)降低维护成本：上榨季维修减速机、电机，更换轴承等费用：5.6万元。

因除土辊除土齿轮片变形、脱落，检修期需维修才能正常使用的费用约：100万元。

(3)减少含杂费用：除土除杂机改造后，除泥效果良好，2019/20年榨季1～3 #甘蔗自卸系统的除土除杂机总共除泥量为2225.3 t，改造后2 #、3 #除土除杂机除泥效率较高，按总除泥量的80%计，除泥量共约为1780.24 t，按甘蔗收购价500元/t计，预计减少甘蔗含杂费用：

1780.24 t×0.05万元/t =89.012万元

以上三项合计，估计产生的经济效益：

13.8 +5.6+100+89.012≈208.4(万元)

5 小结

压榨除土除杂机系统技改投入生产运行后，不仅达到了满足榨季生产工艺要求，降低除土除杂机故障率，提高榨季运行安全率节能降耗的运行效果，并且获得了预期的经济效益，为企业创造了更大利益。整体而言，甘蔗糖厂压榨除土除杂机系统技术改造是成功的，效果良好，经济和社会效益显著，值得在我国南方甘蔗制糖产区推广应用。