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酒精生產的原料大多為玉米、小麥、高粱等淀粉作物，廢醪液中含有固體酒糟、可溶性蛋白質及多種氨基酸，直接排放不僅浪費資源，而且嚴重污染環(huán)境，影響酒精工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。對廢醪液較有效的處理方法是利用其生產干酒糟及其可溶物（DDGS），即酒糟及可溶性蛋白飼料。該方法可較徹底地解決環(huán)境污染問題，并給企業(yè)帶來可觀的經濟效益。

隨著 環(huán)保力度的加強以及酒精生產廠家節(jié)能減排要求的提升，常規(guī)臥螺離心機已不能滿足新生產工藝條件下酒糟醪液分離的要求，如進料固含量提高、處理量提高、排放渣固相含量提高、分離液含固率降低以及低能耗等。高效能專用臥螺離心機可應用于環(huán)保行業(yè)（如市政污水處理及污泥脫水、農業(yè)生產廢水處理、制藥廠綜合污水處理），食品行業(yè)（如蛋白分離、果汁除渣、動植物油的凈化）等。

1 酒精生產工藝及DDGS生產工藝流程

以玉米、大米等為原料，經過機械粉碎、攪拌、蒸煮、發(fā)酵、蒸餾等過程，得到酒精產品。酒精生產過程中產生大量廢酒糟醪液，將廢醪液分離，部分濾液回用，部分蒸發(fā)濃縮至糖漿狀，再與分離后的濕酒糟混合、干燥，制成DDGS。離心機是酒糟醪液分離生產DDGS工藝中的重要設備之一。

2 高效能臥螺離心機的組成及工作原理

2.1 高效能臥螺離心機組成

臥螺離心機主要由旋轉部件和靜止部件兩部分組成。旋轉部件主要包括轉鼓、螺旋、行星差速器、皮帶輪；靜止部件主要包括機殼（機罩、機座），軸承部件（左軸承、右軸承）和驅動部件（主電機、副電機）。

2.2 高效能臥螺離心機工作原理

在機殼內有2個同心裝在主軸承上的回轉部件，外面是無孔轉鼓，內面是具有螺旋葉片的輸送器。主電動機通過三角皮帶輪帶動轉鼓旋轉。轉鼓通過左軸承處的空心軸與行星差速器的外殼相連接，行星差速器的輸出軸帶動螺旋輸送器與轉鼓作同向轉動。懸浮液從右端的中心加料管進到轉鼓內，在離心力的作用下，轉鼓內形成了一個環(huán)形液池，重相固體粒子離心沉降到轉鼓內表面上形成沉渣。由于螺旋葉片與轉鼓作相對運動，沉渣被螺旋葉片推送到轉鼓小端的干燥區(qū)，從排渣孔甩出。在轉鼓的大端蓋上開設有若干溢流孔，澄清液便從此處流出，經機殼的排液室排出。

3 高效能臥螺離心機技術特性

高效能臥螺離心機結合了普通臥螺離心機的特點，并在此基礎上通過結構優(yōu)化設計：提升了轉速，從而提高了分離效率和處理能力；增大了擠壓能力，提高了渣相的干度；增強了耐磨性、設備穩(wěn)定性，延長了離心機使用壽命。該型離心機具有運行安全可靠、適應性強的優(yōu)點，可以處理普遍臥螺離心機難以處理的物料，如顆粒細、密度差小、黏度大的物料。

3.1 機械結構特性

3.1.1 大長徑比

離心機長徑比是轉鼓內有效分離長度與轉鼓內直徑的比值。長徑比越大，物料的有效分離沉降區(qū)域越大，可大幅延長物料在轉鼓內的停留時間，提高排放液中固形物的去除率，降低排放固相中的液相含量。常規(guī)臥螺離心機的長徑比一般不大于3.7，而高效能臥螺離心機的長徑比大于4，大大提升了分離效果。高效能臥螺離心機分離后的清液總固含量由不小于5%降到不大于3%，易于后道工序的蒸發(fā)濃縮，提高蒸發(fā)效率，提升濃縮工段的生產穩(wěn)定性，極大降低能耗。

大長徑比增加了有效離心沉降面積，即增大了處理量：與普通機型相比，實際處理量由不高于15m3/h提高至20～25m3/h，而且分離性能更優(yōu)。

3.1.2 大錐角選型

常規(guī)離心機設計中，酒糟醪液分離行業(yè)均考慮配置小錐角（一般不大于10%）結構。這種小錐角結構的特點是推料扭矩較小，排料通暢；但是其分離液環(huán)的液層較淺，分離效果的調節(jié)范圍較小。在保證渣相的干度相對較大時，清液的含固率就會大一些；而要保證液相澄清度好，渣相含水率就會高一些。高效能臥螺離心機采用大錐角機型（一般大于10°），特點是可調節(jié)液層深度較深，相同長徑比的機型物料澄清段更長，分離出的清液含固率更小，在出渣的錐段還可以配置帶有擠壓功能的螺旋擋板，更好地保證渣相的干度，從而達到更好的分離效果。

3.1.3 高轉速結構

根據(jù)斯托克沉降原理，懸浮液中物料顆粒的沉降速率與轉速的2次方成正比。提高工作轉速，可以快速提升分離效率，加快處理速度，從而達到增加處理量，改善分離效果的目的。高效能離心機的設計轉速為4000r/min，分離因數(shù)大于3500，遠遠大于常規(guī)離心機（轉速不大于2800r/min）。其結構設計過程中運用SolidWorks三維軟件進行建模、結構強度分析和模態(tài)分析計算，對離心機的轉鼓、螺旋、機架等主要部件進行結構優(yōu)化，結合多年的離心機結構設計經驗，改變了原有研發(fā)設計模式，實現(xiàn)智能數(shù)字化設計?，F(xiàn)場酒糟醪液分離后，渣相的含水率由68%～72%降低至60%～65%。在DDGS生產濕糟干燥工藝中，降低了能耗，并且提高了干燥后糟渣的品相，從而提高了DDGS飼料的銷售價格。

3.1.4 高耐磨性能

進入離心機的酒糟溶液通常含有一定泥沙，含量高低取決于玉米原料的沙泥含量或工藝中除沙設備的有效性。這部分沙泥增加了對離心機螺旋出料口和轉鼓出料口的磨損。高效能離心機的旋轉部件采用渦流式結構，以使物料快速進入轉鼓，縮短物料與液池的接觸距離，減少進料對已形成的環(huán)形固相料層的擾動。在與物料接觸的關鍵部位，采用可更換的高耐磨材料保護結構，增加關鍵部位的耐磨性，延長螺旋體的使用壽命。在轉鼓出料口及螺旋推力面采用可更換硬質合金耐磨塊，可提高使用壽命3～5倍以上，大大提高了機器的穩(wěn)定性和可靠性；轉鼓筒體內壁采用防磨條結構，有效防止轉鼓內壁磨損，并利于渣相的推出。

3.1.5 節(jié)能降耗

通過調整結構改變液體排出口的流向，使液體流出方向與離心機旋轉方向相反，利用液體離心力的動能達到推動轉鼓旋轉的目的。該動能回收裝置可以在不降低處理能力的同時降低電機的輸入功率，實現(xiàn)節(jié)能并提升設備的處理能力上限。

3.2 電氣系統(tǒng)控制特性

高效能臥螺離心機電氣控制系統(tǒng)采用當今工業(yè)控制領域應用較為廣泛的可編程邏輯控制器（PLC），以界面友好的彩色液晶觸摸屏為人機操作界面；采用雙電機雙變頻共直流母線的控制模式，可通過變頻器單獨對主、副電機的轉速進行精準調整，以適應物料的變化；主電機和副電機的變頻器采用共直流母線的接線方式，通過主變頻器實現(xiàn)對副變頻器供電而不再單獨對副變頻器供電，副變頻器將一部分電能反饋給主變頻器，從而實現(xiàn)降低能耗10%～20%的設計效果。

4 分離效果對比

在某廠將高效能離心機與常規(guī)離心機在同一條生產線上進行對比，其在處理量、固液相分離效果和能耗方面均有較大提升，具體數(shù)據(jù)見下表：

普通機型的處理量明顯低于高效能機型。普通機型的處理量約15m3/h，高效能機型的穩(wěn)定處理量為24m3/h。

高效能機型的渣相含水率比普通機型低5%以上，液相含固率低約2%。渣相較低的含液量，大幅度降低了后續(xù)蒸發(fā)的熱能損耗。液相低含固量有利于提高蒸發(fā)效果，減少蒸發(fā)后的濃漿量，使DDGS產品的顏色、氣味表現(xiàn)得到較大提升；減少了回流到系統(tǒng)中的固形懸浮物，從而減輕了系統(tǒng)壓力。更為關鍵的是，可以降低液體排放的處理難度，減輕環(huán)保壓力。綜合來看，提高分離效果能夠提升系統(tǒng)穩(wěn)定運行的可靠性，并帶來可觀的經濟效益。

高效能機型單位處理量消耗的電流約為3.35A，而普通機型單位處理量消耗的電流約為4.69A。按每年8000h工作時長計，處理量平均約20m3/h，則年累計節(jié)約電能約14.1萬kW·h，是企業(yè)可觀的效益增長點。

現(xiàn)場高效能機型高轉速運行下的振動、溫度和聲音參數(shù)均表現(xiàn)優(yōu)異，表明設備性能良好，也說明計算分析結合結構設計經驗的新設計模式能夠滿足高速非穩(wěn)態(tài)參數(shù)設備的設計要求。

5 結語

高效能臥螺離心機，無論在處理量、分離效果方面，還是在節(jié)能降耗方面，都具有普通臥螺離心機不可替代的技術優(yōu)勢，滿足了酒精生產企業(yè)在酒糟醪液固液分離過程中對新工藝的需求，減輕了企業(yè)的環(huán)保壓力，實現(xiàn)了降本增效，值得業(yè)內推廣。