2009
采用碳酸法生产工艺的糖厂，一碳饱充糖汁 的过滤一般应用全汁过滤与分汁过滤两种工艺方 案。全汁过滤是上世纪国内糖厂普遍采用的过滤 方法， 其工艺核心是提高糖汁通过过滤系统速度， 要配置庞大的压滤机群来满足生产要求。压滤设 备比较适用于高浓度物料的固液分离，优点是能 充分利于过滤物中颗粒建立架桥效应，在过滤中 不断提高滤清液质量。但在一般情况下不论一碳 汁还是二碳汁固形物含量都很低，在此物料条件 下应用压滤设备进行固液分离效率将被明显降 低，并可能会伴有漏榨与大量回流现象发生。以 上分析可见应用压滤设备采用全汁过滤工艺并不 是最理想的碳汁过滤方法， 主要表现在几个方面： ①全汁过滤对于压滤设备应用效率低，已不能满 足现代大型糖厂管理需要；②滤布消耗大，自动 化水平低，劳动力资源消耗大；③滤泥糖分损失 高，含水率高对环保工作带来不利影响；④压滤 过程物料不连续，不利于均衡生产；⑤设备运行 环境与保温性能不足， 为清洁生产管理带来困难。
随着制糖工业生产规模的扩大、控制设备的 完善、生产综合水平的提高，采用分汁过滤应用 增稠过滤设备已表现出明显优势，被越来越多的 糖厂所采用。分汁过滤就是根据物料在不同过滤 阶段采用相应的过滤设备，将全汁过滤过程分为 增稠过滤与滤泥分离两个阶段，这样就可以最大 限度地提高各阶段的设备效率。分汁过滤工艺能 够充分应用增稠过滤设备与压滤设备各自特点， 通过联合使用使整个过滤系统更加合理。
为适应分汁过滤工艺需要，各种新型增稠过 滤设备不断从发达国家引进到我国制糖生产中， 并且取得了成功的业绩。增稠过滤设备结构设计 就是将要过滤的悬浮混浊液，经过经过有过滤元 件的容器，利用沉降与过滤的共同作用，得到大 部分清汁与少部分泥浆。这种设备可间接被理解 为在沉降器出清汁层面上安装了过滤元件，将澄 清液再经过一次过滤后得到滤清液的生产过程。 因过滤元件作用弥补了细小颗粒要通过较长时间 沉降才能澄清的问题，极大的缩小了糖汁停留时 间，稳定了糖液在过滤中的各项指标，减少了中 间损失，提高了设备效率。
制糖生产清净中要加入一定量的澄清剂使糖 液中的杂质凝聚，这种浑浊液通过沉降方法分离 杂质的效果是受清净过程控制质量影响的。对于 应用碳酸法工艺的糖厂，因碳酸饱充悬浮液中固 形物颗粒大部分比较易沉降，在增稠过滤过程中 沉降将起主要作用。但在其它制糖生产方法中， 可能沉降效果不会达到碳酸颗粒那样明显快速， 就要突出过滤元件在过滤中要发挥主要作用的特 点，合理设计设备结构。
对于碳法糖厂的一碳汁、二碳汁、稀汁都可 应用增稠过滤设备进行过滤，以获得满足工艺要求的清汁。比如对一碳汁的过滤，其工艺方法是 使一碳饱充糖汁经过增稠过滤设备，通过沉降与 过滤的共同作用，以最大效能得到大部分清糖汁 和少部分泥浆，再利用压滤设备对含固率较高泥 浆进行最后的固液分离，可充分发挥设备性能的 特点，完全分离含水率、含糖量都很低的滤泥。
采用增稠设备先进性主要有几方面表现：① 过滤速度快效率高。增稠过滤器一般过滤速度可 达到 20 L/min·m2左右，而且辅助时间短；②滤 清汁质量好。增稠过滤设备设计合理，漏榨机会 少，过滤质量稳定；③系统效果显著。采用增稠 设备工艺效果主要是指泥浆浓度高， 清汁浊度低； ④适应大型糖厂。增稠过滤设备自动化水平高、 占地面积小、设备效率高；⑤热能损失少便于管 理。增稠过滤设备全封闭结构设计，符合清洁生 产要求，热损失很少；⑥设备造价与运行成本低， 一次投资少、滤布消耗低。
GP 增稠过滤器是比利时一家公司的专利产 品，过滤元件是片式结构，在上世纪 80 年代被国 内甜菜糖厂引进，因受当时自动控制水平和对增 稠工艺认识程度的局限， 影响了该设备应用效果， 现在有部分糖厂还在使用，效果已得到很好的改 善，其设备结构如图 1 所示。
|
图 1 GP 增稠过滤器结构 |
该设备应用在碳酸法糖厂一碳汁过滤工艺流 程如图 2 所示。
|
图 2 GP 增稠过滤系统工艺流程 |
使用方法：一碳汁经过侧排桶在泵压的推动 下由 A 阀进入过滤器内，滤清汁穿过滤片外的滤 布，从上部集汁箱排出，滤泥被留在滤布外形成 滤泥层。在经过一定过滤时间过滤累积后，结束 过滤过程进入反洗阶段，关闭进汁阀 A 迅速打开 侧排阀 C，由于器体内的糖汁快速被排出，在器 体内会形成一定负压，空气通过出汁管穿过滤布 进入滤袋内部，使滤袋鼓起变形促使其上滤泥脱 落。 脱落与沉降的滤泥被汇集到器体下部锥体内， 再打开底排阀 B 将锥体内收集的泥浆排出。此设 备一般是几台一组循环过滤，在自动控制下按照 进汁、侧排、底排、再进汁的工艺过程，规律性 循环进行。
DDS 增稠过滤器是丹麦 DDS 公司产品，过滤 元件也是片式结构，但比 GP 要小，也是甜菜糖厂 DDS 工艺的主要设备，可在甜菜糖厂的每一个过 滤环节中应用。该设备在结构设计上比较合理精 细，设备效能是目前几种增稠设备中最高的，但 对工艺条件要求苛刻，对自动控制系统配置要求 很高，使该设备在全套引进丹麦技术的糖厂有不 错的应用业绩，但配套于其它生产线基本上没有 发挥应有的效果。
DDS 增稠过滤器结构如图 3 所示
|
图 3 增稠过滤器结构 |
该设备应用在碳酸法糖厂一碳汁过滤工艺流程如图 4 所示。
|
图 4 DDS 增稠器在一碳过滤中工艺流程 |
使用方法：一碳汁在位压推动下通过 A 阀进 入过滤器，滤清汁穿过滤片外的滤布，从上部集 汁箱经 D 阀不断排出，滤泥被留在滤布外形成滤 泥层。在经过几分钟过滤过程后，关闭 D 阀结束 过滤。打开高位反洗 C 阀再开底排 B 阀，反洗的 滤清汁借助于位压，将滤袋鼓起变形使其滤泥脱 落，滤泥被汇集到泥汁风送罐内。在泥汁罐内液 位达到设定后，将 B 阀关闭再关闭 C 阀，然后关 闭排空 E 阀打开压缩空气 F 阀，将罐内泥浆用压 缩空气送到泥汁箱内。此种设备一般是几台为一 组循环过滤，在自动控制下按照一定程序进行。
蜡烛增稠过滤器是在 2000 年后甜菜糖厂从 德国引进的过滤设备，由于圆柱形过滤元件与蜡 烛相近，因此被称为蜡烛式增稠过滤器。该过滤 器制造与应用技术现已被国内消化吸收，在很多 糖厂都有成功应用[1]。
以上介绍了比较有代表性增稠过滤设备，是 在不同年代引进的欧洲产品，虽各有技术特点， 但总的器体形状都是相同的，都是在其下部设有 收集泥浆的锥体，应用将过滤与沉降相结合的基 本原理来设计开发增稠过滤设备，表 1 列举了几 种国内应用的增稠过滤器主要技术数据。
|
表 1 几种国内应用的增稠过滤器主要技术数据 |
通过上面关键数据的分析，可以看出该类设 备能够很好地应用在一碳汁增稠过滤上，呈现以 下几方面特点。
（1）增稠过滤设备单台面积与容积逐渐增大，可减少占地面积，更适应大型糖厂需要。
（2）滤芯结构从片式向蜡烛式方向发展，改善了过滤元件表面结构，进一步提高过滤效率。
（3）提高了进料压力、增加过滤速度。增大增稠过滤器的进料压力， 可带来过滤效能的提高，用下列经验公式能近似表示在 1.5 bar 与 0.5 bar压差下，过滤性能提高情况：V1.5/V0.5=1.9～0.02Fk[2]（Fk 过滤阻力系数是表示一碳汁过滤性 能的参数） 。
（4）增稠过滤器都可采用新型聚丙稀滤布， 能够保证一清质量。 其中 DDS 过滤系统质量最好， 在过滤中除采用位压过滤外，还将吸滤后滤清汁 回头，再经增稠器过滤，达到一清汁中不溶物含 量只有 2～5 mg/L 水平。
（5）DDS 与蜡烛式增稠过滤器都是依靠滤液 流动力进行反洗卸泥的，反洗效果好、过滤周器 短、过滤速度更快，对自动化控制设备要求更高。
（6）几种设备增稠系数都是在 5 倍左右，所 排出增稠泥汁浓度都可达到 250 g/L。
欧洲大型甜菜糖厂一碳汁过滤都是采用分汁 过滤，基本设备组合是增稠过滤器加全自动压滤机，只是在应用方法上略有差别。下面具体分析 国外某糖厂采用 GP 增稠过滤与全自动压滤机洗 泥的一碳汁过滤系统。
所用设备：GP 增稠过滤器，过滤面积 100 m2， 尼龙 X/C4/7S 滤布，连续排泥；全自动压滤机，过滤面积： 128 m2， 板数 75， 滤板规格 1000×1000 mm，滤饼厚度：30 mm，滤饼重量 3050 kg（含固 形物 62％） 。
碳汁特性：碳酸法清净，预灰加灰量：0.4 ％（对糖汁） ，主灰加灰量 1.0％（对糖汁） ，一 碳汁 Fk 为 4/5.5～9/9.75。
GP 增稠器运行情况：一个过滤周期 15 min， 进汁 12.5 min、侧排 2.5 min、底排按照浓度控 制连续排放。过滤糖汁量与最后进料压力有关， 在最后进料压力 1.4 bar 时， 处理糖汁量 65 m3/h；在最后进料压力 2.2 bar 时， 处理糖汁量 80 m3/h。
压滤机运行情况：过滤泥汁温度 85℃，最大 过滤压力 4 bar，增稠泥汁浓度 350 g/L，进料时 间 8 min，整个过滤周期 30 min。
4500 t/d 甜菜糖厂主要物料参数：一碳汁流 量 240 m3/h、 浓度 33.6 g/L、 一清汁流量 224 m3/h、 底排泥浆 16 m3/h、侧排汁流量 225 m3/h；压滤机 进料 26.6 m3/h、浓度 350 g/L、洗水总流量 11.3 m3/h、滤泥量 12.5 t/h、含固率 65％。工艺过程 参数与设备应用状况如图 5 所示。
|
图 5 GP 增稠与全自动压滤机洗泥工艺流程图 |
对于碳酸法制糖生产要求要有高质量的一清 汁，它是保证后续以至成品质量的基础，只有采 用高标准的设备才能提供可靠保障。对一碳汁的 过滤性能一般是采用过滤阻力系数 Fk 值来衡量 其工艺性能。要获得高质量一清汁除要应用先进 增稠过滤设备外，还要求清净系统中石灰窑有一 定的后备能力，以减少一碳汁碱度偏高、加灰量 不足等问题出现， 这些因素都将造成 Fk 值偏高过 滤性能明显下降。如果经常出现这样情况，将被 迫采取一些措施，如大量更换滤布、减少加工量、 降低增稠系数等，所以合理的过滤设备备用无疑 是必须的。
增稠过滤是以滤布为介质才能完成过滤任 务，滤布选择要有严格的要求，还要求泥浆过滤 的压滤机在进料压力控制上采用变频控制技术， 因为开始过滤时清汁质量有些混浊，必须逐步增 加过滤压力，以保证过滤质量。
滤泥的糖分损失是过滤中非常重要的因素。 应用全自动压滤机过滤增稠后泥浆、滤泥的糖分 损失非常稳定，几乎完全取决于泥汁过滤性能。 过滤性能良好的泥汁很容易让洗水透入，有充分 的时间来顺畅的洗脱滤泥颗粒间的糖分。采用增 稠加全自动压滤机洗泥的分汁过滤系统，由于可 在泥汁底排桶内通入一定量的洗水，改变了泥浆 粘度，提高了过滤性能，在压滤脱水时能够降低 滤泥中糖分。
通过增稠过滤器后泥浆浓度得到提高，全自 动压滤机效率会充分发挥。对于相同加工量的一 碳汁，采用全汁过滤要用 5 台设备，采用增稠工 艺可用 1 台设备完成，具体参数和工艺效果见表 2。
|
|
表 2 一碳全汁过滤与分汁过滤采用不同设备效果 |
在制糖厂生产过滤工序中有多种增稠设备可 供选择，可根据所要过滤的介质情况，设计增稠 过滤设备结构，以便最好地发挥设备效能。应用 增稠过滤设备与全自动隔膜压滤机组成分汁过滤 系统，可全面提高设备效率，保证过滤质量，满 足不断发展的糖业需要。
| [1] | 刘恭新,王琳,王兆强,等.甘蔗碳法糖厂过滤技术方案探讨[J]. 甘蔗糖业,2009(2):31-36. ( 1)
|
| [2] | 康司坦丁.伏可夫(匈).制糖生产中甜菜的物理与化学[M]. (1)
|