黃 程，李廣寧，朱延光，姚曉麥

（1.廣西農(nóng)墾糖業(yè)集團金光制糖有限公司，廣西 南寧 530042；2.廣西大學糖業(yè)工程技術(shù)研究中心，廣西 南寧 530007）

基于甘蔗壓榨過程優(yōu)化實現(xiàn)節(jié)能減排的工廠實踐

黃 程1，2，李廣寧1，朱延光2，姚曉麥2

（1.廣西農(nóng)墾糖業(yè)集團金光制糖有限公司，廣西 南寧 530042；2.廣西大學糖業(yè)工程技術(shù)研究中心，廣西 南寧 530007）

針對甘蔗糖廠普遍存在的壓榨機組負荷大、穩(wěn)定性及安全性差等問題，結(jié)合“壓榨節(jié)電、蒸發(fā)節(jié)汽”以及“制糖過程自動化和信息化有機融合”的行業(yè)發(fā)展要求，構(gòu)建與研發(fā)節(jié)能型甘蔗壓榨優(yōu)化控制系統(tǒng)并進行產(chǎn)業(yè)化應用。連續(xù)兩個榨季的工廠實踐表明，通過優(yōu)化壓榨機組的裝嵌參數(shù)、精確控制壓榨過程的運行可以有效降低蔗渣水分和蔗渣轉(zhuǎn)光度，有利于提高抽出率。

甘蔗壓榨；節(jié)能減排；過程優(yōu)化；自動控制

壓榨工段作為甘蔗糖廠第一個操作單元，其效能的發(fā)揮直接影響全廠均衡生產(chǎn)，原料蔗供應及“高糖高榨”的要求不可避免造成榨量的波動，由于壓榨理論及壓榨裝備研發(fā)的相對滯后，甘蔗糖廠壓榨系統(tǒng)長期以來并沒得到基本的改善，耗能高、穩(wěn)定性差和對榨量波動適應性弱是甘蔗壓榨工段長期以來面臨的技術(shù)難題。此外，壓榨車間副產(chǎn)物蔗渣的水分及轉(zhuǎn)光度是評價到糖廠節(jié)能減排效果的重要指標。

提高糖廠壓榨機組對榨量波動的適應性、降低蔗渣水分及蔗渣轉(zhuǎn)光度是目前糖廠壓榨工段急需要改進的重點工作?；趬赫C組管理經(jīng)驗的總結(jié)和甘蔗壓榨理論的新成果，以及實驗室對相關(guān)樣品的檢測分析，自2014/2015年榨季開始，在廣西農(nóng)墾糖業(yè)集團金光制糖有限公司開展技術(shù)攻關(guān)，構(gòu)建“甘蔗壓榨優(yōu)化控制系統(tǒng)”并進行工廠實踐。

1 甘蔗壓榨優(yōu)化控制系統(tǒng)的構(gòu)建

針對蔗料入轆不暢導致壓榨機過榨波動，通過優(yōu)化壓榨機裝嵌參數(shù)，實現(xiàn)蔗料強制入轆。通過選擇適當?shù)墓ぷ鏖_口值與工作開口比，合理分配其前、后輥的壓力，促使蔗料入轆順利，頂輥易于升降自如。第一、二座壓榨機選擇使用小工作開口比值，以增大前輥蔗料壓力，讓前輥多排汁；第三座壓榨機起承上啟下的作用，適合用中等的工作開口比值，目的是讓前面兩座榨干使后面兩座榨機入轆順利；第四、五座壓榨機選擇使用大工作開口比值，以強化后輥壓榨和排汁，在保證前輥排汁良好的前提下通過合理的底梳通道讓后輥順利入轆，從而降低蔗渣水分。在榨輥的安排方面，前輥使用排汁溝排汁，開一齒一溝，頂輥使用藕筒滾，后輥則選擇混合方式（前兩座榨機使用藕筒輥，后面的榨機使用一般榨輥），以保障前兩座榨機盡可能多排汁，并兼顧后續(xù)榨機后輥的安全強度。

為了實現(xiàn)對壓榨過程運行的精確控制，基于DCS控制系統(tǒng)的構(gòu)建及控制模型優(yōu)化，實現(xiàn)壓榨過程自動化和信息化的高度融合、管控一體。根據(jù)喂料槽中物料的狀態(tài)來自動調(diào)節(jié)直流電機的轉(zhuǎn)速使壓榨過程安全高效，并獲得足夠的喂料推力。通過頂輥升高量、壓榨機電機電流等操作參數(shù)的自動匹配，以保證壓榨機列在榨量波動的情況下能高效運行。

2 工廠實際應用與數(shù)據(jù)分析

2014年檢修期在廣西金光制糖有限公司實施安裝，2014/2015年榨季開始投入使用，并取代壓榨車間原有控制系統(tǒng)，經(jīng)過2014/2015年、2015/2016年兩個榨季的并線使用，壓榨優(yōu)化控制系統(tǒng)運行平穩(wěn)。

壓榨優(yōu)化控制系統(tǒng)應用前后，蔗渣水分與蔗渣轉(zhuǎn)光度的變化情況可以通過2014年、2015年和2016年同時段的檢測化驗數(shù)據(jù)進行比較（見表1）。

續(xù)表1

由表1可看出：2014/2015年榨季和2015/2016年榨季，由于壓榨優(yōu)化控制系統(tǒng)投入使用，同時段的蔗渣水分與蔗渣轉(zhuǎn)光度呈下降狀態(tài)，平均值由使用前的47.07%、2.19分別降至46.63%、1.98和46.23%、1.84。

通過對蔗渣水分與蔗渣轉(zhuǎn)光度在同時段的波動分析，也可以看出，壓榨優(yōu)化控制系統(tǒng)的使用，蔗渣水分與蔗渣轉(zhuǎn)光度的波動變化情況見圖1和圖2。

圖1 壓榨優(yōu)化控制系統(tǒng)使用前后蔗渣水分波動狀態(tài)

從圖1、圖2可以看出在同時段，壓榨優(yōu)化控制系統(tǒng)投入使用后的2014/2015年榨季、2015/2016年榨季，蔗渣水分及蔗渣轉(zhuǎn)光度波動幅度都比投入使用前的2013/2014年榨季有所收斂，蔗渣水分及轉(zhuǎn)光度較低，并且呈現(xiàn)逐年下降趨勢，表明壓榨優(yōu)化控制系統(tǒng)的使用對蔗渣水分和蔗渣轉(zhuǎn)光度的控制有效且穩(wěn)定。

圖2 壓榨優(yōu)化控制系統(tǒng)使用前后蔗渣轉(zhuǎn)光度波動狀態(tài)

3 結(jié)論

甘蔗壓榨優(yōu)化控制系統(tǒng)在廣西農(nóng)墾糖業(yè)集團金光制糖有限公司連續(xù)兩個榨季的實踐表明，通過優(yōu)化壓榨機列的裝嵌參數(shù)，使榨機橫向推力減小、從向升力增大、頂輥起升靈活自如，可以充分發(fā)揮榨機油壓，實現(xiàn)平穩(wěn)過榨，為自動化控制系統(tǒng)的實施提供必要基礎(chǔ)；通過DCS控制系統(tǒng)的構(gòu)建及控制模型優(yōu)化，根據(jù)喂料槽中物料的狀態(tài)來自動調(diào)節(jié)直流電機的轉(zhuǎn)速的控制形式可以使壓榨過程安全高效，并有效降低蔗渣水分和蔗渣轉(zhuǎn)光度，有利于提高抽出率，節(jié)能潛力明顯。

甘蔗壓榨優(yōu)化控制系統(tǒng)主要是基于優(yōu)化壓榨機組的裝嵌參數(shù)、精確控制壓榨過程的運行實現(xiàn)的，工廠實踐表明，傳統(tǒng)的壓榨理論所提倡的通過高壓、高形變獲得較好的糖分抽出存在局限性，可以通過優(yōu)化裝嵌參數(shù)和精確控制壓榨過程實現(xiàn)傳統(tǒng)壓榨機組升級，達到較好的節(jié)能減排效果，可以為提高甘蔗糖廠壓榨抽出率、減少動力消耗、實現(xiàn)“節(jié)能、增效、安全”的運行模式提供有效途徑。

TS243.1

B

2095-820X（2016）01-04

2016-02-22

廣西科技攻關(guān)重大項目（桂科重14122003-1），南寧市科技攻關(guān)項目（20131077）