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，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難題。此外，壓榨車間副產(chǎn)物蔗渣的水分及轉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光度是目前糖廠壓榨工段急需要改進的重點工作。基于壓榨機組管理經(jīng)驗的總結和甘蔗壓榨理論的新成果，以及實驗室對相關樣品的檢測分析，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攻關，構建“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)使用前后蔗渣轉光度波動狀態(tài)

3 結論

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；通過DCS控制系統(tǒng)的構建及控制模型優(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

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