進廠原料甘蔗自卸除雜多功能一體機的應用

張 譽，韋紅橋，楊 宏，馬 步，蒙廣全，李建山，羅國高，張志偉，林以宋，黃 程

（1.廣西南寧博斯特機械有限公司，廣西 南寧 530022；2.廣西農墾糖業(yè)集團金光制糖有限公司，廣西 南寧 530042）

進廠原料甘蔗自卸除雜多功能一體機的應用

張 譽1，韋紅橋2，楊 宏2，馬 步2，蒙廣全2，李建山1，羅國高1，張志偉2，林以宋2，黃 程2

（1.廣西南寧博斯特機械有限公司，廣西 南寧 530022；2.廣西農墾糖業(yè)集團金光制糖有限公司，廣西 南寧 530042）

針對進廠甘蔗從人工收獲轉向機械收獲方式的改變，糖廠如何應對機械收獲蔗料形態(tài)的改變（從整桿到切斷式）和夾雜物大幅增加的問題。介紹了甘蔗自卸除雜多功能一體機在2015/2016年榨季使用的情況，較好地解決了接納切斷式蔗料和夾雜物清除問題。

甘蔗機械收獲；自動卸料；除雜

0 前言

從2014年起廣西大規(guī)模推進500萬畝“雙高”基地建設，要實現甘蔗生產機械化。這是廣西甘蔗生產從落后的小農經濟生產方式向現代化農業(yè)規(guī)模化經營方式的戰(zhàn)略轉變，是廣西糖業(yè)可持續(xù)發(fā)展的根本保證。

面對生產方式發(fā)生根本性的改變，特別是甘蔗收獲機械化，將會出現一系列的新問題，如不采取有效的應對措施，將嚴重阻礙甘蔗生產機械化的進程。

1 問題的提出

盡管機械收獲能數十倍、甚至上百倍大幅度提高甘蔗收獲的效率，解決當前農村青壯年勞動力嚴重缺失、收獲成本過高的問題。但是，也相應出現了一系列的問題，其中有兩個大問題，一是機械收獲的原料甘蔗夾雜物（蔗葉、蔗梢、根須和泥土等）將大幅度增加，過多的夾雜物對制糖生產會帶來一系列的問題，這是糖廠最為擔心的。二是目前糖廠的原料蔗運輸方式和甘蔗堆場的設備配置、布置形式不適用機械收獲的運輸模式和原料蔗（切斷式）的接納方式。

2 夾雜物對制糖生產的影響

機械收獲進廠的甘蔗蔗料中，帶來大量的蔗葉、蔗梢、泥土和小石子。其中纖維性的夾雜物在提汁（壓榨）和清凈過程中會從蔗料及混合汁中吸收蔗糖分，增加了糖分的損失。而非纖維性的夾雜物，如泥土、小石子，會損壞蔗刀機、壓榨機，加大其磨損量，縮短設備的壽命。泥土還會隨蔗渣進入鍋爐，堆積在爐排上，影響燃燒工況，降低鍋爐出力和熱效率。夾雜物的大量存在也加大了工廠的生產負荷，擠占了壓榨量，增大了沉淀池的泥汁量，增加了廢蜜產率，并在一定程度上影響了產品的質量［1］。

3 機械收獲切斷式蔗料糖廠現有設備的配置無法接納

現有甘蔗收獲裝車及卸蔗方式。

第一，人工砍蔗、人工裝車

砍收的原料甘蔗夾雜物在1%以下，泥沙和小石塊基本上沒有。但工效低，每人每天收獲量為0.6～0.8噸，每噸人工費用為120～150元。

第二，人工砍蔗、抓蔗機裝車

抓蔗機抓甘蔗會帶有較多的泥土和小石子，含雜率在2%左右。

第三，整桿機械收獲，裝車為兩種形式，一是砍下后，經田間網車收集，直接卸到公路上的裝蔗車內；另一種是經小型轉運車推集在田頭，再由抓蔗機抓蔗裝車，帶有的泥土和小石子（直徑在20～50mm）較多，夾雜物在5～20%。

第四，切斷式機械收獲，蔗莖已被切斷成20～30cm蔗段，直接卸在跟隨的田間網車中，再自卸到停在公路上的運蔗車內。這種方式是今后發(fā)展的方向。

上述4種收獲方式，第一至第三種由于砍下的甘蔗是整桿式的，可在運蔗車內預先放置鋼絲繩或捆鏈，運至糖廠的蔗場，用吊車勾住鋼絲繩（或捆鏈）卸在喂蔗臺或存放在蔗場內。而第四種切斷式蔗料不能使用捆綁方式，運蔗車一定要使用自卸式翻斗車，否則無法卸料。用翻斗車增加了運蔗車的購置成本，減少了裝載量，使運輸成本增高。為此，國內有個別糖廠在輸蔗槽旁設置了翻轉平臺，使運蔗車傾斜后蔗料從車后面卸到蔗槽。

4 國內外甘蔗除雜工藝裝備

4.1 固定篩網除雜裝置

篩網式除雜機主要由篩網和支架組成，網面與水平面形成相應的角度，當甘蔗在篩網面上滑動時，壓于蔗層底部的顆粒較小的泥沙會順著網孔向下掉落。

該設備的優(yōu)點是：結構簡單，制造成本低。

該設備的缺點是：一是除泥量少。篩網式除雜屬于被動式除雜，只有顆粒較小且在蔗層底部的泥沙才有可能掉落，最多能除10%左右的泥沙，稍微大塊一些的石頭只能沿著網面滑動而除不掉，效果不夠理想。二是易堵塞。由于是靜態(tài)網孔，泥沙容易堵塞網孔，特別是遇到陰雨潮濕的天氣，泥沙粘性都比較大，更容易堵塞網孔。三是不易清潔。當篩網堵塞后只能停機靠人工清潔網孔，費時費力，增加人工成本。四是葉子無法去除，須另采用鼓風裝置收集。

這種處理方式對于柬埔寨、泰國等地較為適用，因為東南亞國家榨季均是旱季，但對廣西、廣東、云南榨季多雨地區(qū)這種除雜方式不適合。

4.2 柵欄加刮板式除雜裝置

柵欄加刮板式除雜機主要由柵欄網、刮板、機架、動力源等組成。柵欄網面與水平面的夾角可正可負，亦可平行。當蔗料在刮板的推動下在柵欄網面上滑動時，顆粒較小的泥沙會順著間隙向下掉落，從而達到除泥的效果。

圖2 泰國某糖廠除雜裝置

圖3 國內某糖廠除雜裝置

柵欄加刮板式除雜機的優(yōu)點有：一是結構簡單，制造成本低。二是加入動力源，輸送甘蔗速度可控，可以充當喂蔗臺使用。三是柵欄網面與水平面夾角可正可負，設備安裝受場地限制小。

柵欄加刮板式除雜機的缺點：柵欄加刮板式除雜機相當于篩網式除雜機的升級版，加裝了動力部分和刮板，使甘蔗能夠平穩(wěn)輸送和除掉部分泥沙，但是它仍然屬于被動式除泥，因為柵欄組成的網狀仍屬于靜態(tài)網，網孔的大小固定，所以仍然存在除泥量少、易堵塞、不易清潔等缺點。適合榨季干旱地區(qū)使用。

4.3 固定篩網+水洗式除泥裝置

固定篩網+水洗式除泥主要是由篩網、輸蔗鏈及相應的噴洗裝置組成，篩網與水平面形成一定的角度，當甘蔗在輸蔗鏈的推動下自下而上移動，夾在甘蔗中的泥沙在高壓水的沖洗下從篩網孔排除，該工藝主要是針對非洲火燒甘蔗的處理。

該設備的優(yōu)點：一是結構簡單，除泥量較多。二是具有喂蔗功能。

缺點：一是需要配置水洗循環(huán)池及抓斗式行車，循環(huán)水泵等附屬設備，投資大。二是現場環(huán)境惡劣，生產運行時無法清除掉落于網下的甘蔗及蔗葉等雜物。三是甘蔗易受到雜菌感染，糖分轉化損失大。四是需要對污水進行處理。

圖4 非洲某糖廠水洗式篩網除雜裝置

5 自卸除雜多功能一體機的應用

廣西南寧博斯特機械有限公司憑借自身力量及與國外相關企業(yè)聯(lián)合的優(yōu)勢，借鑒國內外甘蔗、甜菜的除雜技術，經過不斷的努力和改進，研發(fā)出適合中國南方榨季雨水偏多的甘蔗高效除雜裝備，即BOST甘蔗自卸輥式除雜篩分生產線。其性能大大優(yōu)于傳統(tǒng)的被動式除雜方式，同時結合甘蔗車輛自卸平臺，于2015/2016年榨季在金光制糖公司安裝使用，從提高產糖率、提高產品質量、減少設備磨損、降低人工成本、提高鍋爐燃燒熱效率等五個方面起到“一舉五得”的作用。

甘蔗自卸除雜一體機（如圖5）主要由液壓自卸翻轉平臺、鏈板輸蔗機、拋散機、除雜輥齒、接泥斗和相應的提升機及刮板式輸蔗機組成。具有卸蔗、除雜、喂蔗三大功能。

圖5 甘蔗自卸除雜一體機

輥式除雜裝置機（如圖6）的結構主要由輥軸、輥齒、支架、動力源等組成。滾齒均勻的裝配在轉動軸上，相鄰軸上的齒片交叉排布并留有一定的間隙，從而形成了有規(guī)律S形網狀，相當于一個動態(tài)網。每根輥均能按相同的方向勻速轉動，當甘蔗受到拋散機的拋擲，落到除泥機上面時就會沿輥的線速度方向輸送，而蔗葉、泥沙等夾雜物會沿S形網孔掉落，從而達到甘蔗輸送除雜的效果。

輥式除雜機的優(yōu)點：

第一，主動除雜。是一種更高效除掉蔗料中夾雜物的方法。這是因為首先每根輥都是同向轉動的，相當于形成了一個動態(tài)的篩網，落入網縫內的泥沙和石子很容易被碾碎成小的顆粒并掉落。其次，相鄰輥間會有一個最高點和一個最低點，當甘蔗落在上面時會形成波浪式的形態(tài)向前輸送，有利于蔗料上的泥沙脫落。最后，齒片上有特殊的齒形，在不損傷蔗莖表皮的前提下能刮掉蔗莖上的泥沙和蔗葉。

圖6 輥式除雜裝置

圖7 運蔗車駛上翻臺

圖8 翻臺將蔗車傾斜卸料

圖9 蔗料通過除雜輥列

圖10 夾雜物通過皮帶輸送裝車

第二，不堵塞。由于是一個動態(tài)網狀，落入網縫中的大泥塊和小石塊會被鉸碎（如圖6），并且相臨輥上的齒片有相互刮削形成了自清潔作用。

第三，不破壞甘蔗表皮和有效防止蔗段掉落。輥間的間隙及輥齒的設計能在大量輸送甘蔗的同時可防止直徑10mm以上的甘蔗掉下去。

第四，可以針對田間地頭機械抓蔗帶來的大小為30～50mm石塊、泥塊，進而夾碎成小于10mm的塊狀并排除出去，解決了壓榨設備受到的砂石沖擊帶來的磨損。

第五，不會被鏈條、砍蔗刀、鐵器等異物卡死。

第六，對人工收割和機械收割的甘蔗（長度為20～300厘米的甘蔗）均同樣適應。

6 多功能一體機實際運用的效果

多功能自卸除雜一體機于2015/2016年榨季在金光制糖有限公司投入使用，設備運行平穩(wěn)，除雜效果明顯，減輕了夾雜物對生產的不利影響。

金光糖廠壓榨車間有兩條生產線，1#線備置有除雜裝置，處理甘蔗能力為170～180噸/時，2#線未備置除雜裝置，處理甘蔗能力為150～160噸/時。

6.1 撕解機蔗刀磨損量小

圖11 已使用除雜機的1#線撕解機蔗刀磨損情況

圖12 未使用除雜機的2#線撕解機蔗刀磨損情況

表1 1#和2#撕解機蔗刀磨損情況對比表

撕解機的蔗刀磨損量大會使撕解機的電流增大，容易引起撕解機跳閘。蔗刀磨損后只能等到甘蔗槽空槽后才有機會進行補焊維修。蔗刀磨損后會使甘蔗的破碎度下降，降低壓榨抽出率。

6.2 榨輥磨損量明顯減少

壓榨車間1#線的榨輥磨損量較小，由于榨輥齒面堆焊有硬質合金，基本上未見有明顯的磨損，見圖11、13。2#線（未安裝除泥裝置）的榨輥則出現明顯的磨損，有的榨輥甚至出現崩齒的現象，見圖12、14。

6.3 提高產糖率和產品質量，為進廠原料蔗的扣雜率提供依據

目前，壓榨1#線每個班可排除出雜物3卡車，按每車3.5噸計，約10噸雜質（下雨天會更多），每天可排出約30噸泥土、砂、石塊、麻繩、蔗葉和少量的碎蔗。工廠可參照此數據確定進廠原料蔗的扣雜比率。

隨之換來的是制煉環(huán)節(jié)的濾泥量明顯減少、沉降系統(tǒng)效率明顯提高，為糖廠挽回糖分損失、提高產品質量起到很好的效果，據估計，每天可減少經濟損失約2.5萬元。

圖13 1#（有除雜裝置）的榨輥輥面完好

圖14 2#（無除雜裝置）的榨輥輥面崩缺磨損嚴重

6.4 降低耗材成本和人工成本

甘蔗裝卸方式不再使用吊具（鋼絲繩或鏈條），為生產節(jié)約了成本。同時使用甘蔗自卸除雜機后，蔗場喂蔗工、蔗場工、吊車工等員工可大為減少。

表2 使用甘蔗自卸除雜機前后蔗場用工人數對比表

據估計，公司每年因為減少喂蔗工、吊車工及蔗場工員工開支，加上減少鏈條及吊車的維護費用每個榨季可節(jié)約近百萬元。

［1］ 鈕公藩.甘蔗機械收獲對進廠原料蔗品質影響問題的探討.廣西糖業(yè).2015（3）：45.

S566．109．2

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