DDGS用大型卧螺离心机的设计与应用

2008/10/7/15:32 来源：生意社

1引言

DDGS是酒精生产过程中的一种高价值副产品。在DDGS制作工艺中，酒精糟液分离是该工艺环境中的一道关键工序，分离效果的好坏直接关系到厂家对DDGS成本的控制。基于卧螺离心机在机械性能、占地面积、设备费用、维护费用、劳务费用、对环境的影响、生产能力等方面的突出优点，国内越来越多的酒精厂家将卧螺离心机作为酒精糟处理的首选设备，特别是1990年后，国内20万吨、50万吨酒精企业在酒精糟分离中选用大型卧式螺旋卸料沉降离心机所取得的成功，更加进一步奠定了卧螺离心机在国内酒精糟分离中的地位。

本文介绍我厂为山东济宁九九有限公司2001年投产的年产50万吨酒精装置研制的卧螺离心机的结构设计和试验结果。

2酒槽醪液分离原理及理化参数

用卧螺离心机使酒糟醪液中的不可溶固形物沉降和脱水，最终得到澄清的液相和较干的固相。

然而，不同的破碎方法，发酵工艺的差别，酒糟醪液中提取固形物的浓度和微粒大小也有差异。固形物浓度、颗粒大小和处理能力直接影响到卧螺离心机的结构。山东济宁九九有限公司蒸馏工序产生的酒糟醪液参数见表1，生产工艺要求的分离效果见表2。

表1

点击此处查看全部新闻图片

3卧螺离心机的设计思路

3．1主要参数的确定

在酒糟醪液处理用卧螺离心机结构设计时，取得酒糟醪液的理化参数是至关重要的。根据表1理化参数和多年在酒糟醪液分离方面的研究和实践，要达到单机处理量50～6om3／h，需要大直径的卧螺离心机，根据我厂1997年研制开发的目前国产最大的DDGS用卧螺离心机LW720B型所取得的经验(该机在黑龙江肇东金玉公司已经平稳运行了4年，正常处理量为42m3／h)，初步确定卧螺离心机转鼓的结构形式(如图1所示)。

图1

点击此处查看全部新闻图片

设计中需要确定卧螺离心机的参数有：固体颗粒自由液面rl(m)；转鼓内壁半径r2(m)；直段转鼓沉降区长度Ll(m)；锥段转鼓沉降区长度L2(m)以及半锥角α(°)。

酒糟醪液自进料口进入沉降离心机后，液相沿转鼓轴向流动至溢流口处溢出转鼓，其中的固相粒子随液相轴向移动的同时还在离心力场作用下沿径向沉降，较细的粒子由于沉降速度较慢，沉降到转鼓壁所需时间较长，如果沉降区选取不合理，悬浮液进料量过大，轴向流速过快，使较细粒子在转鼓内的停留时间少于沉降所需时间，则细粒子将随液相溢出转鼓外而不能分离。这一点是卧螺离心机设计中所必须控制的，否则达不到设计的清液效果。由于微细粒子的沉降流态绝大多数为层流状态。故计算颗粒沉降所需时间可按斯托克斯沉降速度公式：

公式1

点击此处查看全部新闻图片

在酒糟醪液处理中可以近似认为颗粒随液体轴向运动过程中与液体之间无相对滑动，则颗粒的轴向速度与液体轴向速度相同，即：

公式2

点击此处查看全部新闻图片

按分离条件tl≤t2，因此要使细颗粒能充分沉降，必须有较高的分离因数Fr=ω2r／g和较长的沉降区。由分离因数公式可知，要提高分离因数，提高离心机转速是最有效的方法，然而对于大直径卧螺离心机来说，基于离心机材质和制造工艺，提高转速和增加转鼓长度都是不理想的，也是目前国内离心机生产厂家所不提倡的。因此只有研制新的结构。

3．2斜板复合型螺旋

为了提高处理能力和对颗粒的回收率，将卧螺离心机的螺旋设计为斜板复合型结构(见图2)，利用若干斜板造成若干个间隙的分离通道，从而达到良好的沉降效果。根据试验，采用斜板复合型结构可以将回收率提高20％。

3．3叶轮形螺旋出糟口

要提高处理能力，必须有合理的螺旋出料通道，使物料在短时间内能进入转鼓的沉降区，因此，将以往的圆柱形(图3)螺旋出料通道改为叶轮形(图4)，使螺旋出料无死角，迫使醪液在极短的时间内能变向和被提速，从而缩短其在螺旋腔体内的滞留时间，达到增加醪液通流量的效果。由于加速时间短，醪液将对出料通道产生很大的惯性摩擦力，必需对其表面进行强化处理或焊接耐磨材料(如硬质合金)，否则，出料通道会在较短的时间内被磨损。采用叶轮形螺旋出料1：3与相同通流截面的圆柱形和长方形出料口相比，产量可提高2o％。