蔗髓壓縮脫水實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、甘蔗渣是制糖生產(chǎn)的主要副產(chǎn)品之一，是一種高纖維含量的可再生資源，其產(chǎn)量巨大、價(jià)格低廉、來(lái)源集中，用途十分廣泛。我國(guó)糖廠的大部分蔗渣主要作為燃料入爐燃燒，剩余的蔗渣打包出廠，多用于紙漿造紙，故多數(shù)糖廠選擇先對(duì)蔗渣進(jìn)行除髓處理，將蔗髓作為入爐燃料，不足部分用壓榨蔗渣補(bǔ)充，除髓蔗渣則打包出售。隨著我國(guó)糖廠節(jié)能減排技術(shù)的不斷進(jìn)步，制糖生產(chǎn)標(biāo)煤耗的先進(jìn)水平已降到4％以下，蔗渣打包率超過(guò)11％，故糖廠只需燃燒蔗髓便可滿足制糖生產(chǎn)的動(dòng)力需求。蔗渣含水

2、分約為50％，經(jīng)除髓處理后得到的蔗髓含水率也仍較高，入爐燃燒會(huì)影響鍋爐的熱效率，并且不利于長(zhǎng)期保存，由此可見(jiàn)，對(duì)蔗髓進(jìn)行脫水處理十分有必要。
　　脫水方式可分為熱力干燥和機(jī)械脫水。長(zhǎng)期以來(lái)，人們對(duì)利用煙道氣干燥蔗渣技術(shù)進(jìn)行了深入研究，并取得了一定成果，但蔗渣的機(jī)械脫水仍鮮有研究。壓縮脫水是在常溫條件下，通過(guò)機(jī)械壓縮的方式迫使蔗髓中所含水分以液態(tài)形式排出。這種脫水工藝能基本保持物料本身性質(zhì)，脫水效果較好，且能耗較少。本文開(kāi)展采用壓縮

3、脫水工藝對(duì)蔗髓進(jìn)行脫水實(shí)驗(yàn)研究，首先對(duì)蔗髓的顆粒特性、壓縮特性以及滲透流動(dòng)阻力特性進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，以評(píng)估蔗髓機(jī)械壓縮脫水的可行性，再開(kāi)展蔗髓壓縮脫水實(shí)驗(yàn)，探究蔗髓壓縮脫水過(guò)程所呈現(xiàn)的規(guī)律，以為蔗髓機(jī)械脫水實(shí)施的技術(shù)方案、工藝方法等提供重要參考，為其工業(yè)應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。具體研究?jī)?nèi)容和結(jié)果如下:
　　1.對(duì)除髓蔗渣和蔗髓進(jìn)行工業(yè)分析，分析結(jié)果:蔗髓的空氣干燥基水分是除髓蔗渣的2.4倍，蔗髓的灰分是除髓蔗渣的2.0倍，揮發(fā)分和固定碳的含量均

4、略低于除髓蔗渣。對(duì)蔗渣和蔗髓進(jìn)行進(jìn)行顆粒分析得出，蔗渣和蔗髓顆粒的形狀各異，大小不一，多為細(xì)長(zhǎng)條狀。蔗髓顆粒比蔗渣小得多，蔗渣中粒徑在1.5-4.0cm之間的顆粒占71.9％，而蔗髓中粒徑在0.3～3.2mm之間的顆粒占多數(shù)，質(zhì)量百分?jǐn)?shù)在84％以上，粒徑大于3.2mm的顆粒僅占蔗髓的5.3％。
　　2.利用改裝后的蔗髓壓縮裝置分別對(duì)入爐蔗髓和不同粒徑蔗髓進(jìn)行壓縮實(shí)驗(yàn)，研究壓力和粒徑對(duì)蔗髓壓縮密度的影響，考察蔗髓的壓縮特性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果

5、表明，在實(shí)驗(yàn)壓力范圍內(nèi)，蔗髓的壓縮密度隨著蔗髓所受壓力的增加呈指數(shù)關(guān)系增大;在相同壓力下，蔗髓的壓縮密度隨著粒徑的增大而減小;入爐蔗髓的壓縮密度df隨壓力P的變化規(guī)律為:df=1173.9P0.0303;不同粒徑d蔗髓的壓縮密度df隨壓力P的變化規(guī)律為:df=1177.7d0.012P0.0361。
　　3.利用自行設(shè)計(jì)組裝的蔗髓流動(dòng)阻力測(cè)定裝置進(jìn)行蔗髓滲透流動(dòng)阻力特性實(shí)驗(yàn)研究，通過(guò)測(cè)定流體通過(guò)不同粒徑和孔隙率蔗髓的流速，研究流體

6、通過(guò)蔗髓介質(zhì)的流動(dòng)阻力特性，結(jié)果表明:其他條件一定時(shí)，流體通過(guò)蔗髓的流速隨著水壓的增大而增大;在相同的水壓和蔗髓孔隙率下，蔗髓的粒徑越小，流體的流速越小，即流體流動(dòng)阻力越大;在水壓和蔗髓粒徑一定時(shí)，蔗髓的孔隙率越大，流體的流動(dòng)阻力越小，流動(dòng)速度越大;流體在不同壓力降△P/L下通過(guò)不同粒徑d和孔隙率ε蔗髓介質(zhì)的滲流方程為:u=0.000282d0.474ε3.315△P/L。
　　4.以活塞壓力和蔗髓粒徑為因素進(jìn)行蔗髓壓縮脫水實(shí)驗(yàn)，

7、考察二者對(duì)蔗髓脫水效果的影響，蔗髓的脫水效果通過(guò)最終含水率和脫水速率兩方面表現(xiàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在實(shí)驗(yàn)壓力范圍內(nèi)，隨著活塞壓力的增加，蔗髓的最終含水率呈降低趨勢(shì)，壓力小于6MPa時(shí)，含水率隨著壓力的增加顯著降低，6～10MPa之間，含水率降低的趨勢(shì)相對(duì)平緩，10MPa之后，含水率又出現(xiàn)明顯的下降趨勢(shì);在壓力一定時(shí)，蔗髓的最終含水率隨著蔗髓粒徑的增大而增大，粒徑小于1.125mm時(shí)，含水率隨著粒徑的增大呈快速增大的趨勢(shì)，粒度大于1.125m

8、m后，含水率的增大趨勢(shì)相對(duì)減緩;在壓縮脫水過(guò)程中，不同粒徑d蔗髓的最終含水率W隨壓力P變化的擬合方程為:W=0.57d0.0699P-0.1848。一定壓力下，蔗髓的脫水速率隨著時(shí)間的增加而降低，可分為快速下降和緩慢下降兩個(gè)階段，分界點(diǎn)在50s左右，在小于50s時(shí)，脫水速率幾近垂直下降，50s之后，脫水速率下降趨勢(shì)逐漸平緩，200s后，接近水平;相同時(shí)間內(nèi)，壓力越大蔗髓的脫水速率越大，且隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，差異逐漸減小;蔗髓的粒徑越小，相同