甘蔗预处理的优化技术_S_T_INSKIP
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为了避免蔗料阻塞设备需要安装蔗刀，蔗刀可 以切碎整根甘蔗至合适的形态以方便蔗料进入重
收稿日期：2012－08-20
46
图1 采用重力给料撕裂机处理整根甘蔗的预处理设备装配图
Ｓ．Ｔ．ＩＮＳＫＩＰ等：甘蔗预处理的优化技术
荷式撕裂机。
典型的安装图如图1所示。
为获得均匀的预处理，在链板条表面至蔗层上
半部距离大约250mm处安装1号蔗刀。在蔗料从高
Fives Cail式撕裂机的锤子有六排（旋转直径为 1680mm）或八排（旋转直径为1900mm）的排列型式。 图6列出了当输蔗机蔗槽宽度一定时两种旋转直径 不一样的撕裂机的生产能力。
下方的直线表示转子直径为1680mm的撕裂机
图6 嵌入式撕裂机的理论生产能力
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Ｓ．Ｔ．ＩＮＳＫＩＰ等：甘蔗预处理的优化技术
Fives Cail公司。因为所有的结果是在非实验室条件下得出的，一些近似值可能是假定的，但他们都尽可能使前后数
据与结果一致。经过多年不断地发展和提高，研究结果表明，为了改善甘蔗预处理效果，工厂采用嵌入式撕裂机可以在
直接或间接方面上获得真正的经济效益，可以从减少安装费用、维修费用、能源消耗等方面看出嵌入式撕裂技术比传
摘 要：Fives Cail公司一直以来都在发展和提高甘蔗预处理技术以满足现代化糖厂和酒精厂的建设要求。工厂主要关
注的因素有投资、运行、能源、操作。Fives Cail在非洲、亚洲、美洲已经安装了超过30台的嵌入式撕裂机，且还在不断提
高和改善以增大甘蔗处理能力至825吨/小时，同时简化喂料鼓、转子、锤子、铁砧板的设计。嵌入式撕裂机预处理技术
甘蔗匀落机
30kW
重荷式撕裂机 45kW．h/t纤维
蔗槽宽度为2135mm的输蔗机，当甘蔗处理量为
400t/h （甘蔗纤维分 为15％） 时，总装机 功 率 为 4230kW。
2 对转刀
有几家厂商生产一种对转式甘蔗预处理设备，
可配备可旋转的锤子或蔗刀，还配有搓板。这些设
备可以安装在2号蔗刀处，以减少安装输蔗机的数
锤子厚度一般为55mm或60mm，低合金结构，钢 板最好是削减顺纹钢。锤子硬面末端的厚度应尽量 最小化至3mm，使硬面变成具有耐磨性的耐磨层。规 范的堆焊是取决于预期的操作条件（若蔗料中有过
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Ｓ．Ｔ．ＩＮＳＫＩＰ等：甘蔗预处理的优化技术
多的沙子或石块则采用不透光的堆焊材料）。Fives Cail式撕裂机的锤子一般重22公斤。锤子的预期寿 命取决于很多因素，但通常是14天。 4．5 铁砧板
嵌入式撕裂机可以处理或长或短 （任何比率） 或未经预处理的甘蔗，所以在嵌入式撕裂机前不需 要安装蔗刀。
撕裂机主要包括三个组件：喂料鼓，撕裂机转
子和铁砧板（见图3）。除了这些，还需要两个辅助设 备— ——梳理鼓和甘蔗匀落机（见图4）以确保撕裂机 和第一座压榨机入料均匀。 4．1 梳理鼓
梳理鼓的运行方向与甘蔗的输送方向相反，梳 理鼓包括两个部分。
转子和铁砧板入口之间的距离通常是40mm，可 根据铁砧板的出料侧调整距离使其达到要求。铁砧板 调整把还配备安全销以保护转子和网格以防止较大 的杂物通过撕裂机。铁砧板的弧度大约为75度。
4．6 匀落机 在输蔗机上已被破碎的蔗料是非常密集且湿
润的，这些蔗料主要集中在链条的头部，导致传送 带或者输蔗机入料不均匀。为了克服不均匀入料， 建议安装一台匀落机。匀落机可打散甘蔗层，减少 破碎甘蔗的密集程度，提高蔗料进入第一座压榨机 的均匀度。
的喂料鼓线速要比输蔗机的线速高以保证入料均 匀。 4．3 转子
撕裂机的转子有两种型式，一种是六排式另一 种是八排式。这两种类型的转子均由交替错开配置 的型面板构成。六排式的旋转直径为1680mm而八排 式的旋转直径为1900mm。图6列出了这两种类型的 转子的生产能力。所有转子的锤子都应该能承受 100％的全面负载。理想情况下使用优质不锈钢拉杆 和锤把可以延长转子预期寿命和增加转子强度。拉 杆通过液压拉紧装置收紧到特定的转矩评级。 4．4 锤子
当转子直径为1．9m时，频率为50 Hz和60 Hz的 电机都可以使转子在同步转速 （900r/min或1000r/ min）下运行而不需要齿轮减速。
当转子直径为1．68m时，转子可以在频率为60 Hz（88m/s）的 电 机 带 动 下 运 转 ，当 转 子 在 频 率 为 50 Hz（80m/s）的电机带动下运转时齿项速度稍微有所 降低但仍可获得良好的处理效果。采用涡轮机驱动 时最低的操作速度为90m/s。 4．9 性能
的理论生产能力，上方的直线表示转子直径为 1900mm的撕裂机的理论生产能力。这些数据是以甘 蔗纤维分为15％时计算得到的估计值。然而实际应 用时的安装应该根据各厂的实际情况而定。 4．8 齿顶速度
经计算将撕裂机的齿顶速度设定为88m/s～99m/ s，这个速度可以使甘蔗预处理和锤子寿命得到良好 平衡。
2013 年 6 月 第 2 期（总第 71 期）
文章编号：1007-4732（2013）02-07
广西蔗糖 GUANGXI SUGARCANE & CANESUGAR
NO.2, Jun. 2013
甘蔗预处理的优化技术
S．T．INSKIP1 麻少莹2 译
（1． 法孚糖机有限公司，英国；2． 广西大学轻工与食品工程学院，广西南宁 530004）
喂料鼓的旋转方向与甘蔗的输送方向相反，喂 料鼓将甘蔗投入转子中并将甘蔗压实避免整根甘 蔗卷入铁砧板中。喂料鼓将甘蔗缠结在输蔗机的板 带上，使蔗料密度增加到280kg/m3～350kg/m3。转动的 锤子可将整根甘蔗撕碎。蔗料能否有一个良好的角 度进入喂料鼓是很重要的。在满足要求的生产能力 下尽可能地降低输蔗机的运行速度使生产总量达 到最大。角度过大会使入料困难，引起鼓颤动，容易 导致驱动器和轴承达到最大负荷而过早失效。设定
统的甘蔗预处理设备有着明显的优越性。
关 键 词 ：甘蔗；嵌入式；预处理；撕裂机
中 图 分 类 号 ：TS243.1
文 献 标 识 码 ：B
前言
糖厂在探索如何提高生产效能时经常忽视甘 蔗预处理对生产的影响。无论是对实际生产还是糖 厂生产环境，甘蔗预处理是一个最重要的影响因素 之一。在提高糖厂产品总产量的方法中，提高甘蔗 预处理效果是最经济的方法之一。在压榨线上增加 额外的设备（设备成本约占设备总投资的60％，其中 包括人工费与交流变频器费用），可以把甘蔗破碎 度从75％提高到90％，提高生产能力与总抽出率，并 降低甘蔗渣的转光度。
图2 采用对转刀交替处理甘蔗的预处理装置
3 现代化糖厂与酒精厂的要求
工厂在设备方面要求具有以下优点： （1）减少能耗；（2）提高生产效率与生产能力； （3）减少故障停机时间；（4）减少维修时间与费用； （5）提高工厂生产效能；（6）减少成本
4 嵌入式撕裂机
上个世纪90年代，Fives Cail发明并安装了第一 台嵌入式撕裂机，随后撕裂机得到不断升级、改造， 从而进一步发展成为当前使用的撕裂机。
1 发展历程
自从20世纪60年代末重荷式撕裂机出现以后， 甘蔗预处理技术得到较少发展。为了达到甘蔗破碎 度90％的指标，一种典型的处理长条甘蔗的预处理 设备装配如下所示：
1台理平机（刀尖与链板的间隙为50mm）；1台重 型蔗刀 （2号蔗刀）（刀尖与链板的间隙为25mm）；一 台甘蔗匀落机；一台重荷式撕裂机。
6m的输蔗机位置进入7m的重荷式撕裂机前，部分已
经过处理的甘蔗先输送到2号（主要）输蔗机上，剩
余的甘蔗通过一系列重型蔗刀处理，此时破碎度达
到65％。
撕解的甘蔗被输送至第一座压榨机。为了保证
甘蔗破碎度超过90％，Fives Cail推荐的装机功率如
下：
பைடு நூலகம்1号蔗刀
11kW．h/t纤维
2号蔗刀
14kW．h/t纤维
从一些随机 选择的工厂 ，Fives Cail 的 技 术 人 员，Fives Cail的工程师可得到一些关于嵌入式撕裂 机生产性能的数据与结果（千瓦时/吨纤维·小时，如 图7所示。
图7 能源消耗与嵌入式撕裂机的生产能力的关系
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Ｓ．Ｔ．ＩＮＳＫＩＰ等：甘蔗预处理的优化技术
从这些图表可知，嵌入式撕裂机所需的装机功 率大约为40kW．h/t纤维。只有三家糖厂的安装功率 超过50kW．h/t纤维，大多数撕裂机的操作功率低于 设计功率的80％，操作功率和驱动负载低于或接近 设备的设计能力可以有效防止低效率的发生。 4．10 嵌入式撕裂机的优势
一种典型的安装形式如图5所示。
图5 采用嵌入式撕裂机的甘蔗预处理设备安装图
为使甘蔗预处理破碎度超过90％，所需安装功
率如下：
梳理鼓
75 kW
入料器
75 kW
撕裂机转子 7．5 kW．h/t甘蔗(50kW．h/t纤维，按
纤维分为15％计)
撕解机
30 kW
蔗槽宽度为2135mm的输蔗机，当甘蔗处理量为
400 t/h（甘蔗纤维分为15％）时，总装 机功率为3180kW。 4．7 生产能力
量，避免输蔗机占用太多空间。对转刀能切碎甘蔗
中的石块。但装机功率要有所提高，具体如下。
1号蔗刀
11kW．h/t纤维
甘蔗处理器
25kW．h/t纤维
重荷式撕裂机 45kW．h/t纤维
蔗槽宽度为2135mm的输蔗机，当甘蔗处理量为
400 t/h （甘蔗纤维分为15%） 时，总装机功率为
4860kW，设备组装结构图如图2所示。
主要包括两个设备：甘蔗理平机（或梳理鼓）和撕裂机，这两种设备可以实现简易安装，既可以在现有的甘蔗输蔗机上
安装又可以另外重新安装。它们的组件都是标准化的零部件。嵌入式撕裂机可以处理整根甘蔗、短甘蔗或者是两种长
度混合的甘蔗，还可以处理湿润的或含有很多沙子和石块的甘蔗。文中所有的结果都是直接来源于糖厂、官方途径、
收稿日期：2012－08-20
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图1 采用重力给料撕裂机处理整根甘蔗的预处理设备装配图
Ｓ．Ｔ．ＩＮＳＫＩＰ等：甘蔗预处理的优化技术
荷式撕裂机。
典型的安装图如图1所示。
为获得均匀的预处理，在链板条表面至蔗层上
半部距离大约250mm处安装1号蔗刀。在蔗料从高
Fives Cail式撕裂机的锤子有六排（旋转直径为 1680mm）或八排（旋转直径为1900mm）的排列型式。 图6列出了当输蔗机蔗槽宽度一定时两种旋转直径 不一样的撕裂机的生产能力。
下方的直线表示转子直径为1680mm的撕裂机
图6 嵌入式撕裂机的理论生产能力
49
Ｓ．Ｔ．ＩＮＳＫＩＰ等：甘蔗预处理的优化技术
Fives Cail公司。因为所有的结果是在非实验室条件下得出的，一些近似值可能是假定的，但他们都尽可能使前后数
据与结果一致。经过多年不断地发展和提高，研究结果表明，为了改善甘蔗预处理效果，工厂采用嵌入式撕裂机可以在
直接或间接方面上获得真正的经济效益，可以从减少安装费用、维修费用、能源消耗等方面看出嵌入式撕裂技术比传
摘 要：Fives Cail公司一直以来都在发展和提高甘蔗预处理技术以满足现代化糖厂和酒精厂的建设要求。工厂主要关
注的因素有投资、运行、能源、操作。Fives Cail在非洲、亚洲、美洲已经安装了超过30台的嵌入式撕裂机，且还在不断提
高和改善以增大甘蔗处理能力至825吨/小时，同时简化喂料鼓、转子、锤子、铁砧板的设计。嵌入式撕裂机预处理技术
甘蔗匀落机
30kW
重荷式撕裂机 45kW．h/t纤维
蔗槽宽度为2135mm的输蔗机，当甘蔗处理量为
400t/h （甘蔗纤维分 为15％） 时，总装机 功 率 为 4230kW。
2 对转刀
有几家厂商生产一种对转式甘蔗预处理设备，
可配备可旋转的锤子或蔗刀，还配有搓板。这些设
备可以安装在2号蔗刀处，以减少安装输蔗机的数
锤子厚度一般为55mm或60mm，低合金结构，钢 板最好是削减顺纹钢。锤子硬面末端的厚度应尽量 最小化至3mm，使硬面变成具有耐磨性的耐磨层。规 范的堆焊是取决于预期的操作条件（若蔗料中有过
48
Ｓ．Ｔ．ＩＮＳＫＩＰ等：甘蔗预处理的优化技术
多的沙子或石块则采用不透光的堆焊材料）。Fives Cail式撕裂机的锤子一般重22公斤。锤子的预期寿 命取决于很多因素，但通常是14天。 4．5 铁砧板
嵌入式撕裂机可以处理或长或短 （任何比率） 或未经预处理的甘蔗，所以在嵌入式撕裂机前不需 要安装蔗刀。
撕裂机主要包括三个组件：喂料鼓，撕裂机转
子和铁砧板（见图3）。除了这些，还需要两个辅助设 备— ——梳理鼓和甘蔗匀落机（见图4）以确保撕裂机 和第一座压榨机入料均匀。 4．1 梳理鼓
梳理鼓的运行方向与甘蔗的输送方向相反，梳 理鼓包括两个部分。
转子和铁砧板入口之间的距离通常是40mm，可 根据铁砧板的出料侧调整距离使其达到要求。铁砧板 调整把还配备安全销以保护转子和网格以防止较大 的杂物通过撕裂机。铁砧板的弧度大约为75度。
4．6 匀落机 在输蔗机上已被破碎的蔗料是非常密集且湿
润的，这些蔗料主要集中在链条的头部，导致传送 带或者输蔗机入料不均匀。为了克服不均匀入料， 建议安装一台匀落机。匀落机可打散甘蔗层，减少 破碎甘蔗的密集程度，提高蔗料进入第一座压榨机 的均匀度。
的喂料鼓线速要比输蔗机的线速高以保证入料均 匀。 4．3 转子
撕裂机的转子有两种型式，一种是六排式另一 种是八排式。这两种类型的转子均由交替错开配置 的型面板构成。六排式的旋转直径为1680mm而八排 式的旋转直径为1900mm。图6列出了这两种类型的 转子的生产能力。所有转子的锤子都应该能承受 100％的全面负载。理想情况下使用优质不锈钢拉杆 和锤把可以延长转子预期寿命和增加转子强度。拉 杆通过液压拉紧装置收紧到特定的转矩评级。 4．4 锤子
当转子直径为1．9m时，频率为50 Hz和60 Hz的 电机都可以使转子在同步转速 （900r/min或1000r/ min）下运行而不需要齿轮减速。
当转子直径为1．68m时，转子可以在频率为60 Hz（88m/s）的 电 机 带 动 下 运 转 ，当 转 子 在 频 率 为 50 Hz（80m/s）的电机带动下运转时齿项速度稍微有所 降低但仍可获得良好的处理效果。采用涡轮机驱动 时最低的操作速度为90m/s。 4．9 性能
的理论生产能力，上方的直线表示转子直径为 1900mm的撕裂机的理论生产能力。这些数据是以甘 蔗纤维分为15％时计算得到的估计值。然而实际应 用时的安装应该根据各厂的实际情况而定。 4．8 齿顶速度
经计算将撕裂机的齿顶速度设定为88m/s～99m/ s，这个速度可以使甘蔗预处理和锤子寿命得到良好 平衡。
2013 年 6 月 第 2 期（总第 71 期）
文章编号：1007-4732（2013）02-07
广西蔗糖 GUANGXI SUGARCANE & CANESUGAR
NO.2, Jun. 2013
甘蔗预处理的优化技术
S．T．INSKIP1 麻少莹2 译
（1． 法孚糖机有限公司，英国；2． 广西大学轻工与食品工程学院，广西南宁 530004）
喂料鼓的旋转方向与甘蔗的输送方向相反，喂 料鼓将甘蔗投入转子中并将甘蔗压实避免整根甘 蔗卷入铁砧板中。喂料鼓将甘蔗缠结在输蔗机的板 带上，使蔗料密度增加到280kg/m3～350kg/m3。转动的 锤子可将整根甘蔗撕碎。蔗料能否有一个良好的角 度进入喂料鼓是很重要的。在满足要求的生产能力 下尽可能地降低输蔗机的运行速度使生产总量达 到最大。角度过大会使入料困难，引起鼓颤动，容易 导致驱动器和轴承达到最大负荷而过早失效。设定
统的甘蔗预处理设备有着明显的优越性。
关 键 词 ：甘蔗；嵌入式；预处理；撕裂机
中 图 分 类 号 ：TS243.1
文 献 标 识 码 ：B
前言
糖厂在探索如何提高生产效能时经常忽视甘 蔗预处理对生产的影响。无论是对实际生产还是糖 厂生产环境，甘蔗预处理是一个最重要的影响因素 之一。在提高糖厂产品总产量的方法中，提高甘蔗 预处理效果是最经济的方法之一。在压榨线上增加 额外的设备（设备成本约占设备总投资的60％，其中 包括人工费与交流变频器费用），可以把甘蔗破碎 度从75％提高到90％，提高生产能力与总抽出率，并 降低甘蔗渣的转光度。
图2 采用对转刀交替处理甘蔗的预处理装置
3 现代化糖厂与酒精厂的要求
工厂在设备方面要求具有以下优点： （1）减少能耗；（2）提高生产效率与生产能力； （3）减少故障停机时间；（4）减少维修时间与费用； （5）提高工厂生产效能；（6）减少成本
4 嵌入式撕裂机
上个世纪90年代，Fives Cail发明并安装了第一 台嵌入式撕裂机，随后撕裂机得到不断升级、改造， 从而进一步发展成为当前使用的撕裂机。
1 发展历程
自从20世纪60年代末重荷式撕裂机出现以后， 甘蔗预处理技术得到较少发展。为了达到甘蔗破碎 度90％的指标，一种典型的处理长条甘蔗的预处理 设备装配如下所示：
1台理平机（刀尖与链板的间隙为50mm）；1台重 型蔗刀 （2号蔗刀）（刀尖与链板的间隙为25mm）；一 台甘蔗匀落机；一台重荷式撕裂机。
6m的输蔗机位置进入7m的重荷式撕裂机前，部分已
经过处理的甘蔗先输送到2号（主要）输蔗机上，剩
余的甘蔗通过一系列重型蔗刀处理，此时破碎度达
到65％。
撕解的甘蔗被输送至第一座压榨机。为了保证
甘蔗破碎度超过90％，Fives Cail推荐的装机功率如
下：
பைடு நூலகம்1号蔗刀
11kW．h/t纤维
2号蔗刀
14kW．h/t纤维
从一些随机 选择的工厂 ，Fives Cail 的 技 术 人 员，Fives Cail的工程师可得到一些关于嵌入式撕裂 机生产性能的数据与结果（千瓦时/吨纤维·小时，如 图7所示。
图7 能源消耗与嵌入式撕裂机的生产能力的关系
50
Ｓ．Ｔ．ＩＮＳＫＩＰ等：甘蔗预处理的优化技术
从这些图表可知，嵌入式撕裂机所需的装机功 率大约为40kW．h/t纤维。只有三家糖厂的安装功率 超过50kW．h/t纤维，大多数撕裂机的操作功率低于 设计功率的80％，操作功率和驱动负载低于或接近 设备的设计能力可以有效防止低效率的发生。 4．10 嵌入式撕裂机的优势
一种典型的安装形式如图5所示。
图5 采用嵌入式撕裂机的甘蔗预处理设备安装图
为使甘蔗预处理破碎度超过90％，所需安装功
率如下：
梳理鼓
75 kW
入料器
75 kW
撕裂机转子 7．5 kW．h/t甘蔗(50kW．h/t纤维，按
纤维分为15％计)
撕解机
30 kW
蔗槽宽度为2135mm的输蔗机，当甘蔗处理量为
400 t/h（甘蔗纤维分为15％）时，总装 机功率为3180kW。 4．7 生产能力
量，避免输蔗机占用太多空间。对转刀能切碎甘蔗
中的石块。但装机功率要有所提高，具体如下。
1号蔗刀
11kW．h/t纤维
甘蔗处理器
25kW．h/t纤维
重荷式撕裂机 45kW．h/t纤维
蔗槽宽度为2135mm的输蔗机，当甘蔗处理量为
400 t/h （甘蔗纤维分为15%） 时，总装机功率为
4860kW，设备组装结构图如图2所示。
主要包括两个设备：甘蔗理平机（或梳理鼓）和撕裂机，这两种设备可以实现简易安装，既可以在现有的甘蔗输蔗机上
安装又可以另外重新安装。它们的组件都是标准化的零部件。嵌入式撕裂机可以处理整根甘蔗、短甘蔗或者是两种长
度混合的甘蔗，还可以处理湿润的或含有很多沙子和石块的甘蔗。文中所有的结果都是直接来源于糖厂、官方途径、
