蔗髓壓縮脫水實驗研究.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、價格低廉、來源集中，用途十分廣泛。我國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)糖廠選擇先對蔗渣進行除髓處理，將蔗髓作為入爐燃料，不足部分用壓榨蔗渣補充，除髓蔗渣則打包出售。隨著我國糖廠節(jié)能減排技術(shù)的不斷進步，制糖生產(chǎn)標煤耗的先進水平已降到4％以下，蔗渣打包率超過11％，故糖廠只需燃燒蔗髓便可滿足制糖生產(chǎn)的動力需求。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，入爐燃燒會影響鍋爐的熱效率，并且不利于長期保存，由此可見，對蔗髓進行脫水處理十分有必要。
　　脫水方式可分為熱力干燥和機械脫水。長期以來，人們對利用煙道氣干燥蔗渣技術(shù)進行了深入研究，并取得了一定成果，但蔗渣的機械脫水仍鮮有研究。壓縮脫水是在常溫條件下，通過機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。本文開展采用壓縮

3、脫水工藝對蔗髓進行脫水實驗研究，首先對蔗髓的顆粒特性、壓縮特性以及滲透流動阻力特性進行實驗研究，以評估蔗髓機械壓縮脫水的可行性，再開展蔗髓壓縮脫水實驗，探究蔗髓壓縮脫水過程所呈現(xiàn)的規(guī)律，以為蔗髓機械脫水實施的技術(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)。具體研究內(nèi)容和結(jié)果如下:
　　1.對除髓蔗渣和蔗髓進行工業(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。對蔗渣和蔗髓進行進行顆粒分析得出，蔗渣和蔗髓顆粒的形狀各異，大小不一，多為細長條狀。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)量百分數(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入爐蔗髓和不同粒徑蔗髓進行壓縮實驗，研究壓力和粒徑對蔗髓壓縮密度的影響，考察蔗髓的壓縮特性。實驗結(jié)果

5、表明，在實驗壓力范圍內(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)計組裝的蔗髓流動阻力測定裝置進行蔗髓滲透流動阻力特性實驗研究，通過測定流體通過不同粒徑和孔隙率蔗髓的流速，研究流體

6、通過蔗髓介質(zhì)的流動阻力特性，結(jié)果表明:其他條件一定時，流體通過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，即流體流動阻力越大;在水壓和蔗髓粒徑一定時，蔗髓的孔隙率越大，流體的流動阻力越小，流動速度越大;流體在不同壓力降△P/L下通過不同粒徑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行蔗髓壓縮脫水實驗，

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

8、m后，含水率的增大趨勢相對減緩;在壓縮脫水過程中，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間的增加而降低，可分為快速下降和緩慢下降兩個階段，分界點在50s左右，在小于50s時，脫水速率幾近垂直下降，50s之后，脫水速率下降趨勢逐漸平緩，200s后，接近水平;相同時間內(nèi)，壓力越大蔗髓的脫水速率越大，且隨著時間的延長，差異逐漸減小;蔗髓的粒徑越小，相同