孙 浩

（宿州中粮生物化学有限公司，安徽宿州 234000)

国产卧螺离心机在玉米酒精糟液分离工艺上的应用

孙 浩

（宿州中粮生物化学有限公司，安徽宿州 234000)

在玉米发酵酒精生产过程中产生的酒精糟液，经过物理分离可以获得高价值副产品DDGS。酒精糟液分离是DDGS生产工艺中的关键工序，分离效率直接关系到厂家的成本控制。卧螺离心机和其他类型分离机械相比，不仅能回收含水率低的固相和澄清的液相，而且在操作控制、占地需求、设备费用、维护成本、环境保护、生产能力等方面具有突出优势，已经成为国内外酒精厂家首选糟液处理分离设备。

卧螺离心机；发展历程；玉米酒糟分离；技术特点

1 卧螺离心机的结构和工作原理

卧螺离心机主体由三部分组成：转鼓部分，螺旋部分和驱动装置。它们之间通过一个变速箱调整转鼓与螺旋差转速。

工作原理：

1）酒糟液由穿过螺旋输送器空心部分的进料管进入转鼓圆锥体和圆柱体的交汇部分（物料分布仓）。

2）酒糟液在进入转鼓后，其中的液体分布在转鼓中形成内层水环，并平稳地加速到全转速。

3）固相物在离心力作用下沉降于转鼓内壁，螺旋输送器连续地将固形物，从转鼓的圆柱体部分经过圆锥体部分到出料口。

4）固、液相分离发生在转鼓的圆柱整体部分，转鼓的大端有堰板（可调节、更换），澄清的液相经过堰板在转鼓大端溢出并收集。

2 酒精行业国产卧螺离心机发展历程

我国从20世纪八十年代初开始引进卧螺离心机，进入国内较早的品牌包括阿法拉伐（AlfaLaval），威斯法利亚（Westfalia）、福乐伟（Flottweg）、洪堡（Humboldt）。国内离心机发展历史时间不长，至今只有约40a的历史。卧螺离心机是原化工部“七五”科技攻关项目。1993年6月，解放军第4819厂（海申机电总厂）成功地开发了LWD430型卧螺离心机，在宿州市一家酒精厂投入试运营并通过了部级鉴定。此后，国产离心机行业迅速发展，以重庆江北、海申机电、金华机械、上海离心机研究所为代表的企业，相继研发了一系列、各类型离心机，在精细化工、煤化工、市政、食品蛋白分离等各种行业成功应用，国产离心机装备获得了跨越式的发展。

3 国产卧螺离心机与进口卧螺离心机技术特点分析

3.1 整体设计

长径比：目前，国产离心机和进口离心机长径比设计普遍采用1∶3.7的设计参数，该参数在玉米酒精糟分离工序上的应用最为成熟和可靠。国内有厂家在设计上进行过1：4.1的实验，固形物的含水率有所下降，但是设备存在处理量下降、磨蚀程度同时存在加快情况。

锥转鼓角度：阿法拉伐（Alfa Laval）锥转鼓角度为11°，福乐伟（Flottweg）、洪堡（Humboldt）设计在8～10°，海申锥转鼓角度设计为11°。从目前行业实际使用情况反馈，锥转鼓角度设计对于设备能力影响差别不是非常明显，只是在设备使用周期、大修维护上有细微差别。

螺旋片设计：进口离心机大部分采用在螺旋根部开有对称的孔，设计优点是：细颗粒相可轴向流到出液口，减少分离物料对固相的扰动，提高清液的澄清度并提升处理量。国产离心机有一部分厂家采用该种设计，如海申等。通过长时间运行效果对比后认为，该种设计技术会对清液有一定影响，但不是主要因素，影响清液的因素主要与容积、停留时间、分离因素有较为重要的关系。

进料分布区（布料仓）设计：太极型进料分布区是目前玉米酒精糟应用的卧螺离心机主要设计形式。该形式优点是进料阻力小，更符合流体的流道分布，流体搅动小，更有助于物料分离或同等处理效果下处理量增大。

密封设计：螺旋的密封方式大多采用迷宫式、机械式，国产与进口离心机思路基本相同，密封设计满足行业生产实际需求。

3.2 结构材料

国内外厂家在结构材料选择上认识相对统一，都认为材料选择和制造工艺是离心机生产关键环节。首先，结构材料对离心机的设计、安全、操作、生产能力和配套功率等均有决定性影响；其次，离心机因旋转高（酒糟分离工作转速通常在2 700～3 500r/min），自身需要承受高转速作用下离心力产生的应力，对材料性能要求高。

3.3 润滑方式

早期的进口设备（如机型NX426）有一种主轴承润滑采用外置稀油站润滑方式：一般设计油压为0.6～0.7MPa，流速为每个轴承为5～6L/min。

现有的国产和进口卧螺离心机基本采用脂润滑方式，包括转鼓、螺旋全套轴承。部分厂家会在主轴承润滑时采用自动滑脂泵定时加注润滑脂，以减少人工工作量。

3.4 驱动模式设计

国内外卧螺离心机存在不同的设计理念，有多种不同的驱动装置。除目前最常规双电机驱动配置外，主要还有以下2种：

（1）单电机驱动形式主要有2种：一种是一台电机通过主皮带轮带动转鼓转动，次级皮带驱动差速器轴旋转产生差转速，驱动方式较为简单。另一种采用单电机驱动主转鼓产生转动，通过电磁涡流差速器产生差转速（ECB），控制系统为高级阻尼制动控制器（ABC）

（2）液压驱动，转鼓、螺旋分别由独立液压系统驱动（转鼓也有用变频电机驱动的）。

3.5 差速器（变速箱）

卧螺离心机运行中，固相物在转鼓内的输送过程全部由差速器产生的螺旋对转鼓的相对运动完成。由于卧螺离心机的转鼓与螺旋之间速差小而扭矩大，所以差速器普遍采用周转轮系结构，如行星摆线针轮、渐开线齿轮差速器等，优点是体积小巧、重量轻、传动比大、效率高（90%～99%）、承载大等。国内及国外离心机所采用的差速器结构形式基本相同，一般为行星渐开线齿轮差速器、行星摆线针轮及渐开线齿轮差速器的组合形式。

差速器转速高，传导扭矩大，各零件公差要求精度高，尤其是在组装过程中，对间隙调整有较高标准。目前，国内很多厂家可以生产行星齿轮差速器，只有较少几个厂家在机加能力、装配精度和实验水平接近国外同类产品水准。

3.6 自控方式

卧螺离心机的优异的整体性能必须通过完善的自控系统才能得以保障。目前，国内外厂家的离心机的控制技术，普遍应用了工业计算机或DCS控制系统，采用计算机屏幕显示，实时监控设备运行控制参数、生产过程，操作简单，生产过程实现“安、稳、长、满、优”。

3.7 国内外卧螺离心机在酒精醪液分离应用生产数据对比

说明：以下数据统计来源于宿州中粮生物化学有限公司

4 结论

相对国外卧螺离心机100多年的发展历程而言，国产离心机发展只有短短几十年的时间。在玉米酒糟分离行业中，国产卧螺离心机现在已经占据了绝大部分市场，部分国产设备在稳定运行、生产效率、固形物回收、处理能力等关键技术性能指标上，已经达到了国外同类产品的最新水平，部分厂家的设备，由于性价比较高已经出口到欧美发达国家市场。但从国产离心机整体水平综合来看，与国外相比还存在着一定的差距，尤其是在整体设计水平和能力，新技术的突破和发展，装备大型化，装配精度的控制能力等几个方面，仍然是制约行业设备精品化、稳定性、高效率的瓶颈。

附表1 卧螺离心机（设计15m3/h）国内外机型运行费用对比

附表2 卧螺离心机（设计15m3/h）国内外机型生产技术指标对比

建议国内离心机生产厂家和制造商，依托国家当前大力弘扬“工匠精神”为发展契机，在新一代卧螺离心机的设计制造中，使用超前概念进行先进设计，加强新技术、新材料的普遍应用和实践，以极致的态度对产品精雕细琢，精益求精、追求更完美，提升产品档次，全面实现国产离心机整体技术的大发展、大提升。

Application of Domestic Decanter Centrifuge in Separation Technology of Corn Alcohol Distillate

Sun Hao

The alcoholic liquor produced in the process of corn fermented alcohol production can obtain high value by-product DDGS after physical separation.Alcohol bad liquid separation is DDGS production process in the key process，the separation efficiency is directly related to the manufacturer’s cost control.Decanal centrifuge and other types of separation machinery，not only can recover the low moisture content of solid and clear liquid phase，but also in the operation control，land demand，equipment costs，maintenance costs，environmental protection，production capacity，etc.Highlight the advantages，has become the domestic and foreign alcohol manufacturers preferred liquid treatment separation equipment.

decanter centrifuge；development process；corn lees separation；technical characteristics

TQ051.84

A

1003–6490（2017）11–0134–02

2017–09–02

孙浩（1979—），男，安徽宿州人，工程师，主要从事生产设备管理工作。