CN104609745B - 一种制糖用石灰乳的生产控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种制糖用石灰乳的生产控制方法，其特征在于：分别由石灰贮存控制、石灰出料控制、石灰消和入料控制、石灰消和浓度控制共四个环节组成；在石灰贮存环节，进厂后的石灰原料的存放采用封闭式的方式；在石灰出料控制环节，石灰原料经提升，在自重作用下进入破碎机构，破碎后进入消和工序；在石灰消和入料控制环节，进入消和工序的石灰入料量与出料控制环节的出料量同步；在消和浓度控制环节，通过控制石灰入料量、冷热水量和冷热水混合后的水温来控制消和生成的石灰乳浓度。本发明还可以增加研磨工序，并将该工序后置，在澄清工序使用前对石灰乳作进一步的细碎化研磨，使石灰乳中悬浮物的细度达到微米级，对提高清汁纯度、降低清汁色值有显著作用。

Description

一种制糖用石灰乳的生产控制方法

技术领域

本发明涉及一种石灰乳的生产控制方法，特别是涉及一种制糖用石灰乳的生产控制方法。

背景技术

石灰是制糖工业澄清工艺中广泛使用的澄清剂。石灰充分溶解于水(即“消和”)后得到石灰乳，添加至蔗汁，与SO₂、磷酸反应形成亚硫酸钙沉淀和磷酸钙沉淀，从而将糖汁中的胶体、色素等非糖杂质吸附而便于除去。石灰乳的质量和浓度稳定性，直接决定了亚硫酸钙沉淀和磷酸钙沉淀对胶体色素的吸附能力，进而直接影响到澄清的脱色效果。因此，石灰乳质量对澄清效果起到了决定性的作用。

目前糖厂的石灰乳制备，普遍通过人工将块状石灰铲到提升机，送入消和器中消和；消和器入口设有冷热水管，采用手工控制进水量和入水温度；块状石灰在消和器中初步消和成粗石灰乳，残渣经消和器的末端排出；粗石灰乳再经过震动筛，把未消和完的粗渣过滤；经过滤后的粗石灰乳流入几个管路串连起来的带搅拌器的开口贮罐，停留几个小时后直接送入澄清车间。在此过程中，石灰乳的浓度主要由人工控制，定时采用波美计进行浓度测量，根据测量结果调整消和器的加水量。

现有石灰乳制备技术存在的问题较为明显，主要表现在：

石灰车间粉尘污染严重。主要原因是石灰堆放在空地上，通过人工铲到提升机，整个流程没有密闭。因此操作工基本上都是临时工，石灰乳质量波动较大。在目前人工成本上升，工人的劳保意识越来越强的条件下，石灰车间的招工越来越困难。

石灰乳浓度、质量波动较大。原因之一是石灰块尺寸差别较大，消和时石灰块吸水后在内部产生蒸汽，从而使石灰块从内向外的崩解速度不同，造成石灰乳浓度和质量发生变化。其次是石灰块入料量由人工铲送，入料量波动较大，加上石灰消和是放热反应，入料量波动对消和温度影响较大。另外就是水温和水量通过冷热水管阀门开度人工控制，温度、水量波动较大。

此外，由于石灰块的烧制过程中存在过烧、生烧的现象，石灰乳中存在未充分消和的氧化钙包裹体和碳酸钙颗粒，当这些石灰进入澄清系统后，一方面会产生滞后反应，使蔗汁局部pH值升高，另一方面，碳酸钙颗粒悬浮在蔗汁中，不易形成絮凝物沉淀，造成清汁混浊度升高，对白糖质量影响较大。

为了提高石灰乳消和质量，目前一些糖厂采用在消和机消和后加装乳化泵的办法，经乳化后的石灰乳送入贮罐贮存几小时后送入澄清车间。由于石灰乳颗粒具有自絮凝作用，存放时间长会使氢氧化钙颗粒会产生聚集，不利于澄清生产。

上述问题的成因，主要源于糖厂普遍对石灰乳的制备以及使用采取了粗放的管控方式，对石灰的采购、贮存、破碎、输送、消和、检测等各环节大都没有采取体系化、规范化、精细化的受控方式予以管控，以手工人为的方式进行工艺操作，以临时处置的方式解决质量异常，无法有效克服因石灰不同厂地、不同材质、不同块状大小以及不同石灰乳制备温度、浓度、细度、除杂、效率等多个质量缺陷因素带来的综合影响，对糖厂生产质量的稳定与成本的控制都非常不利。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，目的在于提供一种可对石灰乳工厂制备过程全程、精细、自动、可控的生产控制方法，已提高石灰乳浓度的稳定性和可靠性，同时减小石灰乳悬浮颗粒细度，进一步提高石灰乳质量。

本发明技术方案如下：

一种制糖用石灰乳的生产控制方法，其特征在于，分别由石灰贮存控制、石灰出料控制、石灰消和入料控制、石灰消和浓度控制共四个环节组成，

在石灰贮存环节，进厂后的石灰原料的存放采用封闭式的方式；

在石灰出料控制环节，石灰原料经提升，在自重作用下进入破碎机构，破碎后进入消和工序；

在石灰消和入料控制环节，进入消和工序的石灰入料量与出料控制环节的出料量同步；

在消和浓度控制环节，通过控制石灰入料量、冷热水量和冷热水混合后的水温来控制消和生成的石灰乳浓度；

所述石灰入料量的控制，可以通过控制破碎机构的破碎速度和破碎量来实现；

所述冷热水量和冷热水混合温度，可以通过调控冷热水水量和比例得以实现。

进一步地，在石灰贮存和出料环节，可以采用带活动盖板的料仓，料仓一端设置活动支座，另一端通过提升支架机构可抬升料仓使其倾斜，料仓卸料端设一锥形斗，并安装有齿辊破碎机构；当料仓被提升倾斜时，石灰块由于重力的作用下滑至齿辊送料出口进行卸料，齿辊将块状石灰破碎并均匀地送到输送带上；齿辊电机为变频电机，可根据变频器发出的信号调节转速，转速快时，送出的石灰量大，转速小时，送出的石灰量小；与料仓出口连接的输送带上安装有防尘罩，以避免粉尘泄漏，经输送进入消和机(器)。

进一步地，在消和浓度控制环节，石灰乳浓度控制采用控制器、冷水流量计、热水流量计、冷水调节阀、热水调节阀、冷热水混合器、温度传感器、消和机(器)、进料齿辊、变频器、变频电机等设备仪器，可以采取无浓度反馈粗控方式，即根据生产工艺所需，预先设定好石灰进料量、加水量、水温，其中，加水量为冷水量、热水量之和，并由系统根据水温自动分配冷水、热水比例，实现控制目的；也可以采取有浓度反馈精控方式，根据工艺要求设定石灰进料量值、水温值、石灰乳浓度值，通过在线检测实际石灰乳浓度，反馈给控制器进行运算，自动匹配冷水、热水量，以实现控制目的。所述控制器可以是PLC可编程控制器。不同生产单位可结合本单位的管理水平和投入预算，选择不同精度水平的控制方法。

所述无浓度反馈粗控方式为：根据糖厂工艺指标，在控制器上设定所需石灰入料量，控制器根据入料量以及齿辊有关参数，计算出齿辊和变频电机的转速及相应变频器频率值，控制器将控制信号转送给变频器，变频器输出控制信号驱动变频电机转动。变频电机带动进料齿辊转动，随着进料齿辊的转动，石灰均匀的输送至消和机(器)，完成石灰入料量的控制。齿辊具有破碎功能，能将大块石灰石破碎为相对均匀的小块，使入料尺寸相对标准化。同时，根据糖厂工艺指标，在控制器上设定加水量和水温，总加水量与水温由冷水、热水两个调节阀控制，进入冷热水混合器后加入消和机(器)。其中，加水量为冷水流量和热水流量之和，冷水管和热水管上分别安装有独立的调节阀和流量计，与控制器连接；冷热水混合器上安装有温度传感器与控制器连接；冷水流量计和热水流量计分别检测冷水和热水的流量值反馈给控制器；控制器根据加水量和水温设定值，以及温度传感器、冷水流量计、热水流量计的传输信号进行运算，调整冷水调节阀和热水调节阀的开度，控制冷水、热水流量，以实现控制加水温度和流量的目的。

所述有浓度反馈精控方式为：石灰贮存于入料控制与无反馈粗控方式相同。在浓度控制环节，首先在控制器上设定水温值、石灰乳浓度值，启动系统；控制器将向冷水调节阀和热水调节阀发送默认指令，执行默认阀门开度；冷水和热水分别经过冷水流量计和热水流量计统计流量，流量值反馈给控制器；冷水和热水进入冷热水混合器，水温信号由温度检测传感器检测，传输给控制器；温水和石灰块进入消和机消和，制成石灰乳，石灰乳浓度由石灰乳浓度传感器检测，并将浓度值信号传输给给控制器。控制器根据冷水流量计、热水流量计、温度传感器、石灰乳浓度传感器的信号，与设定温度、设定石灰乳浓度进行比对和运算，向冷水调节阀、热水调节阀发出增加或减少开度的指令，使水温、水量、石灰乳浓度达到设定目标，从而实现调控石灰乳浓度和混合水温度的目的。

为了进一步提高石灰乳的质量，本发明还可以在现有石灰乳浓度控制的基础上增加研磨工艺，即将前述方法制备的石灰乳在送入澄清车间使用前增加一道研磨工序，根据糖厂工艺要求，使用研磨装置对石灰乳作进一步的细碎化研磨，使石灰乳中的悬浮物的细度达到微米级。研磨工序后置有以下益处：石灰乳中较粗的杂质经过消和后的贮存罐3～6小时的放置，杂质沉淀到贮存罐底部，经排渣口排出。研磨后置可以避免杂质被研磨机破碎，悬浮到石灰乳中，使清汁混浊度升高。而且由于石灰乳有自絮凝作用，如果提前研磨在贮存罐中颗粒会再聚集，不利于蔗汁澄清化学反应，尤其在硫熏中和阶段会产生滞后反应，即沉降器清汁pH值高于硫熏中和pH自动控制的显示值，在制糖生产中，如滞后反应严重，对产品质量有较大影响。目前，控制较好糖厂的清汁pH值通常较中和汁的控制值高0.1～0.2左右，普通糖厂pH差值会达到0.3～0.5。而将乳化泵或研磨机安排在贮存罐之后，即磨即用，能显著将石灰乳的氢氧化钙粒径控制在微米级，对提高清汁纯度、降低清汁色值有显著作用。

与现有技术相比，本发明取得以下有益效果：

1、研究与实践证明，石灰乳对制糖的澄清效果和成品糖的产量、质量影响至关重要。但长期以来，石灰乳的制备采取的是粗放方式，石灰乳的浓度和质量的稳定性和可靠性均得不到很好保障，进而对制糖效率和质量产生不利影响和制约。本发明通过实证研究，将石灰乳制备和控制提高到了一个更高的位置，是对制糖自动控制的一个重要补充。

2、本发明对石灰乳制备的全过程进行了质控方案设计，创造性的提出了密闭贮存、破碎均匀的技术方案，消和浓度、消和水温和石灰破碎出料速度控制也实现了联动，整个方案具有全程性、自动化和可控性的特点，可以有效提高石灰乳浓度控制的精度，增强石灰乳浓度和质量的稳定性和可靠性，并且通过机械化和自动化，代替了传统的人工作业，工效可大幅提升，并能减少了粉尘对人员和环境的污染以及原料的损耗。

3、增加了研磨工序，并将研磨工序后置，在澄清工序使用前对石灰乳进行进一步的细碎化研磨，使石灰乳中的悬浮物达到糖厂生产的细度要求，能显著将石灰乳的氢氧化钙粒径控制在微米级，对提高清汁纯度、降低清汁色值有显著作用，从而进一步保障了制糖品质。

附图说明

图1为本发明包含研磨工序的石灰乳生产流程图。

图2为本发明石灰乳浓度控制总原理图。

图3为本发明无浓度反馈粗控方式原理图。

图4为本发明有浓度反馈精控方式原理图。

附图1标识说明：

1--石灰料斗 2--石灰料斗提升机构 3--石灰破碎及均匀出料装置 4--变频电机

5--石灰输送装置 6--流量计 7--调节阀 8--冷热水混合器

9--石灰消和器 10--振动筛 11--石灰乳辅助消和器(组)

12--搅拌电机(组) 13--水量控制装置 14--输送泵 15在线浓度检测装置

16--搅拌电机(组) 17--石灰乳渣排出口 18--石灰乳辅助消和器(组)

19--石灰乳研磨装置 20--石灰乳辅助消和器 21--输送泵

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

结合附图1，本发明生产石灰乳所采用的工艺流程是：块状石灰经密闭贮存、料仓提升、破碎均匀、皮带输送、温水消和、浓度控制、振动除渣、辅助消和后制得石灰乳送至下道澄清工序，或在辅助消和后增加一道研磨工序后再送至澄清车间。

具体地，块状石灰原料进厂后，在可密闭并带有活动盖板的料仓内贮存。料仓一端设置活动支座，另一端通过提升支架机构可抬升料仓使其倾斜，料仓卸料端设一锥形斗，并安装有齿辊破碎机构；当料仓被提升倾斜时，石灰块由于重力的作用下滑至齿辊送料出口进行卸料，齿辊将块状石灰破碎并均匀地送到输送带上；齿辊电机为变频电机，可根据变频器发出的信号调节转速，转速快时，送出的石灰量大，转速小时，送出的石灰量小；与料仓出口连接的输送带上安装有防尘罩，以避免粉尘泄漏，经输送进入消和机。

结合附图2，本发明对石灰乳生产过程的控制主要原理为：通过控制石灰入料量、冷热水量和冷热水混合后的水温来控制消和生成的石灰乳浓度；石灰入料量的控制，可以通过控制破碎机构的破碎速度和破碎量来实现；冷热水量和冷热水混合温度，可以通过调控冷热水水量和比例得以实现。本发明采用PLC可编程控制器来控制变频电机的转速以达到控制齿辊转速，进而调控石灰入料量，并通过该控制器通过控制冷热水调节阀的开度以调控消和用水的水量和水温，从而实现对消和所得石灰乳的浓度控制。

具体地，结合附图3，当采用成本较低的无浓度反馈粗控方式控制石灰乳浓度的过程如下：

(1)在控制器上设定总水量值Q和水温值T，启动系统；

(2)控制器根据默认值对冷水调节阀和热水调节阀发出启动指令；

(3)冷水流量计和热水流量计的流量值反馈给控制器；

(4)冷水和热水进入冷热水混合器混合，温度传感器向控制器传输信号；

(5)控制器根据冷水流量计、热水流量计、温度传感器信号，及设定值Q、T进行运算，向冷水调节阀、热水调节阀发出增大或减小阀门开度的指令，使加水量与温度达到设定值Q、T。

结合附图4，当采用成本较高但控制精度较高的有浓度反馈精控方式的过程如下：

(1)在控制器上设定水温值、石灰乳浓度值，启动系统；

(2)控制器将向冷水调节阀和热水调节阀发送默认指令，执行默认阀门开度；

(3)冷水和热水分别经过冷水流量计和热水流量计统计流量，流量值反馈给控制器；

(4)冷水和热水进入冷热水混合器，水温信号由温度检测传感器检测，传输给控制器；

(5)温水和石灰块进入消和机消和，制成石灰乳，石灰乳浓度由石灰乳浓度传感器检测，并将浓度值信号传输给给控制器；

(6)控制器根据冷水流量计、热水流量计、温度传感器、石灰乳浓度传感器的信号，与设定温度、设定石灰乳浓度进行比对和运算，向冷水调节阀、热水调节阀发出增加或减少开度的指令，使水温、水量、石灰乳浓度达到设定目标。

此外，结合附图1，对浓度已经符合要求的石灰乳，为了更好的保障其质量，还可以在现有石灰乳浓度控制的基础上增加研磨工艺，即将前述方法制备的石灰乳在送入澄清车间使用前增加一道研磨工序，根据糖厂工艺要求，使用研磨装置对石灰乳进行进一步的细碎化研磨，使石灰乳中的悬浮物达到糖厂生产的细度要求，从而进一步保障制糖品质。

Claims (8)

1.一种制糖用石灰乳的生产控制方法，其特征在于，分别由石灰贮存控制、石灰出料控制、石灰消和入料控制、石灰消和浓度控制共四个环节组成，

在石灰贮存环节，进厂后的石灰原料的存放采用封闭式的方式；

在石灰出料控制环节，石灰原料经提升，在自重作用下进入破碎机构，破碎后进入消和工序；

在石灰消和入料控制环节，进入消和工序的石灰入料量与出料控制环节的出料量同步；

在消和浓度控制环节，通过控制石灰入料量、冷热水量和冷热水混合后的水温来控制消和生成的石灰乳浓度；

在消和浓度控制环节，石灰乳浓度控制系统由控制器、冷水流量计、热水流量计、冷水调节阀、热水调节阀、冷热水混合器、温度传感器、石灰乳浓度传感器、消和机、进料齿辊、变频器、变频电机组成；采取无浓度反馈的粗控方式，即根据生产工艺所需，预先设定好石灰进料量、加水量、水温，其中，加水量为冷水量、热水量之和，并由系统根据水温自动分配冷水、热水比例，实现控制目的；或采取有浓度反馈的精控方式，即根据工艺要求设定石灰进料量值、水温值、石灰乳浓度值，通过在线检测实际石灰乳浓度，反馈给控制器进行运算，自动匹配冷水、热水量，以实现控制目的。

2.如权利要求1所述的生产控制方法，其特征在于所述石灰入料量的控制，通过控制破碎机构的破碎速度和破碎量来实现。

3.如权利要求1所述的生产控制方法，其特征在于所述冷热水量和冷热水混合温度，通过调控冷热水水量和比例得以实现。

4.如权利要求2所述的生产控制方法，其特征在于所述破碎机构为齿辊破碎机构，由变频电机驱动。

5.如权利要求1所述的生产控制方法，其特征在于，所述控制器是PLC可编程控制器。

6.如权利要求1所述的生产控制方法，其特征在于，所述无浓度反馈的粗控方式为：根据糖厂工艺指标，在控制器上设定所需石灰入料量，控制器根据入料量以及齿辊有关参数，计算出齿辊和变频电机的转速及相应变频器频率值，控制器将控制信号转送给变频器，变频器输出控制信号驱动变频电机转动，变频电机带动进料齿辊转动，随着进料齿辊的转动，石灰均匀的输送至消和器，完成石灰入料量的控制；同时，根据糖厂工艺指标，在控制器上设定加水量和水温，总加水量与水温由冷水、热水两个调节阀控制，进入冷热水混合器后加入消和机；其中，加水量为冷水流量和热水流量之和，冷水管和热水管上分别安装有独立的调节阀和流量计，与控制器连接；冷热水混合器上安装有温度传感器与控制器连接；冷水流量计和热水流量计分别检测冷水和热水的流量值反馈给控制器；控制器根据加水量和水温设定值，以及温度传感器、冷水流量计、热水流量计的传输信号进行运算，调整冷水调节阀和热水调节阀的开度，控制冷水、热水流量。

7.如权利要求1所述的生产控制方法，其特征在于，所述有浓度反馈的精控方式为：石灰贮存与入料控制与无反馈的粗控方式相同；在浓度控制环节，首先在控制器上设定水温值、石灰乳浓度值，启动系统；控制器将向冷水调节阀和热水调节阀发送默认指令，执行默认阀门开度；冷水和热水分别经过冷水流量计和热水流量计统计流量，流量值反馈给控制器；冷水和热水进入冷热水混合器，水温信号由温度检测传感器检测，传输给控制器；温水和石灰块进入消和机消和，制成石灰乳，石灰乳浓度由石灰乳浓度传感器检测，并将浓度值信号传输给给控制器；控制器根据冷水流量计、热水流量计、温度传感器、石灰乳浓度传感器的信号，与设定温度、设定石灰乳浓度进行比对和运算，向冷水调节阀、热水调节阀发出增加或减少开度的指令，使水温、水量、石灰乳浓度达到设定目标。

8.如权利要求1所述的生产控制方法，其特征在于，还可以在现有石灰乳浓度控制的基础上增加研磨工艺控制环节，即将前述方法制备的石灰乳在送入澄清车间使用前增加一道研磨工序，对石灰乳作进一步的细碎化研磨，使石灰乳中悬浮物的细度达到微米级。