摘 要 主要介绍了高效能卧螺离心机在酒糟醪液固液分离中的应用，对酒糟醪液分离生产干酒糟及其可溶物 （DDGS）的工艺流程、高效能卧螺离心机的工作原理和结构特性进行了详细叙述。通过与常规卧螺离心机 进行分离数据对比，说明高效能离心机无论在处理量、分离效果，还是在节省降耗、环保生产方面，都具有 不可替代的技术优势。

关键词 酒糟醪液 高效能卧螺离心机 分离效果  申经理 136 6588 7027

酒精生产的原料大多为玉米、小麦、高粱等淀粉 作物，废醪液中含有固体酒糟、可溶性蛋白质及多种 氨基酸，直接排放不仅浪费资源，而且严重污染环 境，影响酒精工业的可持续发展。对废醪液*的 处理方法是利用其生产干酒糟及其可溶物（DDGS）， 即酒糟及可溶性蛋白饲料。该方法可较*地解决 环境污染问题，并给企业带来可观的经济效益。 随着国家环保力度的加强以及酒精生产厂家节 能减排要求的提升，常规卧螺离心机已不能满足新 生产工艺条件下酒糟醪液分离的要求，如进料固含 量提高、处理量提高、排放渣固相含量提高、分离液 含固率降低以及低能耗等。海申机电总厂（象山）顺 应市场需求，研发制造出 LW 系列高效能专用卧螺 离心机，满足用户的不同需求。该系列离心机可应用 于环保行业（如市政污水处理及污泥脱水、农业生产 废水处理、制药厂综合污水处理），食品行业（如蛋白 分离、果汁除渣、动植物油的净化）等。 1 酒精生产工艺及 DDGS生产工艺流程 以玉米、大米等为原料，经过机械粉碎、搅拌、蒸 煮、发酵、蒸馏等过程，最终得到酒精产品，具体流程 见图 1。酒精生产过程中产生大量废酒糟醪液，将废 醪液分离，部分滤液回用，部分蒸发浓缩至糖浆状， 再与分离后的湿酒糟混合、干燥，制成 DDGS。由图 1 可知，离心机是酒糟醪液分离生产 DDGS 工艺中的 重要设备之一。

图 1 酒精及 DDGS 生产工艺流程

2 高效能卧螺离心机的组成及工作原理

2.1 高效能卧螺离心机组成 卧螺离心机主要由旋转部件和静止部件两部分 组成。旋转部件主要包括转鼓、螺旋、行星差速器、皮 带轮；静止部件主要包括机壳（机罩、机座），轴承部 件（左轴承、右轴承）和驱动部件（主电机、副电机）。 具体如图 2 所示。

2.2 高效能卧螺离心机工作原理 如图 2 所示，在机壳（8）内有 2 个同心装在主轴 承（3 和 10）上的回转部件，外面是无孔转鼓（5），内 面是具有螺旋叶片的输送器（6）。主电动机（13）通过 三角皮带轮（11）带动转鼓旋转。转鼓通过左轴承处 的空心轴与行星差速器的外壳相连接，行星差速器 的输出轴带动螺旋输送器与转鼓作同向转动。悬浮

液从右端的中心加料管（12）进到转鼓内，在离心力 的作用下，转鼓内形成了一个环形液池，重相固体粒 子离心沉降到转鼓内表面上形成沉渣。由于螺旋叶 片与转鼓作相对运动，沉渣被螺旋叶片推送到转鼓 小端的干燥区，从排渣孔（9）甩出。在转鼓的大端盖 上开设有若干溢流孔（4），澄清液便从此处流出，经 机壳的排液室排出。

3 高效能卧螺离心机技术特性 高效能卧螺离心机结合了普通卧螺离心机的特 点，并在此基础上通过结构优化设计：提升了转速， 从而提高了分离效率和处理能力；增大了挤压能力， 提高了渣相的干度；增强了耐磨性、设备稳定性，延 长了离心机使用寿命。该型离心机具有运行安全可 靠、适应性强的优点，可以处理普通卧螺离心机难以 处理的物料，如颗粒细、密度差小、黏度大的物料。

3.1 机械结构特性

3.1.1 大长径比 离心机长径比是转鼓内有效分离长度与转鼓内 直径的比值。长径比越大，物料的有效分离沉降区域 越大，可大幅延长物料在转鼓内的停留时间，提高排 放液中固形物的去除率，降低排放固相中的液相含 量。常规卧螺离心机的长径比一般不大于 3.7，而高 效能卧螺离心机的长径比大于 4，大大提升了分离 效果。高效能卧螺离心机分离后的清液总固含量由 不小于 5%降到不大于 3%，易于后道工序的蒸发浓 缩，提高蒸发效率，提升浓缩工段的生产稳定性，极 大降低能耗。 大长径比增加了有效离心沉降面积，即增大了 处理量：与普通机型相比，实际处理量由不高于 15 m3 /h 提高至 20~25 m3 /h，而且分离性能更优。

3.1.2 大锥角选型 常规离心机设计中，酒糟醪液分离行业均考虑配置小锥角（一般不大于 10°）结构。这种小锥角结 构的特点是推料扭矩较小，排料通畅；但是其分离液 环的液层较浅，分离效果的调节范围较小。在保证渣 相的干度相对较大时，清液的含固率就会大一些；而 要保证液相澄清度好，渣相含水率就会高一些。高效 能卧螺离心机采用大锥角机型（一般大于 10°，见图 3），特点是可调节液层深度较深，相同长径比的机型 物料澄清段更长，分离出的清液含固率更小，在出渣 的锥段还可以配置带有挤压功能的螺旋挡板，更好 地保证渣相的干度，从而达到更好的分离效果。

3.1.3 高转速结构 根据斯托克沉降原理，悬浮液中物料颗粒的沉 降速率与转速的 2 次方成正比。提高工作转速，可以 快速提升分离效率，加快处理速度，从而达到增加处 理量，改善分离效果的目的。高效能离心机的设计转 速为 4 000 r/min，分离因数大于 3 500，远远大于常 规离心机（转速不大于 2 800 r/min）。其结构设计过 程中运用 SolidWorks 三维软件进行建模、结构强度 分析和模态分析计算，对离心机的转鼓、螺旋、机架 等主要部件进行结构优化，结合多年的离心机结构 设计经验，改变了原有研发设计模式，实现智能数字 化设计。现场酒糟醪液分离后，渣相的含水率由 68%~72%降低至 60%~65%。在 DDGS 生产湿糟干 燥工艺中，降低了能耗，并且提高了干燥后糟渣的品 相，从面提高了 DDGS 饲料的销售价格。

3.1.4 高耐磨性能 进入离心机的酒糟溶液通常含有一定沙泥，含 量高低取决于玉米原料的沙泥含量或工艺中除沙设 备的有效性。这部分沙泥增加了对离心机螺旋出料口和转鼓出料口的磨损。高效能离心机的旋转部件 采用涡流式结构，以使物料快速进入转鼓，缩短物料 与液池的接触距离，减少进料对已形成的环形固相 料层的扰动。在与物料接触的关键部位，采用可更换 的高耐磨材料保护结构，增加关键部位的耐磨性，延 长螺旋体的使用寿命。在转鼓出料口及螺旋推力面 采用可更换硬质合金耐磨块，可提高使用寿命 3~5 倍以上，大大提高了机器的稳定性和可靠性；转鼓筒 体内壁采用防磨条结构，有效防止转鼓内壁磨损，并 利于渣相的推出。

 3.1.5 节能降耗 通过调整结构改变液体排出口的流向，使液体 流出方向与离心机旋转方向相反，利用液体离心力 的动能达到推动转鼓旋转的目的。该动能回收装置 （见图 4）可以在不降低处理能力的同时降低电机的 输入功率，实现节能并提升设备的处理能力上限。

3.2 电气系统控制特性 高效能卧螺离心机电气控制系统采用当今工业 控制领域应用最为广泛的可编程逻辑控制器 （PLC），以界面友好的彩色液晶触摸屏为人机操作 界面；采用双电机双变频共直流母线的控制模式，可 通过变频器单独对主、副电机的转速进行精准调整， 以适应物料的变化；主电机和副电机的变频器采用 共直流母线的接线方式，通过主变频器实现对副变 频器供电而不再单独对副变频器供电，副变频器将 一部分电能反馈给主变频器，从而实现降低能耗 10%~20%的设计效果。

4 分离效果对比 在某厂将高效能离心机与常规离心机在同一条 生产线上进行对比，其在处理量、固液相分离效果和能耗方面均有较大提升，具体数据见表 1。

普通机型的处理量明显低于高效能机型。普通 机型的处理量约 15 m3 /h，高效能机型的稳定处理量 为 24 m3 /h。 高效能机型的渣相含水率比普通机型低 5%以 上，液相含固量低约 2%。渣相较低的含液量，大幅 度降低了后续蒸发的热能损耗。液相低含固量有利 于提高蒸发效果，减少蒸发后的浓浆量，使 DDGS 产 品的颜色、气味表现得到较大提升；减少了回流到系 统中的固形悬浮物，从而减轻了系统压力。更为关键 的是，可以降低液体排放的处理难度，减轻环保压 力。综合来看，提高分离效果能够提升系统稳定运行 的可靠性，并带来可观的经济效益。 高效能机型单位处理量消耗的电流约为 3.35 A，而普通型单位处理量消耗的电流约为 4.69 A。按 每年 8 000 h 工作时长计，处理量平均约 20 m3 /h，则 年累计节约电能约 14.1 万 kW·h，是企业可观的效 益增长点。 现场高效能机型高转速运行下的振动、温度和 声音参数均表现优异，表明设备性能良好，也说明计 算分析结合结构设计经验的新设计模式能够满足高 速非稳态参数设备的设计要求。

5 结语 高效能卧螺离心机，无论在处理量、分离效果方 面，还是在节能降耗方面，都具有普通卧螺离心机不 可替代的技术优势，满足了酒精生产企业在酒糟醪 液固液分离过程中对新工艺的需求，减轻了企业的 环保压力，实现了降本增效，值得业内推广。