摘要：对生产酒精的大型湿法粉碎设备的相关技术进行了研究，以期为生产企业提供一些有益参考。
关键词：酒精生产；湿法；粉碎设备
目前我们国家酒精生产的技术大部分比较落后，然而随着市场的变化和竞争的加大，很多企业开始创新，采用湿法粉碎设备
1．我国酒精生产行业面临的问题与挑战
迫使酒精的价格步步逼近制造成本，昔日高利润的产业已一去不返。其次，原料价格不断上涨，特别是近两年，粮食价格节节高升使得酒精的生产成本也不断提高。再者，国家政策的变化，对酒精行业也照成了一定的影响，从2006年底就终止了酒精出口的补贴，使近酒精总产量10%的酒精回流国内市场，进一步加剧了本来走俏的国内酒精企业间的竞争；2008年，国家针对酒精行业和燃料乙醇行业出台了“不与人争粮”的政策，无疑更加加重了酒精行业的压力。最重要的一点，我国酒精行业多为中小型企业，生产技术落后，技术投资少，能耗大，面临着市场竞争的巨大挑战，迫切需要强有力的技术支持，改善生产现状。
2 大型湿法粉碎设备的关键技术研究
2.1 大型粉碎设备工程相似放大研究
相似性放大原理在螺杆挤压机设计中应用较多，也有少数人采用相似性放大原理设计大型针磨粉碎设备。对于剪切式粉碎机的相似放大，承子微师兄已经做过类似的研究，他从能量消耗率角度对卧式剪切粉碎设备进行了大型化。对于剪切湿法粉碎设备的相似性放大，定转子的直径D和转速N这两个基本参量，是设计工作考虑的重点，它们对粉碎系统的其他技术参量，如平均剪切率γ、流量Q、能量耗散率ε等均产生直接的影响。在粉碎设备放大过程中，我们希望有较大的流量，较小的颗粒粒径，较小的能量耗散率和较大的剪切率。将转子直径增大一倍后，剪切率同比增大一倍，能量耗散率同比增大4倍，流量增加8倍，而颗粒粒径与定转子的结构特征有较大关系。从实际生产的经济角度考虑，能量耗散率是较为活跃的指标，也是经济指标中较为重要的一个。从以上实例可得出下述结论：
1）提高转速与增大转子尺寸都可以提高单机处理量，但增大转子直径的效果较好。
2）提高转速对处理的物料的粉碎效果作用非常明显，而增大转子直径对其没有显著影响，假设放大前后的转速比为k=N1/N0，则转速的提高会给粉碎效果带来krm倍的增加。
3）从能量耗散率角度分析，提高转速后能量耗散率同比增加倍数的三次幂倍；放大定转子尺寸，则扩大倍数的二次幂倍，但是放大尺寸较提高转速容易很多。所以对于提高单机的处理量，放大尺寸更快捷有效。
2.2 定转子部件变形分析
定转子结构是剪切式粉碎机的关键部件，定转子结构之间的间隙直接决定着物料粉碎的细度，定转子的转速对粉碎粒度和流量都有较大的影响，而定转子的磨损程度决定了粉碎机的使用寿命，定转子自身的齿槽宽度也对物料的粉碎效率有一定的影响。所以定转子结构的设计是剪切粉碎设备的关键。高剪切粉碎设备均在高速下运转，一般为3000～4500r/min，所以在设计过程中，对转子的变形、应力和振动特性等力学性能的考虑是设计的一个重点。同时剪切粉碎设备最细能将物料粉碎至0.5mm。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆对于如此细的物料颗粒，要求粉碎设备的精度也就相当高，定转子之间的间隙一般在1.0～0.5mm左右，所以对在高速旋转下的转子的力学性能要求就比较高，高速旋转时，底盘和粉碎齿都受到较大的离心力作用，粉碎齿通过螺钉紧固在底盘上，可近似为固定在底盘上的悬臂梁，又由于齿与齿之间间隙很小，所以可将底盘近似看成承受轴对称力的圆盘。
2.3 可拆装式定转子流场分析
剪切式粉碎设备的有效工作机理包括机械力和流体力，物料在强大的剪切、撞击、摩擦被破碎到细小颗粒，其中最主要的作用是剪切与撞击，所以我们设计定转子结构时，剪切率是重要影响因素。在剪切粉碎设备中，定转子的结构设计主要考虑物料在定转子内的流动作用和剪切作用，而两者之间存在一定的制约性，如何正确选择结构参数，使两者尽可能达到最优效果是结构改进的重要任务。其中剪切作用主要通过物料在定子与转子的间隙间被剪切和定转子上开口射流作用的综合效应而实现的。设计结构中，剪切作用是非常重要的因素。相同转速下，间隙小情况下，剪切碰撞作用力大，两者之间呈现反比关系。所以，就提高剪切效果考虑，尽可能减少定转子间隙为佳，且理论知识认为，间隙值越小越好。但间隙过小，将会导致流量减少和能耗增大，同时从加工角度和避免运转中不产生碰撞来说，定转子间隙太小，会对尺寸和形位公差提出非常高的要求，势必会增加成本加工难度。所以在设计中需充分考虑各种影响因素将大型湿法粉碎设备的定转子间隙设定为1.0mm。
2.4 定转子部件的结构分析与改进
大型粉碎机的定转子是一个整体的结构，在产量比较大的情况下，磨损也比较大，特别是对内圈定转子磨损更大。所以对此结构进行改进，为降低关键部件的损耗，借鉴Hiroaki Tanaka等设计的大型针磨，将定、转子设计成可拆装式结构。
该结构具有如下特点：
1）粉碎齿可单独更换：将粉碎齿设计为标准的统一尺寸的正方形齿，每个齿在磨损后都可以单独更换。粉碎机的内圈齿磨损相对较大，磨损后只需更换单个齿即可，无需在内圈齿磨损的情况下更换整套定、转子。
2）粉碎齿（切削刀具）角度可调整：可以通过调整粉碎齿的装配角度减少前角，增大切削力，提高切削效率，改善粉碎效果，使切削效果达到最佳。
3）粉碎齿的四个棱边可互换：齿形设计为正方形，可以通过旋转齿的装配方向达到利用齿的四个切削刃的效果，提高利用率。
内圈与外圈的齿间隙不同：采用粉碎齿非对称结构排布，齿间隙由内层到外层逐渐减小，增加外圈齿的利用率，使物料由内到外一次粉碎完成粗粉碎、细粉碎的整个过程。
3 结论
酒精行业属于化学工业产业的重要分支，对面粮食价格不断上涨，能源价格节节高升，不断创新思路，改进技术，为生产节约成本，研究的大型湿法粉碎设备是为大多数中小企业研制，采用低成本的设备投入，完成干法到湿法的生产模式的转变
参考文献：
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[3] 姜新春，周宏才，潘锦峰，等.酒精工厂改良湿法与半干法玉米处理工艺的对比[J].粮食与食品工业，2010（3）：10-13.
论文作者:李向明
论文发表刊物:《基层建设》2018年第20期
论文发表时间:2018/8/17
标签：转子论文; 酒精论文; 湿法论文; 间隙论文; 粉碎设备论文; 结构论文; 转速论文; 《基层建设》2018年第20期论文;