三相離心機(jī)在餐廚垃圾分離行業(yè)中的應(yīng)用
行業(yè)動(dòng)態(tài)
1 前言
餐廚垃圾，又稱(chēng)泔水，食品加工產(chǎn)生的食物加工下腳料（廚余）和食用殘余（泔腳），其成份復(fù)雜，是城市固體廢棄物中有機(jī)廢棄物的重要組成部分。其主要特點(diǎn)是含水量高，油脂高，鹽分含量高，易腐爛變質(zhì)，滋長(zhǎng)寄生蟲(chóng)、卵及病原微生物和霉菌等有害物質(zhì)，若不經(jīng)專(zhuān)門(mén)處理，在對(duì)環(huán)境造成污染的同時(shí)，地溝油現(xiàn)象的存在也對(duì)人民的身心健康造成了嚴(yán)重危害，必須進(jìn)行無(wú)害化、減量化、資源化處理，而三相離心機(jī)則是餐廚垃圾處置的首選。
2 工藝流程
餐廚垃圾由環(huán)衛(wèi)車(chē)收集后輸送到漿化機(jī)中打碎由渣液分離器對(duì)塑料、編織袋及液相進(jìn)行篩選，篩選出的塑料、編織袋等由提渣機(jī)進(jìn)行回收，液相經(jīng)濾網(wǎng)過(guò)濾大顆粒的雜質(zhì)后經(jīng)緩沖罐輸送到滅菌罐中進(jìn)行加熱，保溫（80℃～95℃）殺菌后進(jìn)入LWS580ED離心機(jī)進(jìn)行三相分離，分離后的渣相落入調(diào)漿緩沖罐中稀釋后進(jìn)行氮氧發(fā)酵處理或制作有機(jī)肥；分離后的油相除雜質(zhì)后進(jìn)行提取工業(yè)柴油，液相進(jìn)行厭氧發(fā)酵轉(zhuǎn)換成沼氣。
3 三相離心機(jī)結(jié)構(gòu)、工作原理、技術(shù)特點(diǎn)及分離效果分析
3.1 三相離心機(jī)的結(jié)構(gòu)特性、工作原理
以目前國(guó)內(nèi)成熟的LWS580ED為例，LWS580ED離心機(jī)由主副驅(qū)動(dòng)電機(jī)、行星齒輪差速器、螺旋部件、轉(zhuǎn)鼓部件、左右主軸承、機(jī)座、上機(jī)罩及傳動(dòng)皮帶等部件組成。相關(guān)技術(shù)參數(shù)如下：
技術(shù)參數(shù) | 指標(biāo) | 技術(shù)參數(shù) | 指標(biāo) |
轉(zhuǎn)鼓內(nèi)直徑（mm） | 580 | 工作轉(zhuǎn)速（r/min） | 3000 |
設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速（r/min） | 3200 | 主電機(jī)功率（kW） | 75 |
分離因數(shù)（G） | 3325 | 副電機(jī)功率（kW） | 15 |
3.1.1 工作原理
高溫蒸煮后的餐廚垃圾混合液經(jīng)輸送裝置進(jìn)入離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓，在高速旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的離心力的作用下，渣相、油相、水相因存在比重差而產(chǎn)生分層，比重較大的固體渣相沉積在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁上，與轉(zhuǎn)鼓作相對(duì)運(yùn)動(dòng)的螺旋葉片不斷將沉積在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁上的固體渣相刮下并推出轉(zhuǎn)鼓排渣口；油相和水相則形成同心圓環(huán)，輕相液體（油相）在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)層，通過(guò)輕相堰板溢出轉(zhuǎn)鼓；重相液體（水相）在轉(zhuǎn)鼓外層，則經(jīng)重相堰板溢出轉(zhuǎn)鼓溢流出轉(zhuǎn)鼓。由于螺旋轉(zhuǎn)速滯后轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速，因而存在轉(zhuǎn)速差（即差轉(zhuǎn)速），轉(zhuǎn)速差的大小由副電機(jī)來(lái)控制，從而實(shí)現(xiàn)了離心機(jī)對(duì)物料的連續(xù)分離過(guò)程。
3.1.2 離心機(jī)電器系統(tǒng)的組成及特性
采用雙電機(jī)、雙變頻PLC自動(dòng)控制，以人性化的液晶觸摸屏作為人機(jī)操作界面，組成了穩(wěn)定可靠的LWS580ED離心機(jī)電器控制系統(tǒng)，離心機(jī)的進(jìn)料、沖洗、PID差速調(diào)節(jié)、故障診定、自動(dòng)保護(hù)及修正采用一鍵式操作，無(wú)需人為干預(yù)，真正實(shí)現(xiàn)了餐廚垃圾三相分離的全自動(dòng)一體化操作。在進(jìn)料過(guò)程中采用差速與力矩二種控制方式，有利于進(jìn)行原始參數(shù)設(shè)定和適應(yīng)進(jìn)料濃度、處理量的變化而自動(dòng)修正離心機(jī)的運(yùn)行參數(shù)，以提高離心機(jī)對(duì)工藝波動(dòng)的適應(yīng)性，保證穩(wěn)定的分離效果和離心機(jī)良好的運(yùn)行狀態(tài)。
3.2 離心機(jī)技術(shù)特性及分離效果
3.2.1 技術(shù)特性
3.2.1.1 采用高性能不銹鋼材料
經(jīng)過(guò)高溫水解后的餐廚垃圾料漿，由于固體顆粒細(xì)小，各相比重相差不大（油與水比較），離心機(jī)需要近3000G的分離因數(shù)，才能取得較為理想的分離效果。為保證離心機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定性和使用壽命，采用高強(qiáng)度、耐腐蝕性更好的SAF2205。
3.2.1.2 關(guān)鍵部件的防磨保護(hù)技術(shù)
針對(duì)餐廚垃圾料漿中含中鹽類(lèi)、玻璃碎片、砂石等具有腐蝕性和磨損性的物質(zhì)，因此在轉(zhuǎn)鼓出料口采用可以更換的耐磨合金瓦結(jié)構(gòu)及螺旋葉片采用堆碳化鎢鑲硬質(zhì)合金技術(shù)，在耐磨的同時(shí)，大大延長(zhǎng)了轉(zhuǎn)鼓出料口和螺旋體的使用壽命，同時(shí)也提高了離心機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性。轉(zhuǎn)鼓筒體內(nèi)壁采用可更換的耐磨條結(jié)構(gòu)，在防止物料在筒體內(nèi)打滑的同時(shí)，也有效防止了轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁的磨損，有利于順暢排料。
3.2.1.3 阻隔器結(jié)構(gòu)
由于地域差異造成不同飲食習(xí)慣，餐廚漿料中不可避免地存在著或多或少的諸如花椒籽、辣椒籽、塑料片等懸浮物，因此有針對(duì)性的在螺旋體中增加了漂浮物阻隔器結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)可在離心分離過(guò)程中把液相中的花椒籽、辣椒籽、塑料片等懸浮物阻擋住并使之從轉(zhuǎn)鼓排渣口排出，大大降低了分離過(guò)程中油相和水相中的含渣量，提高固體回收率。
3.2.1.4 合理的長(zhǎng)徑比結(jié)構(gòu)
LWS580ED離心機(jī)長(zhǎng)徑比為4.14，這種長(zhǎng)徑比結(jié)構(gòu)可延長(zhǎng)餐廚垃圾混合液物料在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)的沉降區(qū)域，增加了物料在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)的駐留時(shí)間，使油相和水相中含渣量大大降低，提高了固體回收率。
3.2.1.5 提高處理量所采取的措施
相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)螺距的LWS580離心機(jī)，采用變螺旋的螺旋體設(shè)計(jì)制造技術(shù)，可有效降低螺旋推料扭矩，處理能力可提升10%以上。
3.2.1.6 螺旋進(jìn)料口采用雙S渦流式設(shè)計(jì)
螺旋進(jìn)料口采用雙S渦流式設(shè)計(jì)方法，使餐廚垃圾混合液注入流暢，避免物料堵塞現(xiàn)象的發(fā)生，同時(shí)也提高了處理量。
3.2.1.7 先進(jìn)的節(jié)能省電技術(shù)
主副電機(jī)使用共直流母線(xiàn)技術(shù)，當(dāng)副電機(jī)被拖動(dòng)處于發(fā)電狀態(tài)時(shí)，所產(chǎn)生的電能經(jīng)母線(xiàn)反饋到主電機(jī)上達(dá)到節(jié)能的目的，據(jù)測(cè)，節(jié)能效果15%以上。
3.2.1.8 CIP自動(dòng)沖洗程序
LWS580ED離心機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)采用CIP自動(dòng)沖洗程序，可有效地解決停機(jī)過(guò)程中因清洗不徹底影響環(huán)境衛(wèi)生以及在二次開(kāi)機(jī)過(guò)程中因內(nèi)部積料引起的設(shè)備故障。
3.2.2 分離效果分析
LWS580ED離心機(jī)用于餐廚垃圾三相分離的效果如下：
物料名稱(chēng)：餐廚垃圾混合液
進(jìn)料溫度：85℃～100℃；進(jìn)料含渣率：9%～11%，離心機(jī)處理量：18～20m3/h，分離后的水相含油率：≤0.05%，分離后油相水砸含量≤2%；分離后的渣相含水率：75%～78%。
3.2.3 影響分離效果的諸因素
3.2.3.1 進(jìn)料溫度對(duì)分離效果的影響
溫度越高，餐廚垃圾固相內(nèi)部油脂液化浸出進(jìn)入液相的效果較佳；并且溫度越高，可浮油含量增長(zhǎng)越快、混合液體的粘度小、流動(dòng)性也較好，固、液、液的分離效果也越好。實(shí)踐證明，進(jìn)料溫度控制在85℃～100℃為宜，否則會(huì)影響分離后的油中含水率、水中含油率以及渣相含油率等等。
3.2.3.2 轉(zhuǎn)速對(duì)分離效果的影響
離心機(jī)轉(zhuǎn)速越高，分離因數(shù)也就越高，三相分離效果也就越好。但當(dāng)轉(zhuǎn)速提升一定值后，再提高不但不能提高離心機(jī)的分離效果，反而增加離心機(jī)的功率損耗。實(shí)踐得出，在餐廚垃圾分離過(guò)程中轉(zhuǎn)速控制在2950r/min即可達(dá)到良好的分離效果。
3.2.3.3 副電機(jī)轉(zhuǎn)速對(duì)分離效果的影響
當(dāng)主電機(jī)轉(zhuǎn)速恒定時(shí)，要通過(guò)調(diào)節(jié)副電機(jī)的轉(zhuǎn)速來(lái)調(diào)整離心機(jī)分離效果，由于采用的是恒力矩控制方式，進(jìn)料出現(xiàn)波動(dòng)時(shí)，副電機(jī)轉(zhuǎn)速會(huì)隨著實(shí)際力矩檢測(cè)值來(lái)自動(dòng)調(diào)整轉(zhuǎn)速，當(dāng)實(shí)際力矩高于設(shè)定值時(shí)，副電機(jī)轉(zhuǎn)速自動(dòng)降低，使轉(zhuǎn)鼓與螺旋之間的轉(zhuǎn)速差增大、螺旋排料速度增快，從而使力矩減小，反之副電機(jī)轉(zhuǎn)速增大，從而保證了三相分離的正常進(jìn)行。
3.2.3.4 三相分離界面對(duì)分離效果的影響
根據(jù)油相、水相實(shí)測(cè)不同比重來(lái)分析油相與水相的分離界面，選擇合適的輕相或重相液層調(diào)節(jié)片的規(guī)格，液層調(diào)節(jié)板（片）的開(kāi)口越接近轉(zhuǎn)鼓中心液層越深，反之越淺。
4 餐廚垃圾三相分離新老工藝的對(duì)比
（1）原餐廚垃圾處理工藝中，在二相離心機(jī)進(jìn)行固液分離后還要有碟片離心機(jī)進(jìn)行后續(xù)的油水分離；新工藝中，應(yīng)用三相離心機(jī)，處理后的油相、水相、渣直接分別進(jìn)入下道工序分別提取工業(yè)柴油、制作飼料和厭氧發(fā)酵處理，減少了工藝環(huán)節(jié)，并且投資可省。
（2）原餐廚垃圾處理工藝中，餐廚垃圾進(jìn)行篩選后進(jìn)入二相離心機(jī)進(jìn)行固液分離后的液相再經(jīng)加熱后進(jìn)入碟片離心機(jī)進(jìn)行固、液、液的分離，如前道工序出現(xiàn)問(wèn)題則直接影響到后道工序的正常進(jìn)行，故障點(diǎn)較多；新工藝中，應(yīng)用三相離心機(jī)，餐廚垃圾經(jīng)篩選、高溫蒸煮后直接進(jìn)入三相離心機(jī)進(jìn)行固-液-液的三相分離，在生產(chǎn)效率大大提高的同時(shí)，也提高了油相的回收率。
5 結(jié)論
用三相離心機(jī)對(duì)餐廚垃圾進(jìn)行無(wú)害化、減量化、資源化處理，既改善了環(huán)境，又可變廢為寶。因此，無(wú)論從分離效能，還是從運(yùn)行成本、離心機(jī)穩(wěn)定性、可靠性方面來(lái)看，三相離心機(jī)都是一種較為理想的選擇，值得推廣。
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