臥螺離心機(jī)在堿渣固液分離中的應(yīng)用
行業(yè)動(dòng)態(tài)
1 前言
蒸餾廢液是氨堿法純堿生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢棄物，每生產(chǎn)一噸純堿需要排放蒸餾廢液10m3。目前國(guó)內(nèi)純堿行業(yè)大多數(shù)采用板框壓濾機(jī)對(duì)氨堿法純堿生產(chǎn)的廢液進(jìn)行處理，其缺點(diǎn)是間歇式工作效率低、現(xiàn)場(chǎng)工作環(huán)境惡劣、占地面積大、設(shè)備故障率高、濾布消耗大、勞動(dòng)強(qiáng)度大等，同時(shí)濾餅含水量較高造成廢渣利用率較低。
臥螺離心機(jī)是一種臥式螺旋卸料、連續(xù)操作的高效離心分離設(shè)備，一般可分為臥式螺旋過濾離心機(jī)和臥式螺旋沉降離心機(jī)。臥螺離心機(jī)具有處理能力大、能連續(xù)作業(yè)、自動(dòng)化程度高、對(duì)物料適應(yīng)能力強(qiáng)及脫水效果好等特點(diǎn)，在固液分離領(lǐng)域得到了廣泛的使用和推廣。
2 臥螺離心機(jī)介紹
2.1 基本結(jié)構(gòu)和工作原理
臥螺離心機(jī)為逆流臥式螺旋卸料沉降離心機(jī)，主要有轉(zhuǎn)鼓、螺旋推料器、液壓差速器系統(tǒng)、液位擋板、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及控制系統(tǒng)等組成。
臥螺離心機(jī)是利用固液兩相的密度差，在離心力的作用下，加快固相顆粒的沉降速度來實(shí)現(xiàn)固液分離的。
物料通過中央進(jìn)料管進(jìn)入離心機(jī)，在主驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)下進(jìn)行高速旋轉(zhuǎn)從而形成離心力，由于離心力的作用，物料中密度大的固體顆粒物沉積在轉(zhuǎn)鼓的內(nèi)壁上。螺旋體通過液壓差速器驅(qū)動(dòng)與轉(zhuǎn)鼓作不等速的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，螺旋體不斷將沉積在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁上的固體顆粒物刮下來輸送至轉(zhuǎn)鼓的錐段出料口，并從排渣口推出。分離后的清液經(jīng)過螺旋體螺旋內(nèi)液層通道從轉(zhuǎn)鼓溢流口排出，從而實(shí)現(xiàn)固液分離過程。
2.2 技術(shù)參數(shù)
CS30-4TL型臥螺離心機(jī)技術(shù)參數(shù)如下表所示，其性能滿足氨堿企業(yè)蒸餾廢液固液分離技術(shù)要求。
| 項(xiàng)目 | 參數(shù) |
處理能力（m3/h） | ≤70 |
介質(zhì)濃度（%） | ≤52 |
轉(zhuǎn)鼓直徑（mm） | 760 |
轉(zhuǎn)鼓長(zhǎng)度（mm） | 3200 |
長(zhǎng)徑比 | 4.2 |
轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速（r/min） | ≤2650 |
分離因數(shù) | ≤2980 |
差轉(zhuǎn)速（r/min） | ≤28 |
主機(jī)功率（kW） | 110 |
液壓泵功率（kW） | 75 |
3 蒸餾廢液性質(zhì)及工藝流程
3.1 蒸餾廢液性質(zhì)
蒸餾廢液的固含量100g/l，其中液相主要成分：NaCl、CaCl2、NH3·H20，固相主要成分：Ca0、CaC03、CaS04、Mg(OH)2、SiO2等雜質(zhì)。固相物中90%的顆粒粒徑在1～100μm范圍內(nèi)，并呈正態(tài)分布，平均粒徑31.6μm。pH值11.3，溫度80℃。
3.2 工藝流程
蒸餾廢液通過輸送泵經(jīng)進(jìn)料管進(jìn)入臥螺離心機(jī)，同時(shí)將配置合格的絮凝劑溶液經(jīng)螺桿泵輸送至臥螺離心機(jī)進(jìn)料管線，蒸餾廢液與絮凝劑經(jīng)入料管道混合均勻后進(jìn)入離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓內(nèi)，由于轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)，在離心力的作用下，密度較大固體顆粒沉降到轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁，通過螺旋輸送至排渣口；濾液從轉(zhuǎn)鼓大端排出，實(shí)現(xiàn)固液分離。
4 影響臥螺離心機(jī)運(yùn)行效果的因素
4.1 進(jìn)料量
離心機(jī)的進(jìn)料量越大，物料在離心機(jī)的停留時(shí)間越短，分離效果越差。CS30-4TL型臥螺離心機(jī)的額定處理量為70m3/h，若超過額定處理量，就會(huì)增加螺旋輸送負(fù)荷，造成轉(zhuǎn)鼓堵塞；若處理量太小，則生產(chǎn)費(fèi)用相應(yīng)增加。試驗(yàn)期間，進(jìn)料量控制在70m3/h左右。
4.2 轉(zhuǎn)鼓長(zhǎng)徑比
轉(zhuǎn)鼓直徑越大，有效長(zhǎng)度越長(zhǎng)，有效沉降面積越大，離心機(jī)的處理能力也越大，物料在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)的停留時(shí)間也越長(zhǎng)，在相同的轉(zhuǎn)速下，其分離因數(shù)就越大，分離效果越好。通常轉(zhuǎn)鼓直徑介于200～1000mm，長(zhǎng)徑比介于3～4。
4.3 轉(zhuǎn)鼓半錐角
在離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓內(nèi)沉降的濾餅沿轉(zhuǎn)鼓錐端推向出料口，由于離心力的作用，受到向下滑動(dòng)的回流力。半錐角越大，干燥區(qū)長(zhǎng)度短，脫水時(shí)間短，濾餅含水率高，但其沉降長(zhǎng)度大，沉降面積增大，濾液質(zhì)量較好。反之，如果半錐角小，則干燥區(qū)長(zhǎng)度長(zhǎng)，脫水時(shí)間長(zhǎng)，濾餅含水率低，濾液質(zhì)量較差。從澄清效果來講，要求錐角盡可能大一些；而從輸渣和脫水效果來講，要求錐角盡可能小一些。對(duì)于難分離的物料半錐角一般在6°以內(nèi)，以便降低沉渣的回流速度。對(duì)普通物料半錐角在10°以內(nèi)就能保證沉渣的順利輸送。
4.4 轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速
臥螺離心機(jī)是依靠轉(zhuǎn)鼓高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生強(qiáng)大離心力，使料漿的固相物沉積在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁，實(shí)現(xiàn)固液分離，因此轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速是離心機(jī)運(yùn)行的重要參數(shù)。轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速越大，離心力越大，分離效果越好。但轉(zhuǎn)速過大會(huì)影響物料中絮凝劑的作用，反而降低脫水效果，同時(shí)轉(zhuǎn)速過高，對(duì)設(shè)備的磨損增大，動(dòng)力消耗、振動(dòng)及噪音也會(huì)相應(yīng)增加，因此在離心機(jī)運(yùn)行過程中應(yīng)選擇合適的轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速。
4.5 差速度
差速度是轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速與螺旋推料器轉(zhuǎn)速的差值，對(duì)離心機(jī)的排渣能力、濾餅水分和濾液質(zhì)量起至關(guān)重要的作用，是離心機(jī)運(yùn)行的重要參數(shù)，需要根據(jù)實(shí)際運(yùn)行情況進(jìn)行調(diào)節(jié)。一般差速度增大，有利于提高排渣能力，但脫水時(shí)間縮短，濾餅含水率大，濾液質(zhì)量較差；差速度減小，料漿在轉(zhuǎn)鼓的停留時(shí)間增大，脫水時(shí)間延長(zhǎng)，濾餅含水率小，濾液質(zhì)量較好，但會(huì)增加螺旋推料的負(fù)荷，離心機(jī)容易造成堵料現(xiàn)象。差速度大小應(yīng)根據(jù)物料性質(zhì)、處理量大小、處理要求及離心機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)來確定。
4.6 液環(huán)層厚度
轉(zhuǎn)鼓大直徑端上清液排出口安裝可調(diào)節(jié)的溢流堰板，可對(duì)轉(zhuǎn)鼓中的液池深度進(jìn)行調(diào)節(jié)。液環(huán)層厚度直接影響離心機(jī)的有效沉降容積和干燥區(qū)長(zhǎng)度。液環(huán)層厚度增加，沉降面積增大，物料在機(jī)內(nèi)停留時(shí)間相應(yīng)增加，濾液質(zhì)量提高，但物料在機(jī)內(nèi)的干燥區(qū)長(zhǎng)度縮短，導(dǎo)致濾餅水分增大。因此應(yīng)選擇合適的液環(huán)層厚度，使濾餅水分與濾液質(zhì)量達(dá)到較佳組合。
4.7 物料性質(zhì)
物料顆粒直徑越大，分離效果較好；物料濕度越高，液相黏度越低，有利于分離；絮凝劑會(huì)增加物料漿液的混合黏度，但也能顯著改善顆粒的沉降效果，因此要合理選擇絮凝劑的用法和用量，避免不必要的運(yùn)行成本。
5 臥螺離心機(jī)連續(xù)運(yùn)行試驗(yàn)
通過對(duì)離心機(jī)運(yùn)行工況和分離效果的考察，確定了較佳的運(yùn)行操作參數(shù)。為評(píng)價(jià)臥螺離心機(jī)可代替板框壓濾機(jī)的可行性，進(jìn)行了長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)運(yùn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明，蒸氨廢液經(jīng)臥螺離心機(jī)固液分離后，平均濾餅含水率為45.62%，濾液質(zhì)量較好。臥螺離心機(jī)進(jìn)料中加入絮凝劑，使得蒸氨廢液料漿中的細(xì)顆粒團(tuán)聚成較大的顆?；蛐鯛钗?，顯著改善離心機(jī)的分離效果。在試驗(yàn)過程中，離心機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)，臥螺離心機(jī)完全可代替板框壓濾機(jī)。
6 結(jié)論
（1）采用臥螺離心機(jī)對(duì)蒸氨廢液進(jìn)行固液分離，轉(zhuǎn)鼓長(zhǎng)徑比、轉(zhuǎn)鼓半錐角、轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速、差速度、液環(huán)厚度是影響分離效果的重要操作參數(shù)。
（2）臥螺離心機(jī)的運(yùn)行參數(shù)應(yīng)根據(jù)工藝要求濾餅含水率、濾液質(zhì)量、運(yùn)行成本等因素來確定，并綜合考慮影響離心機(jī)脫水效果的諸多相互制約的因素。
（3）臥螺離心機(jī)對(duì)蒸氨廢液進(jìn)行固液分離，處理能力大，分離效果好，運(yùn)行平穩(wěn)，自動(dòng)化程度高，說明臥螺離心機(jī)完全可代替板框壓濾機(jī)。
