淺析臥式螺旋卸料沉降離心機(jī)在鹽鈣聯(lián)產(chǎn)中的應(yīng)用
行業(yè)動(dòng)態(tài)
1 前言
臥式螺旋卸料沉降離心機(jī)是一種連續(xù)操作的、利用離心沉降原理分離懸浮液的離心機(jī)，可在全速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)連續(xù)進(jìn)行進(jìn)料、沉降、分離、卸料操作。具有自動(dòng)化程度高、生產(chǎn)能力大、運(yùn)行穩(wěn)定、清潔無(wú)污染、應(yīng)用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。廣泛應(yīng)用于化工、制藥、食品、輕工、造紙、礦山及環(huán)保等工業(yè)部門。鹽鈣聯(lián)產(chǎn)裝置采用獨(dú)有的MVR熱泵鹽鈣聯(lián)產(chǎn)工藝，該裝置安裝了一臺(tái)沉降離心機(jī)，在使用過(guò)程中出現(xiàn)一些問(wèn)題，值得大家總結(jié)與借鑒。
2 沉降離心機(jī)工作原理及適用分離范圍
2.1 沉降離心機(jī)工作原理
沉降離心機(jī)結(jié)構(gòu)主要由差速器、螺旋、轉(zhuǎn)鼓、罩殼、機(jī)座、潤(rùn)滑系統(tǒng)、主電機(jī)以及氣路系統(tǒng)組成。其工作原理是：懸浮液由中部的進(jìn)料管進(jìn)入全速運(yùn)轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)鼓內(nèi)，由于高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力場(chǎng)的作用，使懸浮液中密度較大的沉渣（重相）沉積在轉(zhuǎn)鼓的內(nèi)壁上，與轉(zhuǎn)鼓作相對(duì)運(yùn)動(dòng)的螺旋葉片不斷地將沉積在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁上的固相顆粒刮下并推出排渣口。而密度較小的清液（輕相）則處于沉積層的內(nèi)側(cè)，通過(guò)螺旋的葉片所形成的螺旋型通道流向轉(zhuǎn)鼓的柱段由溢流口溢出。從而實(shí)現(xiàn)密度相差的液-固兩相的分離。
螺旋與轉(zhuǎn)鼓之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)是由差速器實(shí)現(xiàn)的，差速器的外殼與轉(zhuǎn)鼓相接，輸出軸與螺旋相接，輸入軸與電機(jī)相聯(lián)。電機(jī)帶動(dòng)轉(zhuǎn)鼓旋轉(zhuǎn)的同時(shí)也帶動(dòng)了差速器輸入軸的旋轉(zhuǎn)，其輸出軸按一定的速比將扭矩傳遞給螺旋，實(shí)現(xiàn)了離心機(jī)對(duì)物料的連續(xù)分離過(guò)程。
2.2 沉降離心機(jī)適用分離范圍
（1）當(dāng)液相粘度較小，固相顆粒度較大時(shí)，要求固、液比重差≥0.05g/cm3（固重、液輕）。
（2）當(dāng)液相粘度較小，固、液比重差較大時(shí)（比重差≥1g/cm3）時(shí)，要求固相顆?！?μm。
（3）當(dāng)液相粘度較大或固液比重較小并且固相顆粒很細(xì)小時(shí)，將影響分離效果，甚至不適用。
（4）當(dāng)固相顆粒易破損時(shí)，也將影響分離效果。
3 沉降離心機(jī)在鹽鈣聯(lián)產(chǎn)中的作用
3.1 鹽鈣聯(lián)產(chǎn)工藝簡(jiǎn)介
鹽鈣聯(lián)產(chǎn)裝置是以高鈣鹵水為原料，生產(chǎn)氯化鈉與氯化鈣兩種產(chǎn)品，其生產(chǎn)工藝可分為四個(gè)主要工序：四效強(qiáng)制預(yù)熱、兩級(jí)MVR蒸發(fā)制鹽、三效鈣液濃縮及兩效高溫制鈣工序。其原理是利用氯化鈉與氯化鈣在溶液中的溶解度隨溫度升高時(shí)的變化趨勢(shì)不同，鹵水經(jīng)四效強(qiáng)制預(yù)熱工序和MVR蒸發(fā)濃縮后，NaCl蒸發(fā)結(jié)晶析出，經(jīng)過(guò)離心分離后作為散濕鹽產(chǎn)品。MVR排出的含CaCl2母液經(jīng)三效鈣液濃縮工序及兩效高溫制鈣工序后，排出高濃度鈣液經(jīng)冷卻結(jié)片后，進(jìn)入干燥、包裝得到二水氯化鈣產(chǎn)品。
3.2 料液特性
隨著鈣液不斷濃縮，氯化鈣濃度越來(lái)越高，當(dāng)濃縮到42%濃度設(shè)計(jì)參數(shù)如下：溫度110℃，固液比7%，CaCl2含量619g/L，NaCl含30g/L，CaSO4含量3.1～4.3g/L，混合料液密度1.52t/m3，固體鹽密度2.1t/m3，清液密度1.46t/m3，粘度12cP。該裝置的原料為鈣型鹵水，其主要成分為：NaCl 250～260g/L，CaCl2 60～70g/L，CaSO4 0.6～1g/L。因此在氯化鈣的生產(chǎn)中，其主要雜質(zhì)是固體鹽和硫酸鈣顆粒，而隨著鈣液濃度越來(lái)越高，鹽與硫酸鈣結(jié)晶顆粒也會(huì)越來(lái)越細(xì)。42%鈣液有如下特點(diǎn)：
3.2.1 溫度高、腐蝕性大
氯化鈣的腐蝕性比較強(qiáng)，隨著其濃度與溫度的升高，腐蝕性進(jìn)一步增加。
3.2.2 固、液相密度差小
據(jù)以上參數(shù)測(cè)算，此處料液固、液密度差0.7t/m3，低于礦山、冶金，以及其他化工行業(yè)，查相關(guān)資料，如制鹽行業(yè)鹵水凈化中鹽泥脫水工序，混合料液的固液密度差為0.9t/m3，純堿行業(yè)水平帶濾機(jī)進(jìn)料料液的固液密度差為0.9t/m3。
3.2.3 料液粘度相對(duì)較大、固體顆粒粒徑區(qū)別
此處料液粘度高達(dá)12cP，固相硫酸鈣的粒徑細(xì)（小于10μm）占比80～85%。固相氯化鈉粒徑相對(duì)較大，根據(jù)過(guò)濾試驗(yàn)數(shù)據(jù)，粒徑發(fā)布如下：粒徑大于147μm占60～87%，在30～147μm區(qū)間占8～30%，30μm以下占5～10%。
3.3 沉降離心機(jī)在此工藝中的作用
沉降離心機(jī)設(shè)置在氯化鈣含量達(dá)42%的工藝點(diǎn)后面，其目的是分離掉料液中含有的固體鹽和固體硫酸鈣以保證清液的質(zhì)量，然后再對(duì)固體鹽進(jìn)行回收。
4 沉降離心機(jī)在鹽鈣聯(lián)產(chǎn)中的使用狀況
4.1 分離鹽的效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于分離硫酸鈣的效果
沉降離心機(jī)運(yùn)行一段時(shí)間后，對(duì)進(jìn)料前后料液取樣分析，結(jié)果如下：
（1）沉降離心機(jī)分離后的硫酸鈣含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于設(shè)計(jì)值，按設(shè)計(jì)值沉降離心機(jī)將分離掉79%硫酸鈣，結(jié)果只分離了40%。
（2）沉降離心機(jī)分離后的氯化鈉含量超過(guò)設(shè)計(jì)值，說(shuō)明沉降離心機(jī)已將料液中絕大部分固形氯化鈉分離掉。
4.1.1 調(diào)整沉降式離心機(jī)堰板高度和沉降式離心機(jī)運(yùn)行頻率，提高分離效果
沉降式離心機(jī)的分離效果，主要就是調(diào)整頻率及液相堰板高度。對(duì)沉降式離心機(jī)頻率在35Hz到48Hz范圍內(nèi)分頻段運(yùn)行；堰板高度從圍堰距離60mm逐步調(diào)整至28mm，每調(diào)整5mm運(yùn)行一段時(shí)間，檢測(cè)分析分離效果，當(dāng)調(diào)整到28mm時(shí)，分離母液量較小滿足不了生產(chǎn)需求。堰板調(diào)整到45mm運(yùn)行，頻率調(diào)整至48Hz，沉降式離心機(jī)的分離后清液中硫酸鈣含量能夠達(dá)到3～4g/L。
4.1.2 調(diào)整后，分離硫酸鈣效果有了提高，但是存在缺點(diǎn)
增加堰板高度和提高沉降離心機(jī)運(yùn)行頻率，雖然提高了沉降離心機(jī)分離效果，但堰板高度增加導(dǎo)致了沉降離心機(jī)清液量減少，固相中含液量增加。清液量減少必然導(dǎo)致鈣產(chǎn)量降低；而固相中含液量增加按工藝流程又會(huì)將高濃度鈣液隨鹽漿回收系統(tǒng)返回流程前端，形成物料循環(huán)往復(fù)，一定程度上增加了系統(tǒng)動(dòng)力消耗，同時(shí)也造成部分熱量前移，系統(tǒng)效率下降。適當(dāng)減小堰板高度和降低沉降離心機(jī)頻率，并不影響沉降離心機(jī)分離鹽的效率，因此可按經(jīng)濟(jì)的方式調(diào)整運(yùn)行沉降離心機(jī)。
4.2 解決硫酸鈣超標(biāo)的方法
后期通過(guò)攻關(guān)，采用其他沉降分離工藝，解決了硫酸鈣偏高的問(wèn)題。
4.3 沉降離心機(jī)運(yùn)行可靠性
沉降離心機(jī)在鹽鈣聯(lián)產(chǎn)運(yùn)行中，總體穩(wěn)定，但由于該處料液高溫、高濃度，腐蝕性特別強(qiáng)，出現(xiàn)幾次較嚴(yán)重故障，影響生產(chǎn)正常穩(wěn)定運(yùn)行。其問(wèn)題主要表現(xiàn)如下：
（1）轉(zhuǎn)鼓加強(qiáng)筋腐蝕。
（2）機(jī)頭空心軸腐蝕變形。
（3）螺旋輸送器進(jìn)料空心軸腐蝕變形。
（4）螺旋輸送器葉片腐蝕磨損。
（5）機(jī)殼內(nèi)積塊鹽，導(dǎo)致固相斗堵，機(jī)件磨損，機(jī)體振動(dòng)，同時(shí)導(dǎo)致機(jī)器負(fù)荷增加，差速器卡死。
上述現(xiàn)象大部分與該料液的特性有關(guān)，鑒于沉降離心機(jī)在鹽鈣聯(lián)產(chǎn)中的重要作用，聯(lián)合沉降離心機(jī)廠家吸取上述教訓(xùn)，作如下改進(jìn)：
（1）所有與物料接觸的零部件由原來(lái)用的TA2升級(jí)為TA10。
（2）與物料接觸的承載件材質(zhì)由原來(lái)用的TA2升級(jí)為TC4。
（3）機(jī)殼增加沖洗水，刷車沖洗。
沉降離心機(jī)改造升級(jí)后，運(yùn)行穩(wěn)定，投運(yùn)一年未發(fā)生任何影響生產(chǎn)的故障，停機(jī)檢查與鈣液接觸的部件以及與鈣液接觸的承載件，腐蝕磨損情況良好；機(jī)殼內(nèi)也未發(fā)現(xiàn)積塊鹽現(xiàn)象。
5 結(jié)束語(yǔ)
沉降離心機(jī)在鹽鈣聯(lián)產(chǎn)工藝中是不可或缺的核心設(shè)備，雖然不能高效分離料液中極細(xì)硫酸鈣晶體，但更便于后續(xù)工序中鹽漿再回收利用，因此總體使用是很成功的。它在回收系統(tǒng)鹽漿，保證后道系統(tǒng)可靠運(yùn)行，提高系統(tǒng)產(chǎn)能，降低系統(tǒng)消耗水平等方面起著非常重要作用。
