沉降式臥螺離心機分離技術(shù)
技術(shù)支持
1 分離原理
臥螺離心機的主要作用是將固體從液體中分離出來（即兩相分離），在澄清過程中懸浮固體受到離心機以及與此相反的浮力和流動阻力的作用，而澄清速度是上述各個力綜合作用的結(jié)果。
流動阻力取決于顆粒的尺寸、形狀以及液體的粘度。液體與沉降的固體所產(chǎn)生的摩擦力以及螺旋旋轉(zhuǎn)的旋流和轉(zhuǎn)筒旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的攪動共同產(chǎn)生一個綜合性的動力效應(yīng)，對離心機內(nèi)的半靜態(tài)沉降產(chǎn)生強烈的作用效果。
臥螺離心機的分離特點為它是一個連續(xù)分離的過程，所分離的懸浮液中固體含量較高。
2 運行過程
簡單地講，臥螺離心機是一個旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)筒，其兩端支承在軸承上并且有一根靜置的進料管將物料輸送到機內(nèi)。由于高速旋轉(zhuǎn)和摩擦，物料在機器內(nèi)部被加速并且形成一個圓柱液環(huán)，離心力的作用使固體首先沉降到轉(zhuǎn)筒的內(nèi)壁而液體則通過后端的溢流口流出。在機器的前端，因直徑變小而形成一個圓錐，圓錐的小端還有排渣口，這種結(jié)構(gòu)可以保證液體不會從排渣口排出。
為了使累積在轉(zhuǎn)筒內(nèi)壁的固體能排出機外，在機內(nèi)安裝一臺螺旋輸送器以使澄清液從原來沿軸向的流動變成螺旋流動，這種螺旋流動會使液體的流通能力增強，同時也會產(chǎn)生攪動效應(yīng)。
如果轉(zhuǎn)動螺旋使得螺旋和轉(zhuǎn)筒產(chǎn)生一個相對的差速就會對沉降在轉(zhuǎn)筒的固體產(chǎn)生一個向圓錐推進的輸送力，于是沉降在轉(zhuǎn)筒內(nèi)壁的固體被螺旋輸送器往前推送并到達(dá)排渣口，在離心力的作用下排出機外。
轉(zhuǎn)筒和螺旋之間的差速應(yīng)保持穩(wěn)定，以免固體流量增加時差速降低而導(dǎo)致物料不能及時排出機外而造成離心機堵塞。
在固體物料被輸送的過程中會產(chǎn)生摩擦，轉(zhuǎn)筒的磨損對離心機安全運行的影響至關(guān)重要，為控制磨損可將沉降在螺旋和轉(zhuǎn)筒間隙中的固體作為自我保護層，同時為了防止螺旋葉片邊緣的磨損，可以在螺旋葉片上加一層保護材料。
在排渣口可以通過將碳化鎢、陶瓷材料或冷鑄鐵制成的襯套將排渣口保護起來以降低磨損。螺旋體內(nèi)部的加速分布區(qū)也可以通過加上可調(diào)換的襯套來進行保護。
在機器的設(shè)計中應(yīng)注意使物料從分布口加入轉(zhuǎn)筒內(nèi)部的過程盡量柔和，避免物料在高速運行的情況下產(chǎn)生攪動，特別是當(dāng)加入絮凝劑時更應(yīng)注意。
3 機器參數(shù)
3.1 不變的機器參數(shù)
（1）轉(zhuǎn)筒直徑。臥螺離心機的直徑為180～920mm，這就意味著在長徑比相同的情況下，理論上的體積分離范圍為1：130。
臥螺離心機的直徑不可能無限制地增加，因為隨著直徑的增加，可允許的速度會由于材料堅固性的降低而降低，從而離心力也相應(yīng)降低。從經(jīng)濟的角度講，不能通過增加臥螺離心機的直徑來增加其流量。
（2）轉(zhuǎn)筒直徑和長度之比。過去長徑比一直保持在1：2，而現(xiàn)在已經(jīng)可以達(dá)到1：3或1：4（甚至更高）。長徑比對物料在澄清區(qū)的停留時間有影響，它確定了離心機的體積流量。長徑比對固體流量沒有很大的影響，但是它對泥餅的含濕量有影響，這一點不容忽視。
（3）轉(zhuǎn)筒圓錐角度。圓錐角度對固體流量的性能具有重要影響，由于離心力的作用，當(dāng)顆粒到達(dá)轉(zhuǎn)筒內(nèi)壁并被螺旋向前輸送的同時也具有向后流動的趨勢，而向后流動的速度與螺旋斜角有關(guān)，體現(xiàn)在錐角上。兩者對固體顆粒的輸送性能產(chǎn)生直接的影響，即隨著回流速度的增加則固體輸送速度下降。
④機器制造材料。材料的堅固性體現(xiàn)在離心機的轉(zhuǎn)速上，它也直接對體積流量和質(zhì)量流量產(chǎn)生影響，此外離心機的腐蝕也與其材料結(jié)構(gòu)有關(guān)。
3.2 可變的機器參數(shù)
在臥螺離心機的研制發(fā)展過程中，人們試圖將許多不可變的參數(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)榭勺兊膮?shù)。
①轉(zhuǎn)筒速度。其調(diào)節(jié)可以通過改變皮帶輪的直徑、采用可控電機或液壓馬達(dá)。不僅是固體顆粒的沉降速度，而且當(dāng)物料進入轉(zhuǎn)筒并被加速而產(chǎn)生的壓力也對轉(zhuǎn)筒速度的提高有影響。
②差速。差速直接影響固體顆粒在機器內(nèi)部的流量，另外增大差速不僅增加固體流量而且還增大機器澄清區(qū)內(nèi)的攪動，從而使澄清效率下降，這時就必須將體積流量降低。
增大差速還會減少固體顆粒在機器內(nèi)的停留時間、增大排出固體的含水量。
③液層厚度。液體在機內(nèi)停留時間的增加則液層的厚度也增加，其結(jié)果是澄清效率提高，但同時機內(nèi)的干燥區(qū)間縮短會使離開液面的固體含水量也增大，即脫水效果反而有所降低。
因此，液層厚度的調(diào)節(jié)會直接影響到沉降速度、流量以及固體排出量。
④物料加入位置。以前若要改變這個位置就必須調(diào)換離心機的基本部件（即螺旋），而新型臥螺離心機可以通過特殊的設(shè)計使進料位置可調(diào)，從而達(dá)到較佳的分離效果。
⑤調(diào)換螺旋。可使離心機的參數(shù)發(fā)生相應(yīng)的變化，如將一個單螺距的螺旋調(diào)換成一個雙螺距的螺旋而保持其他參數(shù)不變時可以提高固體流量。沒有一個 的螺旋可以適用所有的物料，因此除了單、雙螺旋外，還有很多不同的設(shè)計，例如有專門的螺旋用于大流量的輸送或用于粒徑＜1μm的物料。
3.3 運行參數(shù)控制
①混合驅(qū)動系統(tǒng)。
采用有變頻器的驅(qū)動系統(tǒng)可使轉(zhuǎn)筒速度在運行中無級調(diào)節(jié)，而螺旋差速也隨著轉(zhuǎn)筒速度而相應(yīng)變化。在機器停機的時候，還可以通過調(diào)換不同的皮帶輪組來獲得不同的速度。
采用液壓驅(qū)動系統(tǒng)來驅(qū)動螺旋可使差速在運行中無級調(diào)節(jié)，而液壓油直接與螺旋驅(qū)動的力矩相對應(yīng)，即它與轉(zhuǎn)筒內(nèi)部所沉降的物料成正比。
這種互連系統(tǒng)是一種閉路控制系統(tǒng)，可以根據(jù)轉(zhuǎn)筒內(nèi)沉降的固體輸送的要求而獨立地控制螺旋差速。如果力矩增加則螺旋的差速也成正比地增加，而轉(zhuǎn)筒速度可以保持不變（從而使排出轉(zhuǎn)筒的固體干度保持恒定）。
可變泵式葉輪技術(shù)可在機器運行的情況下調(diào)節(jié)機內(nèi)液層厚度以使臥螺離心機無需停機即可進行快速調(diào)節(jié)以達(dá)到較佳的分離效果。
②新型獨立驅(qū)動系統(tǒng)
新型的SIMP DRIVE獨立驅(qū)動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點為轉(zhuǎn)筒和螺旋的驅(qū)動分別由兩臺獨立的變頻電機來驅(qū)動。
采用新型齒輪箱連接轉(zhuǎn)筒和螺旋，這種齒輪箱除了能承受高扭矩外，還能夠在轉(zhuǎn)筒不轉(zhuǎn)動的情況下獨立轉(zhuǎn)動螺旋。
該驅(qū)動系統(tǒng)除了能保持液壓系統(tǒng)承受大扭矩外，還能使差速達(dá)到更加 的程度并能較大限度地降低甚至消除啟動電流峰值和震動。具體操作為：在離心機啟動時首先啟動螺旋，這樣可以排出上次運行中可能留下的殘余物質(zhì)從而避免了轉(zhuǎn)筒啟動時可能發(fā)生的由于殘留物分布不均勻而造成的啟動震動大的情況；同時，在關(guān)閉機器時首先將轉(zhuǎn)筒速度降低，然后由螺旋繼續(xù)將殘余物質(zhì)排出機外。
這種轉(zhuǎn)筒和螺旋分開獨立驅(qū)動的系統(tǒng)還可以在機器堵塞時單獨啟動螺旋，在低速的情況下排出停留在機內(nèi)的殘余物質(zhì)，從而簡化了保養(yǎng)和維修的過程。
