液壓差速臥螺離心機在堿廠白泥漿液脫水中的應(yīng)用

何思立，申春龍

（1.廣東南方堿業(yè)股份有限公司，廣東 廣州 510760；2.上海市離心機械研究所有限公司，上海 200231）

1 項目由來

白泥漿液是氨堿法純堿生產(chǎn)中的蒸餾廢液，其主要成分包括溶解的 NaCl、CaCl2、NH3·H2O，不溶性 成 分 CaO、CaCO3、Mg（OH）2、CaSO4及Ca（OH）2等；不溶含固量約10%。白泥漿液的特點是：氯離子含量較高（以干重計含量約10%）、腐蝕性強；不溶物顆粒細小，脫水難；pH值為10～12，堿性強；溫度較高，約為75±10℃。目前，白泥漿液大多在脫水后外運堆放或填埋，占用了大量的土地資源，容易造成二次污染，因此，將白泥資源化利用是堿廠的一項重要課題［1、2］。

自2003年以來，廣東南方堿業(yè)股份有限公司持續(xù)進行白泥資源化利用開發(fā)研究，先后開發(fā)了白泥干法脫硫技術(shù)、白泥生產(chǎn)高效鈣鎂復(fù)混肥技術(shù)和白泥濕法煙氣脫硫技術(shù)。其中，利用白泥脫除鍋爐煙氣二氧化硫并制取石膏的工業(yè)應(yīng)用取得了很大成功，并獲得了專利授權(quán)（專利號：ZL200810029591.X）。上述白泥開發(fā)應(yīng)用都要求先將白泥漿液作脫水處理。但傳統(tǒng)白泥脫水采用的板框壓濾機占地面積大、操作麻煩、維修不便，需要更先進的脫水設(shè)備替代。

2 液壓差速臥螺離心機介紹

2.1 工作原理

臥螺離心機是依靠固液兩相的密度差，在離心力場的作用下，加快固相顆粒的沉降速度來實現(xiàn)固液分離，適合分離含固相物粒度大于5μm，密度大于1.05g／cm3的物料。臥螺離心機構(gòu)造見圖1。

離心機主要由轉(zhuǎn)鼓、螺旋、差速器組成，另外配套有主驅(qū)動電機、變頻器、外殼、底座、隔振器、監(jiān)控儀表等。待分離的物料通過進料管進入到螺旋和轉(zhuǎn)鼓之間的腔體，螺旋和轉(zhuǎn)鼓按照設(shè)定的速度高速旋轉(zhuǎn)，物料在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁隨之旋轉(zhuǎn)，物料內(nèi)所含的液體沿著轉(zhuǎn)鼓殼體形成同心液層，稱為液環(huán)層，物料內(nèi)所含的固體在離心力的作用下沉積到轉(zhuǎn)鼓壁上，再通過螺旋的差速運轉(zhuǎn)將固體干料推出轉(zhuǎn)鼓。差速器控制螺旋轉(zhuǎn)速比轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速多1～30r／min（可調(diào)），螺旋相當于一個在高速運轉(zhuǎn)中的推料器。轉(zhuǎn)鼓前方設(shè)計有一個錐段，保證了固相充滿出口端腔體，防止液相從固相出口流出。轉(zhuǎn)鼓的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)鼓與螺旋的差速、轉(zhuǎn)鼓的長徑比是決定離心機分離效果的主要機械因素。

圖1 臥螺離心機構(gòu)造

2.2 LW760型液壓差速臥螺離心機特點

1）采用大長徑比（L／D＝4.0）、高轉(zhuǎn)速、小差速系統(tǒng)設(shè)計，物料在機內(nèi)的澄清及脫水停留時間長，分離因數(shù)高，螺旋對物料攪動小，污泥脫水效果好。

2）采用液壓差速器，輸出扭矩大，在轉(zhuǎn)鼓前端錐形段將固相雙向擠壓脫水，達到同樣脫水效果需要的轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速低；同時差速自動反饋調(diào)節(jié)，推料功率自動補償；故離心機能耗較低。

3）差速自動反饋調(diào)節(jié)范圍大（1～30r／min）；排出固渣后自動恢復(fù)初始差速，不易發(fā)生堵料情況；堵料故障排除時無需拆機，只要啟動螺旋就可自動排渣，清除積料。

4）為保證離心機壽命，與物料接觸部分均采用優(yōu)質(zhì)不銹鋼316L＋2205雙相不銹鋼制作；轉(zhuǎn)鼓排泥口：碳化鎢耐磨塊整體鑲嵌；罩殼材料：AISI304；機架材料：碳鋼防腐處理，底座配減振裝置。

5）主軸承采用進口SKF品牌，傳動帶采用進口日本三星品牌，變頻器采用ABB品牌。

步驟1 設(shè)定初始參數(shù)：倉庫規(guī)模(Irack，J，K)；貨位長(l)、寬(w)、高(h)；貨物質(zhì)量Mi、出/入庫頻率Pi，i∈{1,2,,D}，D為貨物數(shù)量；堆垛機水平方向、垂直方向運行速度分別為Vx,Vy；種群規(guī)模為N；算法迭代次數(shù)為T；最大遷入率為I；最大遷出率為E；最大突變率為mmax；PI算子涉及概率為Ppi。

6）機器裝有超載報警，自動反饋調(diào)節(jié)裝置，故障報警裝置及自動停機裝置。

7）液壓差速器采用瑞士Viscotherm產(chǎn)品，扭矩高、差速小，性能可靠。

3 工程設(shè)計選型

3.1 設(shè)計規(guī)模及參數(shù)

單臺設(shè)備連續(xù)進料能力 70m3／h（含固量為10%）

待處理物料溫度 75±10℃

泥餅含水量 ≤50%（質(zhì)量比）

平均固相回收率 ≥98%

濾液水中懸浮物SS含量≤110mg／L

離心機運行時間 連續(xù)運行

絮凝劑（分子量800萬PAM）投加量 ≤1kg／tds（每噸干基固體）

3.2 離心機選型設(shè)計［3］

臥螺離心機選型主要采用下述兩種方法：一是理論推算，二是根據(jù)現(xiàn)場移動車試驗的推算。理論推算進料量采用普遍公認的是“活塞式”（即Σ理論）理論，主要考量兩方面：

1）水力負荷：指單位時間內(nèi)離心機處理的進料量；

2）固體負荷：指單位時間內(nèi)離心機處理的排渣量；

當進料濃度較高時（超過1.5%時）主要的考慮因素為固體負荷；當進料濃度較低時（小于1.5%時）主要的考慮因素為水力負荷。

根據(jù)理論計算公式，結(jié)合設(shè)備使用經(jīng)驗，運算得出：

LW760×3040NY型臥螺離心機理論處理量Q＝157m3／h，大于工藝指標要求的70m3／h；理論排查量G＝22 259kg／h，大于工藝指標要求的19 600 kg／h。

故設(shè)計選擇LW760×3040NY型液壓差速臥螺離心機。

4 裝置系統(tǒng)運行情況

4.1 白泥漿液脫水系統(tǒng)工藝及運行數(shù)據(jù)

圖2 白泥漿液脫水系統(tǒng)簡圖

表1 運行數(shù)據(jù)表

圖3 脫水分離效果

4.2 運行結(jié)論

（1）離心機處理量平均約71m3／h，固相含固率平均值約50.6%，液相SS約97mg／L，藥耗平均約0.72kg／t絕干泥，運行數(shù)據(jù)達到且略優(yōu)于設(shè)計要求。另外，PAM藥劑品質(zhì)對藥耗具有重大影響，也應(yīng)當引起關(guān)注。

（2）與板框壓濾機相比較，臥螺離心機系統(tǒng)具有占地小、操作自動化程度高、維護成本低、生產(chǎn)車間工作環(huán)境干凈整潔等優(yōu)勢。盡管臥螺離心機系統(tǒng)電耗高于板框壓濾機，但綜合運行成本比板框機低，有較好的經(jīng)濟性。

（3）運行中也出現(xiàn)過偶爾堵料、進料管耐腐蝕不夠、排渣口磨損嚴重等現(xiàn)象，通過整改，出現(xiàn)問題均得到解決。

5 結(jié) 語

總之，采用液壓差速臥螺離心機對堿廠白泥漿液進行脫水，技術(shù)上先進可靠，生產(chǎn)自動化程度高，能夠改善生產(chǎn)現(xiàn)場，有較好的經(jīng)濟效果，值得大力推廣。

［1］ 匡少平，張朝杰，等.堿廠白泥的資源化綜合利用技術(shù)［J］.中國資源綜合利用，2006（3）

［2］ 徐麗君，于廷芳，等.我國制堿白泥綜合利用技術(shù)研究與開發(fā)［J］.海洋科學，1998（3）

［3］ 姚斌，師洪波，袁泉.臥螺離心機設(shè)計選型中應(yīng)注意的幾個問題［J］.過濾與分離，2007（3）