廢水處理石膏工序離心機(jī)給液方式的探索

汪 永，晏 歆

（江西銅業(yè)集團(tuán)有限公司 貴溪冶煉廠，江西 貴溪 335424）

1 引言

2 原有離心機(jī)給液方式介紹

2.1 離心機(jī)給液流程

如圖1所示，石膏濃密機(jī)內(nèi)的石膏漿液由隔膜泵送至離心機(jī)高位槽，6臺(tái)離心機(jī)分別在給液程序時(shí)，石膏漿液通過(guò)重力自流至離心機(jī)內(nèi)［4］。多余的石膏漿液溢流至溢流槽暫存，溢流槽內(nèi)的石膏漿液又通過(guò)隔膜泵輸送至離心機(jī)高位槽對(duì)高位槽進(jìn)行補(bǔ)充。溢流槽內(nèi)的石膏漿液如果滿槽則溢流至集液槽，然后用泵返回至石膏反應(yīng)槽。

圖1 原有離心機(jī)給液方式流程圖

2.2 原有離心機(jī)給液方式的缺點(diǎn)及原因分析

（1）石膏輸送管道易堵塞。因石膏反應(yīng)槽及石膏濃密機(jī)系統(tǒng)與離心機(jī)分別處于馬路兩側(cè)，石膏漿液輸送管線較長(zhǎng)，阻力大，用氣動(dòng)隔膜泵輸送時(shí)在彎頭處或上升段易堵塞。另外當(dāng)氣動(dòng)隔膜泵隔膜破或逆止球故障時(shí)不易被發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致隔膜泵單邊上液，單邊上液時(shí)石膏漿液在管道內(nèi)流動(dòng)具有不連續(xù)性，易沉積堵塞管道。

（2）離心機(jī)給液管易堵塞。如圖2所示，為了便于離心機(jī)本體檢修，高位槽未設(shè)置在離心機(jī)的正上方，高位槽和離心機(jī)之間在X軸上存在一定的距離，這就導(dǎo)致離心機(jī)的給液管始終存在一定的斜度。另外受氣動(dòng)隔膜泵出口壓頭的限制，高位槽的配置高度較低，給液時(shí)壓頭就小。以上雙重原因?qū)е略诟呶徊蹆?nèi)的石膏漿液較濃的情況下，向離心機(jī)給液時(shí)石膏漿液易在給液管坡度較小段發(fā)生石膏沉積堵塞，且在下次給液時(shí)靠重力無(wú)法自行沖通。

圖2 離心機(jī)給液管示意圖

（3）離心機(jī)臺(tái)效低，石膏品質(zhì)差。石膏工序共有6臺(tái)離心機(jī)，運(yùn)行步驟由各自獨(dú)立的PLC程序控制，因此同一時(shí)間段處于給液程序的離心機(jī)臺(tái)數(shù)均不同，但由石膏濃密機(jī)進(jìn)入高位槽的量是固定的，因沒有自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置，進(jìn)入離心機(jī)高位槽的漿液總量無(wú)法根據(jù)處于給液狀態(tài)的離心機(jī)臺(tái)數(shù)來(lái)實(shí)時(shí)調(diào)整，就可能存在有時(shí)離心機(jī)處于未給滿液狀態(tài)，有時(shí)處于過(guò)給液狀態(tài)。處于未給滿液狀態(tài)的離心機(jī)產(chǎn)出的石膏含水量會(huì)上升，導(dǎo)致石膏品質(zhì)差；處于過(guò)給液狀態(tài)的離心機(jī)增加了總循環(huán)時(shí)間，也就導(dǎo)致離心機(jī)效率降低。

（4）流程復(fù)雜，設(shè)備多，成本高。石膏工序共有4個(gè)高位槽，6臺(tái)離心機(jī)，1個(gè)溢流槽。為了防止石膏漿液沉積，其中高位槽和溢流槽都配備了攪拌機(jī)；高位槽與溢流槽之間需要配置液體走向管道，管線長(zhǎng)易堵塞（如圖1）；從溢流槽至高位槽需要配備2臺(tái)氣動(dòng)隔膜泵，因管線長(zhǎng)出口阻力大，導(dǎo)致氣動(dòng)隔膜泵隔膜及泵軸使用壽命縮短，故障頻繁檢修成本增加。

3 離心機(jī)給液方式的改進(jìn)

綜合分析認(rèn)為，以上問題的根本原因是整個(gè)離心機(jī)給液系統(tǒng)設(shè)計(jì)不合理，缺乏必要的自動(dòng)控制系統(tǒng)。導(dǎo)致整個(gè)離心機(jī)給液系統(tǒng)設(shè)備多，管線復(fù)雜，效率低下［5-6］。針對(duì)這些問題，計(jì)劃取消所有高位槽和溢流槽，離心機(jī)改為離心泵直接給液，并增加必要的自動(dòng)控制系統(tǒng)。

3.1 驗(yàn)證離心機(jī)離心泵直接給液的可行性

流程圖見圖3。

圖3 離心泵直接給液示意圖

（1）為了解決石膏濃密機(jī)內(nèi)漿液跨馬路輸送管線長(zhǎng)，易堵塞的問題，在合適的位置增加了1個(gè)中轉(zhuǎn)槽。

（2）取消4個(gè)高位槽中的3個(gè)，保留離心機(jī)給液總管末端的1個(gè)高位槽。中轉(zhuǎn)槽離心泵出口管與此高位槽的底部給液管相連。前端4臺(tái)離心機(jī)的給液管與其對(duì)應(yīng)的高位槽斷開，直接與中轉(zhuǎn)槽離心泵出口總管對(duì)接。保留的那個(gè)高位槽上設(shè)置液位計(jì)，由此液位信號(hào)來(lái)調(diào)節(jié)中轉(zhuǎn)槽抽出泵的頻率，并設(shè)置最低運(yùn)行頻率以保證離心機(jī)給液總管內(nèi)的石膏漿液不斷流沉積堵塞管道。

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石膏濃密機(jī)內(nèi)的漿液先由氣動(dòng)隔膜泵輸送至中轉(zhuǎn)槽內(nèi)進(jìn)一步濃縮，再用變頻離心泵輸送至離心機(jī)，實(shí)現(xiàn)接力輸送以減少管道堵塞的次數(shù)。

當(dāng)處于給液程序的離心機(jī)臺(tái)數(shù)較少時(shí)，高位槽液位會(huì)上漲至設(shè)定值，此時(shí)自動(dòng)降低中轉(zhuǎn)槽離心泵的頻率，高位槽進(jìn)液量減少；當(dāng)同時(shí)處于給液狀態(tài)的離心機(jī)較多時(shí)，高位槽液位下降，中轉(zhuǎn)槽離心泵頻率增加，進(jìn)入高位槽的液量增多，如果此時(shí)進(jìn)入高位槽的液量仍不足時(shí)，溢流槽的循環(huán)泵也會(huì)往高位槽補(bǔ)液，以保證每臺(tái)離心機(jī)的給液量；如果所有離心機(jī)都處于非給液狀態(tài)，中轉(zhuǎn)槽離心泵的頻率會(huì)降至最低，如果此時(shí)高位槽液位仍上漲則溢流至原有的溢流槽。

通過(guò)一個(gè)月的試運(yùn)行，石膏濃密機(jī)抽出泵出口總管堵塞次數(shù)降為0，離心機(jī)給液管堵塞次數(shù)顯著降低，高位槽液位基本處于80%（設(shè)定值）的液位，滿液溢流至溢流槽的次數(shù)顯著降低。綜合評(píng)價(jià)認(rèn)為高位槽及溢流槽已無(wú)存在必要，可以全部取消，離心機(jī)離心泵直接給液方案可行。

3.2 方案優(yōu)化

石膏漿液輸送的特性決定了其在輸送管道內(nèi)需保持流動(dòng)連續(xù)性，否則就會(huì)沉積并堵塞管道，必須設(shè)置一個(gè)最小流量以滿足這一要求。在實(shí)際生產(chǎn)中，始終可能存在6臺(tái)離心機(jī)同時(shí)處于非給液狀態(tài)，此時(shí)又要求離心機(jī)進(jìn)液量為0，前后矛盾。解決方法是在離心機(jī)給液總管末端增加一根DN50的回流管回流至石膏中間槽。

流程圖見圖4。

如圖4所示，在離心機(jī)給液總管的末端配1根由DN80縮經(jīng)至DN50的PE管返回石膏中轉(zhuǎn)槽。配管時(shí)，此管可以沿進(jìn)液總管原路返回，在進(jìn)入石膏中轉(zhuǎn)槽前設(shè)置一個(gè)躍升高度，配合管道縮經(jīng)，目的是提高離心機(jī)進(jìn)液管內(nèi)的給液壓力，節(jié)省給液時(shí)間提高離心機(jī)效率。同時(shí)如果管道內(nèi)發(fā)生輕微石膏沉積，在高壓力的沖擊下沉積的石膏也會(huì)自行疏通。

圖4 改造后離心機(jī)給液示意圖

4 結(jié)論

離心機(jī)給液方式由原來(lái)的高位槽重力自流式給液改為變頻離心泵直接給液后存在以下優(yōu)點(diǎn):

（1）取消了帶攪拌機(jī)的高位槽、溢流槽，電耗及維修成本下降；簡(jiǎn)化了設(shè)備及管線，出現(xiàn)設(shè)備間管道堵塞的概率大幅降低。

（2）離心泵直接給液壓力高，離心機(jī)進(jìn)液管及進(jìn)液口不容易堵塞，降低了員工的勞動(dòng)強(qiáng)度。

（3）離心機(jī)給液變頻調(diào)節(jié)，給液總管流量根據(jù)各臺(tái)離心機(jī)所處的不同運(yùn)行步驟進(jìn)行動(dòng)態(tài)流量調(diào)整，保證了離心機(jī)給液效果最優(yōu)化，提高了離心機(jī)的運(yùn)行臺(tái)效。