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上海祁立:臥螺離心機機型選擇
一、前言
祁立臥式螺旋沉降式離心機是采用離心沉降法來分離懸浮液的機器,它是將含細小顆粒(粒徑d≥5µm)的懸浮液,經過固液分離,使懸浮液變為相對干凈的液體和固體狀的泥渣,由于無濾布和濾網、單位產量的耗電量較少,單機生產能力大,適合工廠大型化與自動集中控制的要求,沒有操作周期,連續運行,連續進出料,操作簡便,母液含固量少,澄清度高,結構緊湊,占地面積小和易于密閉等特點,現已廣泛應用于環保、石油、化工、冶金、醫藥食品和輕工等領域,主要部件有轉鼓、螺旋輸送器、差速器、過載保護裝置和卸渣裝置。其工作原理為:在機殼內,轉鼓和螺旋輸送器由兩個同心軸承相連接,主電動機通過V帶輪帶動轉鼓旋轉,轉鼓通過左軸承處的空心軸與行星差速器的外殼相連接,行星差速器的輸出軸帶動螺旋輸送器與轉鼓作同向轉動,但轉速不一樣。懸浮液從右端的中心進料管連續送入轉鼓內,在離心力的作用下轉鼓內形成一環形液池,重相固體粒子離心沉降到轉鼓內表面而形成沉渣,由于螺旋葉片與轉鼓的相對運動,沉渣被螺旋葉片推送到轉鼓的小端的干燥區,送出液面并從排渣孔甩出。
在轉鼓的大端蓋上開設有若干溢流孔,液相便從此處流出,從而完成固液分離。
臥螺沉降式離心機選型和很多因素相關,如設計理念、物料理化特性參數和工藝路線等是選型過程中應十分注意的問題。
二、設計理念
國內外臥螺沉降式離心機的設計主要技術特點基本相同,但在技術細節上設計理念存在很大差異,主要表現在技術參數的選擇、材料的選擇、起動方式、驅動方式和差速器等方面有很大的不同。
(1)技術參數的選擇
轉鼓直徑和長徑比、分離因素和螺旋頭數是臥螺沉降式離心機主要技術參數。轉鼓直徑越大,生產能力也越大,但受材料強度和加工難度的限制,轉鼓直徑不能大到一定數值。同樣,長徑比大,生產能力也越大,對于易分離的物料,長徑比取1~2,對于難分離的物料,長徑比取3~4,所以盡量選用長徑比大的機器,可以增加沉降區長度和干燥區長度,既利于沉降,有利于減少濾餅的含濕量,但制造較難,成本增加。分離因素Fr=ω2R/g和轉鼓轉速直接有關,它的選擇取決于懸浮液中固相顆粒的分離難易,轉鼓的轉速受到材料和軸承限制,所以在滿足使用要求時,盡可能采用較低轉鼓轉速,一般地,大直徑臥螺離心機分離因素都很低。螺旋頭數可以是單頭、雙頭和多頭,難分離的物料一般采用單頭螺旋;需要產量大又易分離的物料,多采用多頭,但母液含固量會增加,在污水處理行業,一般采用單頭螺旋。
此外,還有轉鼓的半錐角和溢流口內徑都是在設計離心機時需要考慮的技術參數。半錐角對固體流量的性能具有重要影響,由于離心力的作用,當顆粒到達轉筒內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,zui后體現在錐角上。兩者對固體顆粒的輸送性能產生直接的影響,即隨著回流速度的增加則固體輸送速度下降。溢流口內徑和液層厚度有關,液體在機內停留時間的增加則液層的厚度也增加,其結果是澄清效率提高,但同時機內的干燥區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,液層厚度的調節會直接影響到沉降速度、流量以及固體排出量。臥螺離心機還需要根據使用經驗和試驗結果進行分析研究,才能確定機器的類型和結構。
(2)材料的選擇
材料的強度性體現在離心機的轉速上,它也直接對體積流量和質量流量產生影響,此外離心機的腐蝕也與其材料結構有關。轉鼓和螺旋輸送器通常用不銹鋼鑄造和焊接,或用高強度的不銹鋼和鈦鋼制造,也可用玻璃鋼制造。目前國內與國外設備中,主要部件都采用不銹鋼制造,尤其是轉鼓與螺旋部分全部采用不銹鋼,只有少數國外廠家可針對不同的處理對象及介質的要求,采用合適的材質。如對于污水處理和無腐蝕性場合,采用高強度碳鋼防腐,避免了過度設計,大大降低了制造成本,通過10余年的實踐證明,在污水處理中采用碳鋼防腐的材質是*可行的。在外殼方面更是盡量考慮節省材料,降低成本,如采用玻璃鋼外殼。轉鼓和螺旋的材料選擇時要考慮到耐磨性,為了有效保護轉鼓,在排渣孔設置耐磨套,在轉鼓內表面設置筋條或在內表面拉槽;螺旋輸送器的葉片易受到物料的嚴重磨損,為了減少或避免葉片的磨損,對螺旋葉片外緣進行碳化鎢熱噴涂處理,焊接合金塊。
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