液壓差速臥螺離心機在堿廠白泥漿液脫水中的應用

何思立，申春龍

（1.廣東南方堿業股份有限公司，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，廣東南方堿業股份有限公司持續進行白泥資源化利用開發研究，先后開發了白泥干法脫硫技術、白泥生產高效鈣鎂復混肥技術和白泥濕法煙氣脫硫技術。其中，利用白泥脫除鍋爐煙氣二氧化硫并制取石膏的工業應用取得了很大成功，并獲得了專利授權（專利號：ZL200810029591.X）。上述白泥開發應用都要求先將白泥漿液作脫水處理。但傳統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。臥螺離心機構造見圖1。

離心機主要由轉鼓、螺旋、差速器組成，另外配套有主驅動電機、變頻器、外殼、底座、隔振器、監控儀表等。待分離的物料通過進料管進入到螺旋和轉鼓之間的腔體，螺旋和轉鼓按照設定的速度高速旋轉，物料在轉鼓內壁隨之旋轉，物料內所含的液體沿著轉鼓殼體形成同心液層，稱為液環層，物料內所含的固體在離心力的作用下沉積到轉鼓壁上，再通過螺旋的差速運轉將固體干料推出轉鼓。差速器控制螺旋轉速比轉鼓轉速多1～30r／min（可調），螺旋相當于一個在高速運轉中的推料器。轉鼓前方設計有一個錐段，保證了固相充滿出口端腔體，防止液相從固相出口流出。轉鼓的轉速、轉鼓與螺旋的差速、轉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）、高轉速、小差速系統設計，物料在機內的澄清及脫水停留時間長，分離因數高，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鼓轉速低；同時差速自動反饋調節，推料功率自動補償；故離心機能耗較低。

3）差速自動反饋調節范圍大（1～30r／min）；排出固渣后自動恢復初始差速，不易發生堵料情況；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質不銹鋼316L＋2205雙相不銹鋼制作；轉鼓排泥口：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 設定初始參數：倉庫規模(Irack，J，K)；貨位長(l)、寬(w)、高(h)；貨物質量Mi、出/入庫頻率Pi，i∈{1,2,,D}，D為貨物數量；堆垛機水平方向、垂直方向運行速度分別為Vx,Vy；種群規模為N；算法迭代次數為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，自動反饋調節裝置，故障報警裝置及自動停機裝置。

7）液壓差速器采用瑞士Viscotherm產品，扭矩高、差速小，性能可靠。

3 工程設計選型

3.1 設計規模及參數

單臺設備連續進料能力 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，二是根據現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：指單位時間內離心機處理的進料量；

2）固體負荷：指單位時間內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。

根據理論計算公式，結合設備使用經驗，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。

故設計選擇LW760×3040NY型液壓差速臥螺離心機。

4 裝置系統運行情況

4.1 白泥漿液脫水系統工藝及運行數據

圖2 白泥漿液脫水系統簡圖

表1 運行數據表

圖3 脫水分離效果

4.2 運行結論

（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，運行數據達到且略優于設計要求。另外，PAM藥劑品質對藥耗具有重大影響，也應當引起關注。

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

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

5 結 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，技術上先進可靠，生產自動化程度高，能夠改善生產現場，有較好的經濟效果，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［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研究與開發［J］.海洋科學，1998（3）

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