制漿造紙污泥深度脫水壓榨機的研發

趙 黎 張本昌

(山東水利職業學院,山東日照,276826)

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·污泥脫水·

制漿造紙污泥深度脫水壓榨機的研發

趙 黎 張本昌

(山東水利職業學院,山東日照,276826)

介紹了制漿造紙污泥深度脫水壓榨機的結構、工作原理及應用,該機適用于各類廢紙制漿纖維含量高的初沉污泥的濃縮處理,能將含水量95%左右的污泥壓榨濃縮至含水量50%左右的成品污泥。整機采用全封閉式結構,單機濃縮效果好,效率高,成本低,大大簡化了污泥濃縮工藝流程。

制漿造紙污泥；壓榨機；結構原理；應用

目前,國內現有制漿污泥濃縮設備主要有帶式壓濾機、板框壓濾機。帶式壓濾機的出泥含水率為80%～85%,單機不能達到所要求的干燥效果,給后續的運輸處理帶來很大麻煩；板框壓濾機出泥泥餅含水率可達70%～80%,含水量依然很大,且該機間斷式運行,生產效率較低,板框使用壽命短[1-3]。顯然,這兩種設備的濃縮效果都不理想。本課題在總結原有濃縮設備的基礎上,結合消化吸收國際先進設備技術,自主開發了新型污泥濃縮設備污泥螺旋壓榨機。

1 設備簡介

制漿造紙污泥深度脫水壓榨機適用于各類廢紙制漿污泥的濃縮處理,其結構如圖1所示。

圖1 制漿造紙污泥深度脫水壓榨機結構示意圖

濃度為5%左右的污泥先經過預濃縮處理,中和廢水中膠體物質的電荷,使廢水中的膠粒脫穩、混凝聚沉,將廢水中的膠體物質和難過濾、難沉淀的污染物迅速凝聚成大顆粒。然后進入污泥螺旋壓榨機,污泥在變徑螺旋軸及變(徑)螺距螺旋的作用下,使料液體積產生壓縮,從而使料液中的水分通過孔狀篩板迅速被分離出去,而固體物在不斷壓縮的作用下含水率逐漸下降至滿足要求。在設備出泥口處設有氣動反壓料門,調節反推壓力,可控制出泥濃度,使出泥濃度穩定。被擠壓出來的濾液進入沉降槽內,整機在密閉式狀態下實現連續運行。

2 確定主要技術參數

2.1 壓縮比

由螺旋尺寸計算壓縮比。壓縮比是進料端第一個螺旋槽的容積與最后一個螺旋槽的容積之比[4]。螺旋輥各個螺旋槽的容積V由公式(1)計算。

(1)

式中,D為螺旋輥外徑,mm；d為螺旋輥內徑,mm；T為該節螺距,mm；b為該節平均牙厚,mm；h為該節牙深,h=(D-d)/2,mm；D平均為該節平均直徑,D平均=(D=d)/2,mm。

根據公式(1)計算出壓縮比在2～4范圍內。

2.2 生產能力

近似的生產能力Q可按公式(2)計算。

Q=60πD平均AφnCβρ

(2)

式中,Q為螺旋擠漿機的生產能力,kg/h；A為進料口螺旋通道的截面積,m2；φ為螺旋平均直徑上的倒角,(°)；n為螺旋轉速,r/min；C為進漿濃度,%；β為螺旋槽上漿料的填充系數,一般取0.4～0.6；ρ為絕干漿密度,kg/m3；D平均為第一節螺旋平均直徑,m。

2.3 功率

螺旋擠漿機的功率按公式(3)計算。

(3)

式中,K為備用系數，K=1.2～1.4；Q為運輸機生產量,t/h；W0為物料阻力系數；L為螺旋擠漿機水平投影長度,m；H為螺旋擠漿機在垂直平面上的投影高度,m。

2.4 電機的選擇

根據設備結構及主傳動的轉速,并考慮到電機的轉速,現選減速機型號為YCT355- 4C。

2.5 主要技術參數

制漿造紙污泥深度脫水壓榨機的主要技術參數見表1所示。

表1 主要技術參數

3 結構說明

制漿造紙污泥深度脫水壓榨機主要由底座、進漿室、螺旋主軸、殼體、篩鼓、防護罩、電機、減速器等組成。

3.1 進漿室與出泥室

進漿室與出泥室是整個主軸和軸上零部件的前后兩個支撐部分,由鋼板焊接而成。為方便螺旋軸的安裝和拆卸,進漿室和出泥室設計成上下分體結構,上、下兩部分通過周邊法蘭用螺栓連接在一起,構成進料和出泥空間。

3.2 殼體

殼體由型鋼及板材焊接而成,為便于螺旋軸的安裝拆卸,殼體設計成上下分體結構,其上部有活門,便于觀察和清理篩鼓用,殼體底部設有黑液排出管。上、下殼體通過螺栓連接在一起,構成擠漿區域,其內部為篩鼓。殼體與進漿室通過螺栓連接在一起,形成漿料從進漿、擠漿到出泥的整個工作區域[5]。

3.3 螺旋主軸

螺旋主軸是污泥螺旋壓榨機的主要部件,其長度為外徑的5～6倍,它是由軸頭1、軸頭2、螺旋管組成,螺旋管由筒體、螺旋葉片焊接而成，如圖2所示。軸頭是由45號鋼加工而成,為了減輕重量,減少動力消耗,螺旋管筒體為中空的,由鋼板卷制后焊接而成。螺旋葉片之間的螺距從左至右逐漸減小,螺旋管直徑從左至右逐漸增大,這樣使進來的漿料逐漸被濃縮,直到最后從出泥口排出。

圖2 螺旋主軸結構示意圖

3.4 篩鼓

篩鼓是由法蘭和筒體焊接而成,筒體上鉆有篩孔,篩孔直徑為2 mm。

3.5 氣動反壓料門

氣動反壓料門由氣動裝置控制,保持穩定的反壓推力,以保證穩定的出泥濃度,并可根據需要調節氣缸壓力,以獲得需要的泥餅干度。

4 工藝流程

制漿造紙污泥深度脫水壓榨機在廢紙制漿污泥濃縮處理的工藝流程如圖3所示。

圖3 工藝流程圖

從圖3可以看出,纖維含量在5%～10%的污泥與粉碎秸稈或酒糟進入聚合槽進行充分攪拌混合,然后進入預濃縮機(圓盤濃縮機)濃縮,濃縮后污泥含水率為80%左右,然后進入制漿造紙污泥深度脫水壓榨機進行壓榨,獲得含水50%左右的成品泥餅。因為初沉污泥本身具有一定的溫度,有利于污泥與輔料的充分混合,此過程不需要加熱。

5 結 論

制漿造紙污泥深度脫水壓榨機具有壓縮比大、操作簡單、成品污泥干度高、設備連續運行、可靠性和穩定性高,設備運行費用低,動力消耗小的優點。與當前其他設備相比,其結構合理,性能完善,充分體現出設備的新穎性,極大地提高了設備的使用效率和壽命,降低了企業的生產成本。制漿造紙污泥深度脫水壓榨機研制成功以后,首先在山東某大型造紙企業試用,經過半年多的運行實踐證明,制漿造紙污泥深度脫水壓榨機運行效果良好,得到企業的高度認可。可以預見,制漿造紙污泥深度脫水壓榨機以其良好的運行效果必將得到越來越廣泛的應用。

[1] Huang Shi-mao. Pulp and waste paper treatment equipment[M]. Beijing: Chemical and Industrial Press, 2002.

黃石茂. 制漿與廢紙處理設備[M]. 北京： 化學與工業出版社, 2002.

[2] Wang zhi-le. Mechanical design[M]. Beijing: Beihang University Press, 2011.

王之櫟. 機械設計[M]. 北京： 北京航空航天大學出版社, 2011.

[3] Chen Ke-fu. Pulp and paper making machinery and equipment[M]. Beijing: China Light Industry Press, 2013.

陳克復. 制漿造紙機械與設備[M]. 北京： 中國輕工業出版社出版社, 2013.

[4] ZHAO Li, ZHANG Yong-juan, LI Tai. The Structure Principle and Application on the New Double Helix Extrusion Machine[J]. China Pulp & Paper, 2008, 27(1): 76.

趙 黎, 張永娟, 李 泰. 新型雙螺旋擠漿機的結構原理與應用[J]. 中國造紙, 2008, 27(1): 76.

[5] ZHAO Li. The Structure Principle and Application on ZDG Type Drum Pulper[J]. China Pulp & Paper, 2006, 25(11): 66.

趙 黎. ZDG型鼓式碎漿機的結構原理及應用[J]. 中國造紙, 2006, 25(11): 66.

(責任編輯：馬 忻)

Research and Development of a Sludge Thickening Screw Press

ZHAO Li*ZHANG Ben-chang

(Shandong Water Vocational College, Rizhao, Shandong Province, 276826 )(*E-mail: hezezhaoli@163.com)

The structure, working principle and application of a sludge screw press machine was introduced, this machine was suitable for thickening the primary sedimentation sludge containing a great part of fiber in the recycled paper mill. The sludge with 95% water content could be concentrated to water content of 50%. The machine had a fully closed structure, with high efficiency and low cost, the thickening effect of single machine was good, it greatly simplified the sludge thickening process.

pulp and paper sludge; pressing machine; structure principle; application

趙 黎先生,碩士,副教授；主要從事制漿造紙設備及制漿工藝的研究和開發工作。

2016- 04-30(修改稿)

X793

A

10.11980/j.issn.0254- 508X.2016.10.009