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(jī)械研究所有限公司，上海 200231）

1 項(xiàng)目由來(lái)

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(diǎn)是：氯離子含量較高（以干重計(jì)含量約10%）、腐蝕性強(qiáng)；不溶物顆粒細(xì)小，脫水難；pH值為10～12，堿性強(qiáng)；溫度較高，約為75±10℃。目前，白泥漿液大多在脫水后外運(yùn)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(xiàng)重要課題［1、2］。

自2003年以來(lái)，廣東南方堿業(yè)股份有限公司持續(xù)進(jìn)行白泥資源化利用開(kāi)發(fā)研究，先后開(kāi)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(hào)：ZL200810029591.X）。上述白泥開(kāi)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(jī)占地面積大、操作麻煩、維修不便，需要更先進(jìn)的脫水設(shè)備替代。

2 液壓差速臥螺離心機(jī)介紹

2.1 工作原理

臥螺離心機(jī)是依靠固液兩相的密度差，在離心力場(chǎng)的作用下，加快固相顆粒的沉降速度來(lái)實(shí)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(jī)構(gòu)造見(jiàn)圖1。

離心機(jī)主要由轉(zhuǎn)鼓、螺旋、差速器組成，另外配套有主驅(qū)動(dòng)電機(jī)、變頻器、外殼、底座、隔振器、監(jiān)控儀表等。待分離的物料通過(guò)進(jìn)料管進(jìn)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(guò)螺旋的差速運(yùn)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(dāng)于一個(gè)在高速運(yùn)轉(zhuǎn)中的推料器。轉(zhuǎn)鼓前方設(shè)計(jì)有一個(gè)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(zhǎng)徑比是決定離心機(jī)分離效果的主要機(jī)械因素。

圖1 臥螺離心機(jī)構(gòu)造

2.2 LW760型液壓差速臥螺離心機(jī)特點(diǎn)

1）采用大長(zhǎng)徑比（L／D＝4.0）、高轉(zhuǎn)速、小差速系統(tǒng)設(shè)計(jì)，物料在機(jī)內(nèi)的澄清及脫水停留時(shí)間長(zhǎng)，分離因數(shù)高，螺旋對(duì)物料攪動(dòng)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(dá)到同樣脫水效果需要的轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速低；同時(shí)差速自動(dòng)反饋調(diào)節(jié)，推料功率自動(dòng)補(bǔ)償；故離心機(jī)能耗較低。

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

4）為保證離心機(jī)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(jī)架材料：碳鋼防腐處理，底座配減振裝置。

5）主軸承采用進(jìn)口SKF品牌，傳動(dòng)帶采用進(jìn)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(cāng)庫(kù)規(guī)模(Irack，J，K)；貨位長(zhǎng)(l)、寬(w)、高(h)；貨物質(zhì)量Mi、出/入庫(kù)頻率Pi，i∈{1,2,,D}，D為貨物數(shù)量；堆垛機(jī)水平方向、垂直方向運(yùn)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(jī)器裝有超載報(bào)警，自動(dòng)反饋調(diào)節(jié)裝置，故障報(bào)警裝置及自動(dòng)停機(jī)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(jì)選型

3.1 設(shè)計(jì)規(guī)模及參數(shù)

單臺(tái)設(shè)備連續(xù)進(jìn)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(jī)運(yùn)行時(shí)間 連續(xù)運(yùn)行

絮凝劑（分子量800萬(wàn)PAM）投加量 ≤1kg／tds（每噸干基固體）

3.2 離心機(jī)選型設(shè)計(jì)［3］

臥螺離心機(jī)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(chǎng)移動(dòng)車試驗(yàn)的推算。理論推算進(jìn)料量采用普遍公認(rèn)的是“活塞式”（即Σ理論）理論，主要考量?jī)煞矫妫?/p>

1）水力負(fù)荷：指單位時(shí)間內(nèi)離心機(jī)處理的進(jìn)料量；

2）固體負(fù)荷：指單位時(shí)間內(nèi)離心機(jī)處理的排渣量；

當(dāng)進(jìn)料濃度較高時(shí)（超過(guò)1.5%時(shí)）主要的考慮因素為固體負(fù)荷；當(dāng)進(jìn)料濃度較低時(shí)（小于1.5%時(shí)）主要的考慮因素為水力負(fù)荷。

根據(jù)理論計(jì)算公式，結(jié)合設(shè)備使用經(jīng)驗(yàn)，運(yùn)算得出：

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

故設(shè)計(jì)選擇LW760×3040NY型液壓差速臥螺離心機(jī)。

4 裝置系統(tǒng)運(yùn)行情況

4.1 白泥漿液脫水系統(tǒng)工藝及運(yùn)行數(shù)據(jù)

圖2 白泥漿液脫水系統(tǒng)簡(jiǎn)圖

表1 運(yùn)行數(shù)據(jù)表

圖3 脫水分離效果

4.2 運(yùn)行結(jié)論

（1）離心機(jī)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(yùn)行數(shù)據(jù)達(dá)到且略優(yōu)于設(shè)計(jì)要求。另外，PAM藥劑品質(zhì)對(duì)藥耗具有重大影響，也應(yīng)當(dāng)引起關(guān)注。

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

（3）運(yùn)行中也出現(xiàn)過(guò)偶爾堵料、進(jìn)料管耐腐蝕不夠、排渣口磨損嚴(yán)重等現(xiàn)象，通過(guò)整改，出現(xiàn)問(wèn)題均得到解決。

5 結(jié) 語(yǔ)

總之，采用液壓差速臥螺離心機(jī)對(duì)堿廠白泥漿液進(jìn)行脫水，技術(shù)上先進(jìn)可靠，生產(chǎn)自動(dòng)化程度高，能夠改善生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，有較好的經(jīng)濟(jì)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(guó)資源綜合利用，2006（3）

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

［3］ 姚斌，師洪波，袁泉.臥螺離心機(jī)設(shè)計(jì)選型中應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)題［J］.過(guò)濾與分離，2007（3）