液压差速卧螺离心机在碱厂白泥浆液脱水中的应用

何思立，申春龙

（1.广东南方碱业股份有限公司，广东 广州 510760；2.上海市离心机械研究所有限公司，上海 200231）

1 项目由来

白泥浆液是氨碱法纯碱生产中的蒸馏废液，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；不溶含固量约10%。白泥浆液的特点是：氯离子含量较高（以干重计含量约10%）、腐蚀性强；不溶物颗粒细小，脱水难；pH值为10～12，碱性强；温度较高，约为75±10℃。目前，白泥浆液大多在脱水后外运堆放或填埋，占用了大量的土地资源，容易造成二次污染，因此，将白泥资源化利用是碱厂的一项重要课题［1、2］。

自2003年以来，广东南方碱业股份有限公司持续进行白泥资源化利用开发研究，先后开发了白泥干法脱硫技术、白泥生产高效钙镁复混肥技术和白泥湿法烟气脱硫技术。其中，利用白泥脱除锅炉烟气二氧化硫并制取石膏的工业应用取得了很大成功，并获得了专利授权（专利号：ZL200810029591.X）。上述白泥开发应用都要求先将白泥浆液作脱水处理。但传统白泥脱水采用的板框压滤机占地面积大、操作麻烦、维修不便，需要更先进的脱水设备替代。

2 液压差速卧螺离心机介绍

2.1 工作原理

卧螺离心机是依靠固液两相的密度差，在离心力场的作用下，加快固相颗粒的沉降速度来实现固液分离，适合分离含固相物粒度大于5μm，密度大于1.05g／cm3的物料。卧螺离心机构造见图1。

离心机主要由转鼓、螺旋、差速器组成，另外配套有主驱动电机、变频器、外壳、底座、隔振器、监控仪表等。待分离的物料通过进料管进入到螺旋和转鼓之间的腔体，螺旋和转鼓按照设定的速度高速旋转，物料在转鼓内壁随之旋转，物料内所含的液体沿着转鼓壳体形成同心液层，称为液环层，物料内所含的固体在离心力的作用下沉积到转鼓壁上，再通过螺旋的差速运转将固体干料推出转鼓。差速器控制螺旋转速比转鼓转速多1～30r／min（可调），螺旋相当于一个在高速运转中的推料器。转鼓前方设计有一个锥段，保证了固相充满出口端腔体，防止液相从固相出口流出。转鼓的转速、转鼓与螺旋的差速、转鼓的长径比是决定离心机分离效果的主要机械因素。

图1 卧螺离心机构造

2.2 LW760型液压差速卧螺离心机特点

1）采用大长径比（L／D＝4.0）、高转速、小差速系统设计，物料在机内的澄清及脱水停留时间长，分离因数高，螺旋对物料搅动小，污泥脱水效果好。

2）采用液压差速器，输出扭矩大，在转鼓前端锥形段将固相双向挤压脱水，达到同样脱水效果需要的转鼓转速低；同时差速自动反馈调节，推料功率自动补偿；故离心机能耗较低。

3）差速自动反馈调节范围大（1～30r／min）；排出固渣后自动恢复初始差速，不易发生堵料情况；堵料故障排除时无需拆机，只要启动螺旋就可自动排渣，清除积料。

4）为保证离心机寿命，与物料接触部分均采用优质不锈钢316L＋2205双相不锈钢制作；转鼓排泥口：碳化钨耐磨块整体镶嵌；罩壳材料：AISI304；机架材料：碳钢防腐处理，底座配减振装置。

5）主轴承采用进口SKF品牌，传动带采用进口日本三星品牌，变频器采用ABB品牌。

步骤1 设定初始参数：仓库规模(Irack，J，K)；货位长(l)、宽(w)、高(h)；货物质量Mi、出/入库频率Pi，i∈{1,2,,D}，D为货物数量；堆垛机水平方向、垂直方向运行速度分别为Vx,Vy；种群规模为N；算法迭代次数为T；最大迁入率为I；最大迁出率为E；最大突变率为mmax；PI算子涉及概率为Ppi。

6）机器装有超载报警，自动反馈调节装置，故障报警装置及自动停机装置。

7）液压差速器采用瑞士Viscotherm产品，扭矩高、差速小，性能可靠。

3 工程设计选型

3.1 设计规模及参数

单台设备连续进料能力 70m3／h（含固量为10%）

待处理物料温度 75±10℃

泥饼含水量 ≤50%（质量比）

平均固相回收率 ≥98%

滤液水中悬浮物SS含量≤110mg／L

离心机运行时间 连续运行

絮凝剂（分子量800万PAM）投加量 ≤1kg／tds（每吨干基固体）

3.2 离心机选型设计［3］

卧螺离心机选型主要采用下述两种方法：一是理论推算，二是根据现场移动车试验的推算。理论推算进料量采用普遍公认的是“活塞式”（即Σ理论）理论，主要考量两方面：

1）水力负荷：指单位时间内离心机处理的进料量；

2）固体负荷：指单位时间内离心机处理的排渣量；

当进料浓度较高时（超过1.5%时）主要的考虑因素为固体负荷；当进料浓度较低时（小于1.5%时）主要的考虑因素为水力负荷。

根据理论计算公式，结合设备使用经验，运算得出：

LW760×3040NY型卧螺离心机理论处理量Q＝157m3／h，大于工艺指标要求的70m3／h；理论排查量G＝22 259kg／h，大于工艺指标要求的19 600 kg／h。

故设计选择LW760×3040NY型液压差速卧螺离心机。

4 装置系统运行情况

4.1 白泥浆液脱水系统工艺及运行数据

图2 白泥浆液脱水系统简图

表1 运行数据表

图3 脱水分离效果

4.2 运行结论

（1）离心机处理量平均约71m3／h，固相含固率平均值约50.6%，液相SS约97mg／L，药耗平均约0.72kg／t绝干泥，运行数据达到且略优于设计要求。另外，PAM药剂品质对药耗具有重大影响，也应当引起关注。

（2）与板框压滤机相比较，卧螺离心机系统具有占地小、操作自动化程度高、维护成本低、生产车间工作环境干净整洁等优势。尽管卧螺离心机系统电耗高于板框压滤机，但综合运行成本比板框机低，有较好的经济性。

（3）运行中也出现过偶尔堵料、进料管耐腐蚀不够、排渣口磨损严重等现象，通过整改，出现问题均得到解决。

5 结 语

总之，采用液压差速卧螺离心机对碱厂白泥浆液进行脱水，技术上先进可靠，生产自动化程度高，能够改善生产现场，有较好的经济效果，值得大力推广。

［1］ 匡少平，张朝杰，等.碱厂白泥的资源化综合利用技术［J］.中国资源综合利用，2006（3）

［2］ 徐丽君，于廷芳，等.我国制碱白泥综合利用技术研究与开发［J］.海洋科学，1998（3）

［3］ 姚斌，师洪波，袁泉.卧螺离心机设计选型中应注意的几个问题［J］.过滤与分离，2007（3）