制浆造纸污泥深度脱水压榨机的研发

赵 黎 张本昌

(山东水利职业学院,山东日照,276826)



·污泥脱水·

制浆造纸污泥深度脱水压榨机的研发

赵 黎 张本昌

(山东水利职业学院,山东日照,276826)

介绍了制浆造纸污泥深度脱水压榨机的结构、工作原理及应用,该机适用于各类废纸制浆纤维含量高的初沉污泥的浓缩处理,能将含水量95%左右的污泥压榨浓缩至含水量50%左右的成品污泥。整机采用全封闭式结构,单机浓缩效果好,效率高,成本低,大大简化了污泥浓缩工艺流程。

制浆造纸污泥；压榨机；结构原理；应用

目前,国内现有制浆污泥浓缩设备主要有带式压滤机、板框压滤机。带式压滤机的出泥含水率为80%～85%,单机不能达到所要求的干燥效果,给后续的运输处理带来很大麻烦；板框压滤机出泥泥饼含水率可达70%～80%,含水量依然很大,且该机间断式运行,生产效率较低,板框使用寿命短[1-3]。显然,这两种设备的浓缩效果都不理想。本课题在总结原有浓缩设备的基础上,结合消化吸收国际先进设备技术,自主开发了新型污泥浓缩设备污泥螺旋压榨机。

1 设备简介

制浆造纸污泥深度脱水压榨机适用于各类废纸制浆污泥的浓缩处理,其结构如图1所示。

图1 制浆造纸污泥深度脱水压榨机结构示意图

浓度为5%左右的污泥先经过预浓缩处理,中和废水中胶体物质的电荷,使废水中的胶粒脱稳、混凝聚沉,将废水中的胶体物质和难过滤、难沉淀的污染物迅速凝聚成大颗粒。然后进入污泥螺旋压榨机,污泥在变径螺旋轴及变(径)螺距螺旋的作用下,使料液体积产生压缩,从而使料液中的水分通过孔状筛板迅速被分离出去,而固体物在不断压缩的作用下含水率逐渐下降至满足要求。在设备出泥口处设有气动反压料门,调节反推压力,可控制出泥浓度,使出泥浓度稳定。被挤压出来的滤液进入沉降槽内,整机在密闭式状态下实现连续运行。

2 确定主要技术参数

2.1 压缩比

由螺旋尺寸计算压缩比。压缩比是进料端第一个螺旋槽的容积与最后一个螺旋槽的容积之比[4]。螺旋辊各个螺旋槽的容积V由公式(1)计算。

(1)

式中,D为螺旋辊外径,mm；d为螺旋辊内径,mm；T为该节螺距,mm；b为该节平均牙厚,mm；h为该节牙深,h=(D-d)/2,mm；D平均为该节平均直径,D平均=(D=d)/2,mm。

根据公式(1)计算出压缩比在2～4范围内。

2.2 生产能力

近似的生产能力Q可按公式(2)计算。

Q=60πD平均AφnCβρ

(2)

式中,Q为螺旋挤浆机的生产能力,kg/h；A为进料口螺旋通道的截面积,m2；φ为螺旋平均直径上的倒角,(°)；n为螺旋转速,r/min；C为进浆浓度,%；β为螺旋槽上浆料的填充系数,一般取0.4～0.6；ρ为绝干浆密度,kg/m3；D平均为第一节螺旋平均直径,m。

2.3 功率

螺旋挤浆机的功率按公式(3)计算。

(3)

式中,K为备用系数，K=1.2～1.4；Q为运输机生产量,t/h；W0为物料阻力系数；L为螺旋挤浆机水平投影长度,m；H为螺旋挤浆机在垂直平面上的投影高度,m。

2.4 电机的选择

根据设备结构及主传动的转速,并考虑到电机的转速,现选减速机型号为YCT355- 4C。

2.5 主要技术参数

制浆造纸污泥深度脱水压榨机的主要技术参数见表1所示。

表1 主要技术参数

3 结构说明

制浆造纸污泥深度脱水压榨机主要由底座、进浆室、螺旋主轴、壳体、筛鼓、防护罩、电机、减速器等组成。

3.1 进浆室与出泥室

进浆室与出泥室是整个主轴和轴上零部件的前后两个支撑部分,由钢板焊接而成。为方便螺旋轴的安装和拆卸,进浆室和出泥室设计成上下分体结构,上、下两部分通过周边法兰用螺栓连接在一起,构成进料和出泥空间。

3.2 壳体

壳体由型钢及板材焊接而成,为便于螺旋轴的安装拆卸,壳体设计成上下分体结构,其上部有活门,便于观察和清理筛鼓用,壳体底部设有黑液排出管。上、下壳体通过螺栓连接在一起,构成挤浆区域,其内部为筛鼓。壳体与进浆室通过螺栓连接在一起,形成浆料从进浆、挤浆到出泥的整个工作区域[5]。

3.3 螺旋主轴

螺旋主轴是污泥螺旋压榨机的主要部件,其长度为外径的5～6倍,它是由轴头1、轴头2、螺旋管组成,螺旋管由筒体、螺旋叶片焊接而成，如图2所示。轴头是由45号钢加工而成,为了减轻重量,减少动力消耗,螺旋管筒体为中空的,由钢板卷制后焊接而成。螺旋叶片之间的螺距从左至右逐渐减小,螺旋管直径从左至右逐渐增大,这样使进来的浆料逐渐被浓缩,直到最后从出泥口排出。

图2 螺旋主轴结构示意图

3.4 筛鼓

筛鼓是由法兰和筒体焊接而成,筒体上钻有筛孔,筛孔直径为2 mm。

3.5 气动反压料门

气动反压料门由气动装置控制,保持稳定的反压推力,以保证稳定的出泥浓度,并可根据需要调节气缸压力,以获得需要的泥饼干度。

4 工艺流程

制浆造纸污泥深度脱水压榨机在废纸制浆污泥浓缩处理的工艺流程如图3所示。

图3 工艺流程图

从图3可以看出,纤维含量在5%～10%的污泥与粉碎秸秆或酒糟进入聚合槽进行充分搅拌混合,然后进入预浓缩机(圆盘浓缩机)浓缩,浓缩后污泥含水率为80%左右,然后进入制浆造纸污泥深度脱水压榨机进行压榨,获得含水50%左右的成品泥饼。因为初沉污泥本身具有一定的温度,有利于污泥与辅料的充分混合,此过程不需要加热。

5 结 论

制浆造纸污泥深度脱水压榨机具有压缩比大、操作简单、成品污泥干度高、设备连续运行、可靠性和稳定性高,设备运行费用低,动力消耗小的优点。与当前其他设备相比,其结构合理,性能完善,充分体现出设备的新颖性,极大地提高了设备的使用效率和寿命,降低了企业的生产成本。制浆造纸污泥深度脱水压榨机研制成功以后,首先在山东某大型造纸企业试用,经过半年多的运行实践证明,制浆造纸污泥深度脱水压榨机运行效果良好,得到企业的高度认可。可以预见,制浆造纸污泥深度脱水压榨机以其良好的运行效果必将得到越来越广泛的应用。

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

黄石茂. 制浆与废纸处理设备[M]. 北京： 化学与工业出版社, 2002.

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

王之栎. 机械设计[M]. 北京： 北京航空航天大学出版社, 2011.

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

陈克复. 制浆造纸机械与设备[M]. 北京： 中国轻工业出版社出版社, 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.

赵 黎, 张永娟, 李 泰. 新型双螺旋挤浆机的结构原理与应用[J]. 中国造纸, 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.

赵 黎. ZDG型鼓式碎浆机的结构原理及应用[J]. 中国造纸, 2006, 25(11): 66.

(责任编辑：马 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

赵 黎先生,硕士,副教授；主要从事制浆造纸设备及制浆工艺的研究和开发工作。

2016- 04-30(修改稿)

X793

A

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