丁三元
摘 要:通過分析了影響離心機離心分離的因素,闡明了雙級推料離心機從設計製造到實際使用過
程中與其它類型的離心機相比,所表現出來的優良特性。
關鍵詞:氯化鈉;固液分離;雙級推料離心機;離心分離;優良特性
1 概述
在真空製鹽中,鹽是以鹽漿的形式從蒸發罐中排出來的。為了得到較高品位的食用鹽,必須儘快地將固體鹽粒從鹽漿中分離出來,如使用重力沉降設備或旋流分離器等設備來進行分離。雖說能耗較低,但一是設備較大佔用工地和基建投資較大;二是分離時間較長,不利於連續生產;三是分離后的固體鹽粒含水量較大,不利於下道工序的脫水乾燥的進行。離心機因設備較小,固液分離快,連續分離后的固體鹽粒含水量低等特點,在真空製鹽得到廣泛的使用。離心機是借慣性離心力作用,利用離心力分離固體(晶體粒狀或纖維狀) 和液體或乳濁液中的重液和輕液的一種設備,它有一個由電動機帶動的高速旋轉的轉鼓,轉鼓內裝有篩網。轉鼓帶動其中的流體旋轉。液體經過篩網排出,固體在離心力和自身或外力不斷的推力作用下,從下料斗排出,達到固液分離的目的。離心機的種類很多,雙級推料離心機是其中之一,下面就離心機的選擇與雙級推料離心機的使用效果作一些分析。
2 影響離心機離心分離的主要因素
2.1 離心力 在離心機內進行離心分離時,由於物料在轉鼓內繞中心軸作勻速圓周運動,則作用於此旋轉物料的離心力的大小可表示如下:
離心力= maR = mRW2 = m(2πn) 2R = 4π2mn2R
式中:m ———物料的質量,kg
aR ———離心加速度,m/ s2
由上式可見,物料的慣性離心力與物料的質量成正比,與離心機轉鼓的旋轉半徑成正比與離心機轉鼓的旋轉速度的平方成正比。一般來講,離心力越大,離心機的分離能力也就越強。但離心力的增大,不應從增大離心機轉鼓直徑入手,因為轉鼓直徑越大,則所受應力越大,就必須考慮離心機轉鼓等其它部件的機械強度,是否能承受不斷增加的離心力和應力。
3 離心分離因素
物料在離心機中所受到的離心力可比其在重力場中所受重力大幾百倍到幾萬倍,物料在離心力場中所受離心力與重力大小之比稱為離心分離因素,現以α表示:即
式中:g ———重力加速度,m/ s2
由上式可見,離心分離因素α也可以用離心加速度W2R 與重力加速度g 的比值表示。它是衡量離心機特性的重要因素,它表示離心力場的強度。α值愈大,離心力愈大,離心機的分離能力也就愈強。同時,增加轉鼓的轉速,離心分離因素增加很快,而增加轉鼓半徑,離心分離因素的增大就比較緩慢。因此,為了提高α值,一般是採用增加轉速的辦法,同時適當地減少轉鼓的半徑,以保證轉鼓有足夠的機械強度。
一般來講,α< 3000 為常速離心機;α= 3000～50000 為高速離心機;α> 50000 為超速離心機。
4 一般常用離心機的結構特點
4.1 錐藍離心機
錐藍離心機一般為卧式,主要由機座、機殼、傳動部分和由轉藍、布料器、篩網構成的錐藍組成。其工作原理為,料液由管道輸送至離心機的布料器里,布料器將料液均勻地分佈在裝有篩網的轉藍上,料流在離心力的作用下,由轉藍的錐部成薄層連續向大端移動,並通過篩網不斷排出濾液,固體從大埠排出。該類機型結構簡單,作業連續,容易維修,但分離因素較低,脫水效果不理想。
4.2 往複式卸料離心機
活塞往複卸料離心機是一種在全速運轉下,同時連續地進行加料、分離、洗滌、卸料等所有工序的連續式離心機。其工作原理為:懸浮液由進料管引入旋轉的錐形料斗,沿料斗內壁流至旋轉的濾網上,濾液經濾網縫隙和鼓壁上小孔被甩至轉鼓外,由濾液出口管連續地排出。積存在濾網上的濾渣被往複運動的卸料器推出。卸料器沿鼓壁往複頻率為0.17～0.4Hz ,衝程約為40～50mm。該機主要適用於粗分散的,並能很快脫水和失去流動狀的懸浮液,功率消耗較均勻。但對懸浮液的濃度變化很敏感。如濃度太稀,形不成濾餅而「拉稀」,並造成轉鼓中物料分佈不均勻,引起轉鼓震動。
4.3 刮刀卸料離心機
這種離心機是在轉鼓連續全速運轉的情況下,能自動依次循環,間歇地進行進料、分離、洗滌、濾渣、甩干、卸料、洗網等工序的操作。其工作原理為:進料閥自動定時開啟,懸浮液由進料管進入全速運轉的鼓內,受慣性離心力作用而分離。液相經濾網和轉鼓壁上小孔被甩到鼓外,固相借耙齒將其均勻地布在濾網上。當濾渣達到容許厚度時,進料閥自動關閉。持續甩干一定時間后,裝有長刮刀的刮刀架自動上升,濾渣被刮下,沿傾斜的卸料斗排出機外。刮刀架升到極限位置后,隨即退下,同時沖洗閥又開啟,對網進行沖洗。該機適用性好,使用可靠,生產能力大而費用較少,製造維修不太複雜。但刮刀卸料對部分物料造成破壞,刮刀壽命短,須經常修理更換。
5 雙級推料離心機的主要結構和工作原理
雙級活塞推料離心機是一種連續操作、高效的過濾式離心機,可用於晶體或纖維狀懸浮液的連續脫水和洗滌。主要結構由六部分組成,一是由支承軸承座及罩殼等部件組成的機座部件;二是由一級、二級轉鼓、篩網,進料分配器和密封座等組成的轉鼓部件;三是由推料軸空心軸、軸承座等組成的軸和軸承部件;四是由壓力油缸、推料活塞、導向柱塞、控制套等組成的控制部件;五是由油泵座、螺桿泵、溢流閥、空氣過濾器、油冷卻器等組成的液壓部件;六是由進料管、洗滌管、防護網、耐磨圈刮刀、罩殼等組成的罩殼部件。
其工作原理為:當需要分離的物料A (如圖1)
通過進料管1 連續地供入離心機,由進料分配器2將物料均勻地撒到第1 級轉鼓3 上,經過篩網,大部分的母液在這裡得到過濾,並經液體收集罩由D 排出機外,不僅作旋轉運動並且作往複運動的第一級轉鼓又將形成的濾餅推到第二級轉鼓4 內,使濾餅在轉鼓內有足夠的停留時間,並獲得更大的離心力,使濾餅達到很低的含濕率,濾餅又被連續排出轉鼓,經固體收集槽5 由C 排出機外。
當對固體有純度要求時,可在該機內進行非常有效的洗滌,即在機殼上安裝洗滌管B 至轉鼓篩網內,用洗滌液沖洗濾餅后,經篩網、收集罩排出機外。如需要的話,洗滌母液,可以分別排出。
6 雙級推料離心機的使用效果
雙級推料離心機在我國製鹽工業上使用始於80 年代中期,90 年代開始得到較廣泛的使用,該離心機與上述製鹽工業常用的離心機比較,具有如下特點:
2000 年7 月離心機的選擇與雙級推料離心機使用效果分析
6.1 設計合理,安全可靠。該離心機是用提高轉鼓轉速(轉鼓轉速達2000r/ min) ,減小轉鼓直徑,來獲得較高的離心分離因素,從而保證轉鼓有足夠的機械強度。
6.2 分離效果好。該機有兩級轉鼓,由於二級轉鼓直徑比一級轉鼓直徑大,使離心機和離心分離因素都比一級轉鼓大,使物料能得到進一步的分離,所以分離效果好。
6.3 含濕率低,由於該離心機是採用二級轉鼓離心分離物料。使物料能在轉鼓內停留6～10 秒,使物料在轉鼓內有足夠的分離時間,物料能達到很低的含濕率。鹽一般在3 %以下。
6.4 耐腐蝕性好。該離心機與物料接觸的零部件是根據物料的不同特性,設計採用了耐腐蝕性能好的超低碳各類不鏽鋼材料。
6.5 使用壽命長。該離心機的基礎是採用彈性抗震座,並要求與離心機相連的管子應有一節撓性管,這樣有效地減少和消除了操作過程中的不均勻加料和推料機械同期性軸向碰撞所產生的不平衡力對設備產生振動而造成的損壞,使使用壽命延長。
6.6 生產效率高。該離心機主要部件製造精度高,旋轉部件經精確動平衡,故障停機率低,維修量相對較少,生產效率高。如P500 型雙級推料離心機每小時可產鹽12～15 噸。
6.7 操作簡便。該離心機啟動時,先啟動油泵,后
啟動主機。停車時,先停主機,后停油泵,控制櫃里按此操作程序,設有自銷裝置防止操作不當引起事故。
6.8 部分晶體破損。一級轉鼓將物料推向二級轉鼓以及卸料刮刀在高速卸料過程中,物料的部分晶體被破壞,影響鹽的顆粒度。
7 結束語
我國通過自行研製、技術引進等各種形式已經基本掌握了雙級推料離心機的生產技術。國內現有幾家生產廠能夠生產不同規格的雙級推料離心機。絕大多數國產的雙級推料離心機在真空製鹽企業的使用中,都取得了良好的效果,達到了設計要求。隨著生產技術的進一步提高,雙級推料離心機必將得到更多企業的認同。
