提高催化劑污水裝置離心機(jī)處理量

摘 "要：介紹了離心機(jī)分離原理以及我廠離心機(jī)物料性質(zhì)分析;從現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行中對(duì)離心機(jī)參數(shù)調(diào)整進(jìn)行分析討論，得出確保離心機(jī)長(zhǎng)期運(yùn)行且操作時(shí)可以嘗試的參數(shù)設(shè)置。

關(guān)鍵詞：離心機(jī);分離;物料性質(zhì);運(yùn)行參數(shù);

文章編號(hào)：1674-3520（2015）-10-00-02

催化劑污水處理裝置主要承擔(dān)著催化劑廠生產(chǎn)裝置所排工業(yè)污水，該裝置主要由均質(zhì)池、一沉池、二沉池、濃縮池、ABFT池及污泥脫水系統(tǒng)組成，而離心機(jī)是整個(gè)污泥脫水系統(tǒng)組成的核心，負(fù)責(zé)處理一沉池、二沉池及ABFT池底部排泥，它的運(yùn)行情況將直接影響一沉池、二沉池及ABFT池的運(yùn)行，甚至影響到各單元出水指標(biāo)的完成。

該裝置共三臺(tái)離心機(jī)，2011年以前三臺(tái)設(shè)備雖不能同時(shí)運(yùn)行，污泥處理量基本平穩(wěn)。隨著催化劑污水水量增加，污泥性質(zhì)發(fā)生較大改變，污泥量也逐漸增加，兩臺(tái)離心機(jī)運(yùn)行已無法完全滿足生產(chǎn)的需要，提高離心機(jī)的污泥處理量成為工作重點(diǎn)。在廠領(lǐng)導(dǎo)的正確領(lǐng)導(dǎo)下，對(duì)污泥系統(tǒng)進(jìn)行改造，確保三臺(tái)離心機(jī)可以同時(shí)運(yùn)行，增加了污泥的處理量，為了確保離心機(jī)實(shí)現(xiàn)開二備一且滿足生產(chǎn)需要，需要進(jìn)一步分析優(yōu)化離心機(jī)的參數(shù)，提高單臺(tái)離心機(jī)的運(yùn)行效率。

一、離心機(jī)污泥分離原理分析

催化劑污水裝置離心機(jī)屬于沉降離心機(jī)，主要利用固、液兩相存在的密度差，在離心力的作用下沉降。固相密度大，沉降在離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁上;液相密度小，趨于轉(zhuǎn)鼓中心并從機(jī)器溢流口流出，從而達(dá)到固、液分離的脫水效果。

污泥經(jīng)離心泵輸送至轉(zhuǎn)鼓，轉(zhuǎn)鼓內(nèi)固體顆粒運(yùn)動(dòng)狀態(tài)（如圖1所示）

圖1轉(zhuǎn)鼓內(nèi)固體顆粒運(yùn)動(dòng)

固相粒子在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)沉降過程符合斯托克斯定律，得出沉降速度：

Vr= dr/dt =d2⊿prω2/18u " " " ①

r-粒子所處位置半徑 " " " d-粒子直徑

⊿p- 固、液相密度差 " " "ω-轉(zhuǎn)鼓角速度

u-液相粘度

固相粒子從液面R0沉降到轉(zhuǎn)鼓R處所需時(shí)間t1為：

由①式變換可得：dt= dr/（ d2⊿prω2/18u ）對(duì)此式兩邊求積分可得：

t1=18u/d2⊿pω2（lnR-lnR0） " " ②

固相粒子在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)停留時(shí)間t2為：

t2=L/vz=Lπ（R2-R20）/Q " " " " "③

L-沉降區(qū)長(zhǎng)度 " " " Q-懸浮液體積流量

按照分離條件t1≦ t2，最佳條件為t1= t2，得出計(jì)算公式：

Q= d2⊿prω2/18u·Lπ（R2-R20）/㏑（R/R0） " " " " ④

由公式④得知，沉降離心機(jī)的處理能力取決的因素為物料的物理性質(zhì)和離心機(jī)的技術(shù)參數(shù)調(diào)節(jié)。

物料的物理性質(zhì)：d-粒子直徑⊿p- 固、液相密度差 u-液相粘度離心機(jī)的技術(shù)參數(shù)：ω-轉(zhuǎn)鼓角速度=2πn/60（n=轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速rpm）

二、物料性質(zhì)分析

催化劑污水污泥主要是高嶺土懸浮液及NaY廢水，顆粒超細(xì)且含有膠質(zhì)，污泥經(jīng)濃縮池?cái)嚢杈鶆蚝筮M(jìn)入C10，在含水率≦98%時(shí)由離心泵送入離心機(jī)。

由離心機(jī)處理能力公式Q= d2⊿prω2/18u·Lπ（R2-R20）/㏑（R/R0）可知：

（一）粒子直徑d越大其分離效果越好;福樂偉廠家培訓(xùn)技術(shù)資料如表1：

顆粒劃分 粗顆粒 大顆粒 小顆粒 微粒

粒徑范圍 3mmgt;d

gt;100um 100umgt;d

gt;50um 50umgt;d

gt;5um dlt;5um

分離難易 非常容易分離 容易分離 較難分離 難分離

（二）固、液相密度差越大，分離效果越好;為了提高固、液兩相濃度差，針對(duì)絮凝劑（PAM）存在絮凝、吸附及增強(qiáng)作用，選擇陽離子復(fù)合絮凝劑（聚丙烯酰胺），絮凝劑在催化劑污水中顯陽電性，對(duì)污水中懸浮的小顆粒有較強(qiáng)的絮凝沉淀作用，且PAM分子鏈固定在不同的顆粒表面上，各顆粒之間形成聚合物的橋，使顆粒形成聚集體而沉降。

（三）減小液體的粘度，提高分離效果;由于液體分子間距小彼此緊密，溫度升高提高分子動(dòng)能，促進(jìn)分子間流動(dòng)，使液體動(dòng)力增加動(dòng)力粘度減少，但目前蒸汽不能自動(dòng)調(diào)節(jié)，容易導(dǎo)致進(jìn)料溫度超高報(bào)警而停止進(jìn)料。

三、離心機(jī)參數(shù)調(diào)整分析討論

在了解污泥物理特性情況下，調(diào)節(jié)好離心機(jī)參數(shù)變得至關(guān)重要。首先，我們需要了解離心機(jī)運(yùn)行的三大關(guān)鍵參數(shù)：轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)數(shù)、螺旋推料差速及液池深度。同時(shí)，分析調(diào)整離心機(jī)參數(shù)，首先必須了解離心機(jī)控制柜各個(gè)自動(dòng)聯(lián)鎖條件，從而確定參數(shù)的可調(diào)范圍。根據(jù)PLC和實(shí)際操作總結(jié)信息，離心機(jī)報(bào)警聯(lián)鎖分為加藥系統(tǒng)聯(lián)鎖報(bào)警和離心機(jī)報(bào)警聯(lián)鎖。總結(jié)歸納為下圖所示：

因此，必須在條件允許范圍內(nèi)，調(diào)整離心機(jī)參數(shù)，才能找到離心機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行參數(shù)。根據(jù)離心機(jī)分離原理公式Q= d2⊿prω2/18u·Lπ（R2-R20）/㏑（R/R0）可知：轉(zhuǎn)鼓角速度ω增加，可提高處理能力Q。

ω=2πn/60（n=轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速rpm）

轉(zhuǎn)鼓角速度ω增加，即適當(dāng)增加轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速（低于聯(lián)鎖保護(hù)值）進(jìn)行試驗(yàn)（以2#了解以上報(bào)警聯(lián)鎖條件，對(duì)離心機(jī)三大關(guān)鍵參數(shù)的調(diào)節(jié)進(jìn)行分析：

（一）根據(jù)離心機(jī)處理能力公式：Q= d2⊿prω2/18u·Lπ（R2-R20）/㏑（R/R0） 知：離心機(jī)處理能力隨轉(zhuǎn)鼓角速度ω的增加而增加，ω=2πn/60（n=轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速rpm），因此在聯(lián)鎖保護(hù)值范圍內(nèi)，離心機(jī)處理能力隨轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速的增加而增加，上清液出水更為清澈，固渣變得更緊密和牢固。但是過高轉(zhuǎn)速一方面引起轉(zhuǎn)鼓電機(jī)功耗，另一方面由于過高離心力導(dǎo)致固體沉降緊密度高，增加推料負(fù)荷，從而增加了螺旋電機(jī)功耗，降低電機(jī)的使用壽命。

（二）固相離子在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)停留時(shí)間t2=L/V螺旋，由于沉降長(zhǎng)度一定，離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓螺旋相對(duì)差速越大，出泥越快，含水率相應(yīng)增加，上清液的較為清澈;反之則出泥慢，含水率低，上清液中固含量上升。離心機(jī)調(diào)試的目的就是找出兼顧兩者平衡點(diǎn)的差速值，在這個(gè)最佳差速推動(dòng)下，排渣有一個(gè)基本固定的干度，這個(gè)基本固定的干度使推料螺旋產(chǎn)生一個(gè)基本固定的推料負(fù)荷，即扭矩，扭矩過大，容易造成皮帶拉斷。因此，離心機(jī)調(diào)節(jié)時(shí)一定要重視扭矩所起的作用。

（三）液池深度是指物料在離心機(jī)內(nèi)部，在離心力作用下，轉(zhuǎn)鼓體內(nèi)壁形成的固渣+液體混合圓環(huán)的厚度。在這個(gè)圓環(huán)中，固體由于比重大沉降在圓環(huán)最外圈，圓環(huán)內(nèi)圈為清澈的分離液體。增加液池深度，上清液更為清澈，但由于液體圓環(huán)變厚，圓環(huán)的內(nèi)圈將向固渣排渣口蔓延，排渣口附近的無水區(qū)域長(zhǎng)度將變短，容易造成排放的固渣變得潮濕。反之，固渣變得干燥，但上清液可能比較渾濁。

針對(duì)以上調(diào)節(jié)參數(shù)的分析，對(duì)催化劑污水2#離心機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)調(diào)節(jié)（確保離心機(jī)干泥含水率≤80%），在確保離心機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行、調(diào)節(jié)頻率低的情況下，對(duì)不同進(jìn)料流量段進(jìn)行調(diào)節(jié)。取得試驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表：

1、轉(zhuǎn)速2400～2600r/min，改變進(jìn)料流量，調(diào)節(jié)離心機(jī)滿足出泥效果，運(yùn)行穩(wěn)定;

進(jìn)泥流量m3/h 螺旋差速r/min 扭矩% 軸振動(dòng)mm/s 運(yùn)行效果

6～9 4.0～5.3 平均4.7 18～26.2 4.2 離心機(jī)出泥效果好，離心機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定。

9～10 3.8～4.3平均4.0 28～30 4.6 離心機(jī)出泥效果好，離心機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定。

10～11 3.3 30～36 5.3 離心機(jī)出泥偏稀，調(diào)節(jié)達(dá)不到分離效果。

2、將轉(zhuǎn)速提高至2600～2700 r/min，增加進(jìn)料流量，調(diào)節(jié)離心機(jī)滿足出泥效果，運(yùn)行穩(wěn)定;

進(jìn)泥流量m3/h 螺旋差速r/min 扭矩% 軸振動(dòng)mm/s 運(yùn)行效果

10～11 4.0～5 平均4.6 22～28 5.0 離心機(jī)出泥效果好，離心機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定。

11～12 3.6～3.9平均3.7 30～32 5.8 離心機(jī)出泥效果好，離心機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定。

12～13 3.3 32～34 5.9 離心機(jī)出泥偏稀，調(diào)節(jié)達(dá)不到分離效果。

3、將轉(zhuǎn)速提高至2700～2800 r/min，繼續(xù)增加進(jìn)料流量，調(diào)節(jié)離心機(jī)滿足出泥效果，運(yùn)行穩(wěn)定;

進(jìn)泥流量m3/h 螺旋差速r/min 扭矩% 軸振動(dòng)mm/s 運(yùn)行效果

12～13 4.0～4.7 平均4.2 30～32 4.9 離心機(jī)出泥效果好，離心機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定。

13～13.5 3.6～4.1平均3.9 32 7.8 離心機(jī)出泥效果好，離心機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定。

gt;13.5 3.4～3.5 36～37 6.2～10.6 離心機(jī)出泥不穩(wěn)定，振動(dòng)不平穩(wěn)且離心機(jī)出現(xiàn)不正常聲音。

通過以上方法對(duì)2#離心機(jī)參數(shù)進(jìn)行試驗(yàn)調(diào)節(jié)，目前2#離心機(jī)最大負(fù)荷為13～13.5m3/h，合理的運(yùn)行參數(shù)是：轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速2750～2800 r/min，差速度3.6～4.1 r/min，扭矩基本穩(wěn)定于32%Nm。

（四）絮凝劑投加量的確定：通過不斷改變進(jìn)料流量，調(diào)整絮凝劑的投加量及離心機(jī)參數(shù)進(jìn)行試驗(yàn)，觀察離心機(jī)出泥效果及上清液懸浮物含量，確保離心機(jī)內(nèi)部不易結(jié)塊且出泥效果好，上清液清澈含懸浮物較低，絮凝劑投加量在1.0m3/h為最佳。

四、結(jié)論

通過對(duì)離心機(jī)分離物料性質(zhì)及各參數(shù)的分析調(diào)整，充分了解離心機(jī)在不同流量范圍之內(nèi)各運(yùn)行參數(shù)的調(diào)整范圍，為了離心機(jī)操作達(dá)到出泥效果好，離心機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定，操作頻率低，以上實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是離心機(jī)確保長(zhǎng)期運(yùn)行且操作時(shí)可以嘗試的參數(shù)設(shè)置。

五、下一步需要討論分析問題

通過對(duì)離心機(jī)的分析發(fā)現(xiàn)，有2個(gè)問題下一步需要進(jìn)行試驗(yàn)或分析：1、正常情況下，提高離心機(jī)負(fù)荷可通過調(diào)節(jié)運(yùn)行參數(shù)滿足。但污水系統(tǒng)受到?jīng)_擊，水質(zhì)發(fā)生較大變化時(shí)，提高離心機(jī)負(fù)荷，離心機(jī)出泥含水率高，調(diào)整離心機(jī)各運(yùn)行參數(shù)無法達(dá)到出泥效果。需要對(duì)變化的水質(zhì)進(jìn)行試驗(yàn)，檢驗(yàn)絮凝劑在變化的污水中是否降低絮凝作用而導(dǎo)致離心機(jī)分離效果下降，并找出分離效果下降的原因。2、進(jìn)一步分析物料的性質(zhì)及調(diào)整離心機(jī)運(yùn)行參數(shù)，討論分析離心機(jī)是否可以進(jìn)一步提高處理能力。

參考文獻(xiàn)：

[1]李家民，王世宏，瞿賓業(yè)。煉化設(shè)備手冊(cè)第一冊(cè)。蘭州：蘭州大學(xué)出版社，2008.58-60