淺析立式離心機的優(yōu)化與實踐

陳士杰

（江西銅業(yè)集團有限公司 貴溪冶煉廠，江西 貴溪 335424）

1 引言

貴溪冶煉廠硫酸車間主工藝是利用二氧化硫煙氣制取硫酸。同時，車間還通過硫化、中和、石膏、電化學等工序，對全廠的廢酸廢水進行處理，日處理量約5000t。其中，石膏工序是廢酸廢水處理過程中的關鍵環(huán)節(jié)，其副產品石膏日產高達200t 以上。隨著貴冶向智能化工廠、一級標準化工廠邁進，硫酸車間廢酸廢水處理量不斷提高，石膏工序6 臺離心機作業(yè)率也在穩(wěn)步攀升。然而，隨著作業(yè)率的提升加上設備投入使用年限較長，5#和6#離心機近期運行異常，出現振動大、殘渣厚等故障，嚴重影響生產順行。車間設備維護人員通過分析研究，采取有效手段降低設備故障率，通過優(yōu)化改進提高設備運行效率，逐步恢復設備的性能以滿足生產需要。

2 立式離心機的結構

設備結構如圖1 所示。

3 分類和特點

3.1 分類

按分離目的可分大型立式化驗室離心機和大型立式工業(yè)離心機［1］。大型立式離心機分類有多種。按溫控可分：大型立式冷凍離心機和大型立式常溫離心機；按分離功能可分：大型立式分析離心機和大型立式制備離心機；按速度可分：大型立式低速離心機和大型立式高速離心機；按轉子結構可分：大型立式水平轉子離心機和大型立式角轉子離心機；按用途可分［2］：生物離心機、制藥離心機、化工離心機、食品離心機、飲料離心機、果汁離心機、催化劑離心機、試劑離心機、醫(yī)用離心機和沉降離心機等。

圖1 離心機結構示意圖

3.2 特點

該石膏離心機設備為化工離心機，立式三足式單刃刮刀,下部直接卸料的全自動過濾設備。具有運轉平穩(wěn)、操作方便等特點。適合分離含固相顆?！?.01mm 的懸浮液［3］，廣泛用于化工、輕工等行業(yè)。本機采用變頻驅動和變頻制動，并搭配加料控制器裝置來控制石膏給液量，操作簡單，維護方便。

4 工作過程

以一個繞本身軸線高速旋轉的圓筒，稱為轉鼓，以700r/min 的速度帶動內筒體一起旋轉［4］。筒體表面安裝有支撐網和濾網，由上下兩個圓形抱箍固定在筒壁上。石膏溶液經上下兩個加料扁口均勻噴射到濾網上。通過離心作用，石膏濾液（液相）穿過濾網和內筒體進入濾液管道，固相石膏附著在濾網表面。降速后離心機下部下料斗打開，通過水平刮刀將石膏直接排放到石膏堆場。通常情況下，轉鼓轉速越高，分離效果越好。

4.1 給液

設備啟動，當轉速達到300r/min 后，2 個給液閥打開開始給液，上下2 個給液扁口將溶液均勻噴射在內筒體濾網表面上。給液時間結束，2 個進料閥門關閉停止給液。

4.2 甩干

利用轉鼓高速運轉產生的離心力，在持續(xù)700r/min 的高轉速下，甩干300s 脫卻石膏溶液中的水分。濾液通過濾網、濾液孔將水分分離，石膏被截留在濾網表面。

4.3 卸料

甩干程序結束后，轉速降至30r/min，下料斗打開，刮刀沿逆時針方向平移，將附著在濾網表面的石膏刮取下來。

4.4 清洗

清洗閥門打開，2 根清洗水管上的噴頭平均噴射到濾網表面，待濾網表面無殘留石膏，完成清洗。一般清洗時間需根據現場刮渣效果決定。

通過長期的觀察以及運維經驗的積累，總結出最佳的控制參數和設置參數。如下表1 所示。

表1 離心機設定參數值

5 刮刀改進

通過分析，殘渣較厚與刮刀有很大關系。經過實驗驗證，改變刮刀的形式可大大提高離心機的處理量和降低設備的故障發(fā)生率。改進前刮刀為單片單刃刀，刮料不徹底殘留石膏較厚，且容易磨損使用壽命短。如圖2、圖3 所示為改進前刮刀和刮渣效果。

圖2 單刃刮刀

圖3 改進前刮渣效果

經過實驗，將單刃刮刀改進為雙刃耙式刮刀［5］。通過改變刮刀刀刃的形式，刀刃由面受力改為齒受力，分兩次進行刮料，進刀更快，刮料更徹底。改進后的刮刀其優(yōu)點：進刀速度快，使用周期長。由于加長了10mm 刀刃，降低了10mm 的殘渣厚度，每個循環(huán)的處理量也隨之增加，設備能力得到提升。（該刮刀已申報國家專利）

圖4、圖5 所示為改進后刮刀和刮渣效果。

圖4 雙刃耙式刮刀

圖5 改進后刮渣效果

表2 改進前和改進后參數對比表

6 給液方式優(yōu)化

常用的給液方式為高位槽給液。每臺離心機上方配備1 個高位槽，并安裝1 臺攪拌機防止石膏在槽體內沉積，通過重力勢能和位差完成給液。但經過長時間生產實踐發(fā)現，這種給液方式存在弊端，會出現給液不足或無液現象，造成設備損傷。離心機給液不足會導致振動瞬間增大，振幅可達70μm，對機械、電氣等零部件和檢測儀器均產生不同程度的損傷。經過多次分析實驗，現將給液方式優(yōu)化為變頻泵直接供液，這樣既保證了給液的及時性，也避免出現給液不足和無液空轉的現象。優(yōu)化后設備運行穩(wěn)定，同時減少了相應的附屬設備，降低了運維成本。

圖6 離心機高位槽給液

通過以上的優(yōu)化和改進，設備的日處理能力上升［6］。如表3。

表3 改進前和改進后參數對比表

7 結論

刮刀形式和給液方式優(yōu)化改進后設備運行穩(wěn)定，刮刀使用壽命延長，故障停機檢修時間減少，離心機的工作效率和處理能力得到大幅提升。每年可節(jié)約備品、備件及維護費用30000 余元，為設備長周期運行奠定了基礎。