臥螺離心機在氨堿廠鹽泥壓濾中的應用

李正國，孟慶華

(連云港堿業(yè)公司，江蘇 連云港 222042)

1 現 狀

連云港堿業(yè)有限公司氨堿法生產純堿產能120萬t，利用純堿石灰乳法精制精鹽水，澄清桶排鹽泥量在60 m3/h，鹽泥主要成分：CaCO3：5%，Mg(OH)2：4%，CaSO4、MgSO4、MgCl2、Na2SO4、NaCl：25%，H2O：63%，泥沙：3%；料漿溫度38 ℃；泥漿干基固含量為8%～12%。

鹽泥壓濾的目的是將鹽水精制崗位排放的鹽泥漿進行固液分離，含氯根液體化鹽后返回系統(tǒng)重新利用，對鹽泥漿過濾后的鹽泥加水混合均勻，配制成合格的白泥漿(氯根：<30 g/L；漿液濃度大于等于≥30%；pH值10～12)送至熱電車間用于鍋爐煙氣脫硫。

鹽水車間分別在2013年、2018年新增兩臺臥式螺旋卸料沉降離心機(型號：CS26-4T，轉鼓直徑660 mm，設計處理能力50 m3/h；型號：LW760×3040NY，轉鼓直徑760 mm，設計處理能力：65 m3/h)，拆除三臺舊的板框壓濾機(型號：XMZ500，即過濾面積500m2，濾板尺寸1500×1500 mm，濾板件數119塊，濾室厚度30 mm)。

2 臥螺離心機與板框壓濾機的比較

2.1 設備處理能力的比較

臥式螺旋離心機處理能力35 t/h，可實現一臺離心機替代2.5臺板框壓濾機。

2.2 運行成本的比較

板框壓濾機與臥式離心機在運行成本方面各有特點，板框壓濾機維修費用及人工成本較高，臥螺離心機耗電量和助劑消耗量較大，對比如表1。

表1 運行成本的比較(單位：元)

2.3 操作方式比較及日常維護的優(yōu)勢

臥式螺旋離心機操作比較簡單，故障率低。在正常運行狀態(tài)，兩臺臥式螺旋離心機僅需一人進行儀表監(jiān)控操作即可，可實現自動化連續(xù)穩(wěn)定運行。

臥式螺旋離心機維護工作量小、故障率低，日常僅需做好軸承的潤滑和半年一次更換傳動三角帶，三年進行一次返廠修理。

板框壓濾機自動化程度低，頻繁手動調整進料量及進料壓力，且每1～2 h需要3～4人協(xié)作卸料。

板框壓濾機日常維護工作量大,濾布要進行高壓水槍沖洗,濾布、濾板在高壓作用下易損壞導致噴料。日常維護中，液壓系統(tǒng)的閥組、拉板裝置等易出現故障檢修。特別在更換濾布和板框方面，工作量非常繁重企業(yè)委托第三方檢維修單位。整體人工成本高、占地面積大，現場操作環(huán)境差。

2.4 結論

臥螺離心機具有占地面積小，投入人力少，固液分離效果佳、檢維修費用低、系統(tǒng)集成高、自我保護能力強、安全風險低等特點，適用于我公司的鹽泥的處理，處理后制成的白泥漿純度高、混合均勻、雜物少，氯根低，完全滿足熱電脫硫的使用,徹底杜絕因白泥漿供應不足或是質量不高造成鍋爐煙氣脫硫指標不達標情況的發(fā)生，大大增加了環(huán)保效益。同時也降低崗位職工勞動強度，適應人員不斷減少的需要。

臥螺離心機在我公司的應用，切實符合于現代化純堿生產企業(yè)所要求的高效安全設備，帶來一場新的生產變革。但離心機在使用過程中也存在一些問題，需要去處理和引起大家的思考和探索改進。

3 臥螺離心機主要構造及原理

臥式螺旋卸料沉降離心機主要是由螺旋體、轉鼓與液壓差速器三個關鍵部件組成。在主驅動電機帶動下進行高速旋轉從而形成離心力，由于離心力的作用，物料中密度大的固體顆粒物沉積在轉鼓的內壁上，工作時螺旋體通過液壓差速器驅動與轉鼓作不等速的相對運動，螺旋體不斷將沉積在轉鼓內壁上的固體顆粒物刮下來并從排渣口推出，分離后的清液經過螺旋體螺旋內液層通道從轉鼓溢流口排出。從而實現固液分離過程。

圖1 離心機總裝圖

離心機主要部件說明：

1)進料管：物料從進料管進入離心機進行分離；

2)轉鼓：轉鼓內完成物料的液固二相分離；

3)螺旋：能連續(xù)的把沉渣送至排渣口排出機外；

4)轉鼓罩殼：防止離心機運行時物料(濾液、沉渣)飛濺，杜絕安全隱患；

5)傳動裝置：為離心機總成部件提供動力的裝置；

6)皮帶罩：防止離心機運行時人員身體接觸快速轉動的部件被卷入；

7)差速傳動裝置：使離心機轉鼓和螺旋形成差速的主要裝置，雙變頻機型為機械差速器+副電機，液壓機型為液壓差速器+液壓泵站；

8)底架：承載支撐離心機主體的底座機架；

9)大端蓋側軸承座。

4 離心機存在問題及解決辦法

4.1 鹽泥中有砂子造成離心機振值高

來自石灰車間的灰乳中夾帶的砂子配制成合格的苛化液進入鈣鎂反應器或澄清桶中，通過排鹽泥進入離心機。石灰車間灰乳轉篩篩孔2.5×2.5 mm，小于2.5 mm的砂子大多進入灰乳中，如若灰乳轉篩篩網損壞，進入灰乳系統(tǒng)帶入鹽水進入離心機的砂子更多。

砂子進入會造成離心機振動值升高，短時間會由3 mm/s升至12 mm/s,極端情況會造成離心機超振動值極限(20 mm/s)保護自停，給設備和生產穩(wěn)定造成較大影響。

造成離心機螺旋推料器螺旋帶頂部碳化鎢刮刀磨損，使得轉鼓與螺旋推料器刮刀之間間隙(圖1中2和3間隔)增大，固體層增厚，增加了轉鼓重量，容易造成離心機轉鼓不平衡。

解決辦法：精制崗位觀察石灰來灰乳情況，如出現較大顆粒，主動聯(lián)系石灰崗位更換或修補灰乳轉篩篩網。

流程再造，在鹽水精制崗位增加螺旋除砂裝置。從配苛化液開始將灰乳和粗鹽水混合，進入水力旋流器分離器(FXDS-GK-B，設備尺寸658×326×1653 mm，處理范圍大于74 μm)后，混合液從頂部流出，砂子等固體顆粒進入砂水分離器(SF-260,螺旋直徑220 mm，電機功率0.55 kW)，經過自然沉淀，通過螺旋除砂絞龍將固體顆粒尤其是大于1.0 mm的顆粒物全部除去，進入料倉汽車運出。保證進入精制系統(tǒng)時就沒有砂子等顆粒物，確保沒有砂子進入離心機。

此裝置從2018年4月投用后，系統(tǒng)中砂子減少90%以上，離心機震值高、螺旋推料刮刀磨損問題得以徹底解決。

4.2 離心機大端軸承容易進水

為追求離心機大直徑轉鼓，減少轉鼓形變，固定轉鼓的兩側軸承座距離轉鼓箱體外側距離非常短，尤其是大端側軸承座(圖1中9和4之間)距離箱體僅有30 mm。

由于離心機箱體處擋水環(huán)密封不嚴擋水不徹底，總有部分氣液體漏過箱蓋與主軸的空隙，沿著主軸透過軸承壓蓋密封處的毛氈，通過軸承包進入軸承內，短時間就會造成軸承銹蝕、軸承間隙增大；出現軸承異響、噪音大、溫度偏高(60 ℃)振動大、不到兩個月要更換一次軸承。

解決辦法：

1)每班注油，讓整個軸承包內充滿油脂，水汽無法進入軸承內。

2)原軸承壓蓋用羊毛氈進行密封，更換軸承時將軸承壓蓋更換為骨架油封，杜絕水汽進入。

3)增加擋水環(huán)；利用軸承箱與離心機箱體之間僅有間隙增加薄雙半圓形擋水環(huán)，將水擋住。

4)在離心機箱體上增加排氣孔，防止氣體噴出。

4.3 離心機下料口粘料易堵

鹽泥離心后，沉渣中帶部分助劑粘度較大，易在離心機下料口粘料，處理不及時容易造成離心機轉鼓出料口堵塞，進而造成螺旋推料器堵塞，扭矩瞬間增大，有損壞差速器(國外進口，進貨周期長)的風險，給生產帶來嚴重影響。我公司對出離心機后的沉渣用來兌水制作白泥漿。但如果生產水中斷且發(fā)現不及時，極易堵塞下料口。

1)為避免此種情況發(fā)生，在生產水上增加流量計，并接入DCS中，使用我公司制漿專利技術，要求職工1 h巡檢一次，設置水量高低限報警值，隨時提醒。

2)在離心機下料口處增加200×200 mm觀察孔和清理孔，以便發(fā)現問題及時處理。

3)在送往熱電的白泥漿泵出口管線上增加一管線，在離心機下料口處進行循環(huán)。一方面可以大幅度提升白泥漿濃度，二是有循環(huán)白泥漿24 h運行，量較生產水量大，基本杜絕下料口堵塞。

4.4 運行費用較高問題

在使用板框壓濾機時用的是臥式離心泵Q=30～100 m3/h,H=55 m，配套電機為90 kW，運行電流140 A；現在改為臥式離心泵,Q=10～60 m3/h,H=30 m，電動機N=30 kW，并配備變頻器，頻率在30 Hz,電流30 A，較原來年節(jié)約電費7.2萬元/年。

崗位操作人員從14人精簡為8人(四班三倒)，節(jié)約人工費用60萬元/年。

冬季，由于化助劑水溫低，造成部分助劑結團，造成浪費。將崗位暖氣凝結水引進助劑槽，提高水溫。助劑濃度從8‰降至6‰，此兩項便可以節(jié)約費用30余萬元/年。

4.5 離心機的工作能力達不到設計值

兩臺離心機，不同廠家，通過168 h考核，都只能達到設計值的70%左右。離心機工作轉速能夠達到其最高轉速的60%左右，也不能長期穩(wěn)定達到其最大轉速。

當然也可能是鹽泥粘度大，不易從轉鼓內壁脫出，容易造成扭矩快速上升，不利于離心機穩(wěn)定運行。或者是離心機廠家對氨堿廠各個企業(yè)具體情況分析不夠，沒有對癥下藥。

作為氨堿法純堿企業(yè)，我公司也有自己實際情況，如：鹽水精制崗位排放鹽泥固含量較低(干基在10%，pH值在10～11)；壓濾后要求濾液要清，濁度要低于100 ppm，而對濾餅或濾渣的干基要求低，因為我們要用濾餅加水混合制作白泥漿，送熱電脫硫使用。因此各企業(yè)在選用時要因企業(yè)實際情況而定。

5 總 結

希望制造廠家和企業(yè)能夠攜手共進，把我國離心機研究和應用更進一步。使離心機這種設備如真空帶式濾堿機一樣，在純堿行業(yè)推廣使用，達到提高產品質量，降低能源消耗，增加企業(yè)利潤的效果。