离心机的选择

一、前言卧式螺旋沉降式离心机是采用离心沉降法来分离悬浮液的机器，它是将含细小颗粒（粒径d≥5μm）的悬浮液，经过固液分离，使悬浮液变为相对干净的液体和固体状的泥渣，由于无滤布和滤网、单位产量的耗电量较少，单机生产能力大，适合工厂大型化与自动集中控制的要求，没有操作周期，连续运行，连续进出料，操作简便，母液含固量少，澄清度高，结构紧凑，占地面积小和易于密闭等特点，现已广泛应用于环保、石油、化工、冶金、医药食品和轻工等领域，结构示意图如图1所示，主要部件有转鼓、螺旋输送器、差速器、过载保护装置和卸渣装置。其工作原理为：在机壳内，转鼓和螺旋输送器由两个同心轴承相连接，主电动机通过V带轮带动转鼓旋转，转鼓通过左轴承处的空心轴与行星差速器的外壳相连接，行星差速器的输出轴带动螺旋输送器与转鼓作同向转动，但转速不一样。悬浮液从右端的中心进料管连续送入转鼓内，在离心力的作用下转鼓内形成一环形液池，重相固体粒子离心沉降到转鼓内表面而形成沉渣，由于螺旋叶片与转鼓的相对运动，沉渣被螺旋叶片推送到转鼓的小端的干燥区，送出液面并从排渣孔甩出。在转鼓的大端盖上开设有若干溢流孔，液相便从此处流出，从而完成固液分离。卧螺沉降式离心机选型和很多因素相关，如设计理念、物料理化特性参数和工艺路线等是选型过程中应十分注意的问题。二、设计理念国内外卧螺沉降式离心机的设计主要技术特点基本相同，但在技术细节上设计理念存在很大差异，主要表现在技术参数的选择、材料的选择、起动方式、驱动方式和差速器等方面有很大的不同。(1)技术参数的选择转鼓直径和长径比、分离因素和螺旋头数是卧螺沉降式离心机主要技术参数。转鼓直径越大，生产能力也越大，但受材料强度和加工难度的限制，转鼓直径不能大到一定数值。同样，长径比大，生产能力也越大，对于易分离的物料，长径比取1~2，对于难分离的物料，长径比取3~4，所以尽量选用长径比大的机器，可以增加沉降区长度和干燥区长度，既利于沉降，有利于减少滤饼的含湿量，但制造较难，成本增加。分离因素Fr=ω2R/g和转鼓转速直接有关，它的选择取决于悬浮液中固相颗粒的分离难易，转鼓的转速受到材料和轴承限制，所以在满足使用要求时，尽可能采用较低转鼓转速，一般地，大直径卧螺离心机分离因素都很低。螺旋头数可以是单头、双头和多头，难分离的物料一般采用单头螺旋；需要产量大又易分离的物料，多采用多头，但母液含固量会增加，在污水处理行业，一般采用单头螺旋。此外，还有转鼓的半锥角和溢流口内径都是在设计离心机时需要考虑的技术参数。半锥角对固体流量的性能具有重要影响，由于离心力的作用，当颗粒到达转筒内壁并被螺旋向前输送的同时也具有向后流动的趋势，而向后流动的速度与螺旋斜角有关，最后体现在锥角上。两者对固体颗粒的输送性能产生直接的影响，即随着回流速度的增加则固体输送速度下降。溢流口内径和液层厚度有关，液体在机内停留时间的增加则液层的厚度也增加，其结果是澄清效率提高，但同时机内的干燥区间缩短会使离开液面的固体含水量也增大，即脱水效果反而有所降低。因此，液层厚度的调节会直接影响到沉降速度、流量以及固体排出量。卧螺离心机还需要根据使用经验和试验结果进行分析研究，才能确定机器的类型和结构。(2)材料的选择材料的强度性体现在离心机的转速上，它也直接对体积流量和质量流量产生影响，此外离心机的腐蚀也与其材料结构有关。转鼓和螺旋输送器通常用不锈钢铸造和焊接，或用高强度的不锈钢和钛钢制造，也可用玻璃钢制造。目前国内与国外设备中，主要部件都采用不锈钢制造，尤其是转鼓与螺旋部分全部采用不锈钢，只有少数国外厂家可针对不同的处理对象及介质的要求，采用合适的材质。如对于污水处理和无腐蚀性场合，采用高强度碳钢防腐，避免了过度设计，大大降低了制造成本，通过10余年的实践证明，在污水处理中采用碳钢防腐的材质是完全可行的。在外壳方面更是尽量考虑节省材料，降低成本，如采用玻璃钢外壳。转鼓和螺旋的材料选择时要考虑到耐磨性，为了有效保护转鼓，在排渣孔设置耐磨套，在转鼓内表面设置筋条或在内表面拉槽；螺旋输送器的叶片易受到物料的严重磨损，为了减少或避免叶片的磨损，对螺旋叶片外缘进行碳化钨热喷涂处理，焊接合金块。