沉降式離心機(jī)

沉降式離心機(jī)

• 沉降式離心機(jī)是一種實(shí)現(xiàn)離心沉降操作過程的離心機(jī)。操作時(shí)，懸浮液在離心力作用下沿鼓壁形成環(huán)狀液層，其中密度較大的固體顆粒沿徑向沉降到鼓壁上，形成沉渣，澄清的液體經(jīng)轉(zhuǎn)鼓溢流口排出。沉渣用人工或機(jī)械方法卸出。常用且屬于間歇操作的有三足式沉降離心機(jī)和臥式刮刀卸料沉降離心機(jī)，用于處理固體顆粒尺寸>5um、固液相密度差>500kg/m³和濃度小于10%的懸浮液。

簡(jiǎn)介

• 沉降式離心機(jī)是一種新型的臥式螺旋卸料離心機(jī)，其工作原理是利用固-液比重差，并依靠離心力場(chǎng)使之?dāng)U大幾千倍，固相在離心力的作用下被沉降，從而實(shí)現(xiàn)固液分離，并在特殊機(jī)構(gòu)的作用下分別排出機(jī)體。當(dāng)離心過濾中因固體顆粒易堵塞過濾介質(zhì)而過濾阻力過大時(shí)或細(xì)顆粒漏失過多時(shí)，過濾式離心機(jī)就無法達(dá)到理想的分離效果，此時(shí)沉降式離心機(jī)就具有了過濾式不可比擬的優(yōu)勢(shì)。利用離心沉降原理，可以把粒徑很小的固相顆粒從液相中分離開來。

  

工作原理

• 用離心沉降法分離懸浮液組分的離心分離機(jī)。加入轉(zhuǎn)鼓中的懸浮液在離心力作用下形成環(huán)狀液層，其中的固體顆粒沉降到轉(zhuǎn)鼓壁上，形成沉渣。澄清的液體經(jīng)轉(zhuǎn)鼓溢流口或吸液管排出，稱分離液。分離結(jié)束時(shí)用人工或機(jī)械方法卸出沉渣。固體顆粒在向轉(zhuǎn)鼓壁沉降的過程中，還隨液體流作軸向運(yùn)動(dòng)，進(jìn)料量過大時(shí)，隨液體流動(dòng)至溢流口，而尚未沉降到鼓壁的細(xì)顆粒則隨分離液排出轉(zhuǎn)鼓，使分離液混濁。對(duì)固液相密度差小、固體顆粒小或液體粘度大的難分離懸浮液應(yīng)選擇分離因數(shù)高的沉降離心機(jī)，延長(zhǎng)懸浮液在轉(zhuǎn)鼓中停留的時(shí)間（例如減小進(jìn)料量或采用長(zhǎng)轉(zhuǎn)鼓等），方能保證分離液澄清。沉降離心機(jī)用途較廣，尤其適用于離心過濾中因固體顆粒易堵塞過濾介質(zhì)而過濾阻力過大時(shí)或細(xì)顆粒漏失過多時(shí)的懸浮液分離，但沉渣的含濕量偏高。沉降離心機(jī)可用于結(jié)晶、化學(xué)沉淀物、煤粉等懸浮液的分離、各種污水污泥的脫水以及動(dòng)植物油的除渣澄清等。

• 分離的目的是使混合液中的固體從液體中分離出來，或者是把二種互不相溶且比重不同的混合液分離開。在裝有輕、重兩種液體以及固相顆粒的混合液的容器中，由于重力作用，靜置一段時(shí)間后會(huì)出現(xiàn)分層現(xiàn)象，比重 zui 大的固體顆粒會(huì)下沉到容器部，上面為輕相液體，在二者之間是重相液體。當(dāng)混合液體進(jìn)入離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓并隨轉(zhuǎn)鼓高速旋轉(zhuǎn)起來后，這個(gè)分層過程由于離心力場(chǎng)的作用會(huì)比重力作用下的過程大幾千倍的速度加快進(jìn)行(分離因數(shù)就是重力加速度的倍數(shù))。混合液中的固體顆粒比重較大，受到的離心力也大，迅速沉降到轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁，而液體則被擠向轉(zhuǎn)鼓中心，液體若是有輕、重二相則重相靠近轉(zhuǎn)鼓壁，輕相靠近轉(zhuǎn)鼓中心，在二相分離機(jī)中設(shè)置了液相溢流口和固餅出口，在三相分離中，設(shè)置了輕相液體和重相液體排出口和固餅出口。離心機(jī)設(shè)置有進(jìn)料口、螺旋推料器，使整個(gè)分離過程連續(xù)進(jìn)行。

  

結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
軸系

• 沉降式離心機(jī)有剛性軸和撓性軸之分。一般對(duì)運(yùn)轉(zhuǎn)速度不太高，轉(zhuǎn)子直徑較大，液體流動(dòng)性較好的離心機(jī)通常設(shè)計(jì)成剛性軸。原科研機(jī)設(shè)計(jì)為剛性軸，它的轉(zhuǎn)鼓軸軸徑較大（Φ125mm），其臨界轉(zhuǎn)速大于工作轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)鼓軸與支撐軸承的間距大（800mm），設(shè)置了大尺寸的軸承，整個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)軸系的高度也相應(yīng)減小，由于沒有過臨界轉(zhuǎn)速時(shí)的振動(dòng)問題，其減振結(jié)構(gòu)相應(yīng)簡(jiǎn)化，取消了撓性軸常需的球形支撐。其優(yōu)點(diǎn)是工作轉(zhuǎn)速低于其一階臨界速度，沒有過臨界轉(zhuǎn)速時(shí)的振動(dòng)問題，可以在較寬的速度范圍內(nèi)操作。剛性軸本身結(jié)構(gòu)可設(shè)置大尺寸的軸承，此軸承的受力狀態(tài)較好，可提高整機(jī)的壽命。其缺點(diǎn)是拆裝和檢修不易實(shí)現(xiàn)全遠(yuǎn)距離操作。

轉(zhuǎn)鼓結(jié)構(gòu)與進(jìn)料方式

• 從近年來國(guó)外發(fā)展的離心機(jī)研究資料來看，轉(zhuǎn)鼓結(jié)構(gòu)有正杯型和倒杯式，對(duì)應(yīng)的進(jìn)料方式有上進(jìn)料和下進(jìn)料方式。我國(guó)的科研機(jī)和工程機(jī)都采用倒杯式轉(zhuǎn)鼓和下進(jìn)料方式，其優(yōu)點(diǎn)是縮短了主軸長(zhǎng)度，簡(jiǎn)化上部結(jié)構(gòu)，并使排渣暢快，操作時(shí)對(duì)上方污染少。工藝管道集中布置在轉(zhuǎn)鼓的下方，有利于轉(zhuǎn)鼓的起吊、檢修和解決 α 密封。

出料及排渣方式

• 工程機(jī)設(shè)置有清液室、錐筒及渣口切換裝置。清液室由錐形底與筒體連接形成的環(huán)形槽，內(nèi)有清液出口管。高速水流呈螺旋狀飛濺到外殼上進(jìn)入清液室。錐形底位于筒體下部，錐筒上固定有上料管噴嘴、高壓水噴嘴及排渣口（回流口），渣口切換裝置位于錐形底下部，它由核級(jí)閥門電動(dòng)裝置、穿地軸、切換罐、錐筒等組成。切換罐底部設(shè)有回流管口（回流入料液槽）、排渣管口（進(jìn)入渣水槽）和擋板，當(dāng)在高速沉降分離時(shí)，錐筒對(duì)準(zhǔn)回流口使得上料過程中由于上料管與散液盤之間空隙的存在，料液沿上料管外壁的回流液以及液體和氣體摩擦，進(jìn)料和散液板之間的碰撞形成霧滴通過錐筒收集經(jīng)回流口進(jìn)入料液槽。據(jù)了解，由于科研機(jī)沒有此裝置，在分離操作時(shí)，從渣口收集的原液量是進(jìn)料量的 1‰，就與形成的霧滴有關(guān)。排渣時(shí)，錐筒對(duì)準(zhǔn)排渣口，4 個(gè) 90?扇形噴嘴的水流將覆蓋轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁，在慢速轉(zhuǎn)動(dòng)情況下實(shí)現(xiàn)沖渣，渣水通過錐筒進(jìn)入渣水槽

  

類型
螺旋卸料式離心機(jī)

• 螺旋卸料式離心機(jī)分立式和臥式兩種，但工業(yè)上以臥式為主，簡(jiǎn)稱“臥螺” 。

• 臥式螺旋卸料離心機(jī)主要由高轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)鼓、與轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)向相同且轉(zhuǎn)速比轉(zhuǎn)鼓略高或略低的螺旋和差速器等部件組成。當(dāng)要分離的懸浮液進(jìn)入離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓后，高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)鼓產(chǎn)生強(qiáng)大的離心力把比液相密度大的固相顆粒沉降到轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁，由于螺旋和轉(zhuǎn)鼓的轉(zhuǎn)速不同，二者存在有相對(duì)運(yùn)動(dòng)（即轉(zhuǎn)速差），利用螺旋和轉(zhuǎn)鼓的相對(duì)運(yùn)動(dòng)把沉積在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁的固相推向轉(zhuǎn)鼓小端出口處排出，分離后的清液從離心機(jī)另一端排出。差速器（齒輪箱）的作用是使轉(zhuǎn)鼓和螺旋之間形成一定的轉(zhuǎn)速差。

主要的脫水流程可以簡(jiǎn)述為：

• 懸浮液從進(jìn)料管進(jìn)入轉(zhuǎn)鼓，固相顆粒在離心力場(chǎng)作用下受到離心力的加速沉降至轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁，沉降的顆粒在螺旋輸送器葉片的推動(dòng)下，從（直筒段）沉降區(qū)通過（錐段）干燥區(qū)至固相出口排出；經(jīng)澄清的液相從溢流孔溢出。從而實(shí)現(xiàn)固、液相自動(dòng)、連續(xù)的分離。

  

主要特點(diǎn)

• 優(yōu)點(diǎn)：自動(dòng)、連續(xù)操作、可*運(yùn)行、維修方便?？稍诩訅汉偷蜏叵鹿ぷ?。單機(jī)生產(chǎn)能力大，處理能力 0.4~60m3/h 顆粒粒度2 μm~5mm，固相濃度1%~50%、固液密度差大于0.05g/cm3 。分離因數(shù)高，轉(zhuǎn)鼓長(zhǎng)徑比設(shè)計(jì)范圍大，轉(zhuǎn)鼓液池深度可調(diào)。因此適用性強(qiáng)，應(yīng)用范圍廣。

• 缺點(diǎn)：沉渣含液量較高。離心機(jī)轉(zhuǎn)速高，轉(zhuǎn)動(dòng)件加工精度要求高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本高。

常用的螺旋卸料式離心機(jī)：

• 脫水型臥螺離心機(jī)：分離因數(shù)一般小于3000，常用來處理易分離物料，如洗煤廠要浮選的（漂浮選礦）精礦和尾礦。轉(zhuǎn)鼓呈錐形或柱-錐形，轉(zhuǎn)鼓長(zhǎng)徑比較小，一般為1~2。

• 澄清型臥螺離心機(jī)：分離因數(shù)一般大于3000，用于固體細(xì)微顆粒、滑膩的懸浮液（如活性污泥）等的澄清，特點(diǎn)是轉(zhuǎn)鼓呈柱—錐形和雙錐。

應(yīng)用領(lǐng)域

• 化工（如合成纖維樹脂、聚氯乙烯）、煤炭（如煤粉的脫水）、食品（如淀粉的脫水）、制藥（如動(dòng)物油脂的分離 ）、治金（如礦砂和浸漬液的分離 ）、環(huán)保（如活性污泥的脫水）等。

三足式沉降離心機(jī)

• 三足式離心機(jī)是一臺(tái)間歇操作、人工卸料的立式離心機(jī)。在這種離心機(jī)中為了減輕轉(zhuǎn)鼓的擺動(dòng)和便于拆卸，將轉(zhuǎn)鼓、外殼、和聯(lián)動(dòng)裝置都固定在機(jī)座上，機(jī)座則借拉桿掛在三個(gè)支柱上，所以稱為三足式離心機(jī)。

主要特點(diǎn)

• 分離效率較低，一般只適宜處理較易分離的物料，因是間歇操作，為避免頻繁的卸料、清洗，處理的物料一般含固量不高（約3%~5%）。

• 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格低，適應(yīng)性強(qiáng)。常用于中小規(guī)模的生產(chǎn)，例如要求不高的料漿脫水，液體凈水，從廢液中回收有用的固體顆粒等。

• 其缺點(diǎn)：卸料時(shí)勞動(dòng)強(qiáng)度大，生產(chǎn)能力低。

  

管式離心機(jī)

• 管式分離機(jī)是高分離因數(shù)的離心機(jī), 分離因數(shù)可達(dá) 15000 ~65000。轉(zhuǎn)速一般為16000r/min，適用于含固量低于 1% 、固相粒度小于5μm 、粘度較大的懸浮液澄清, 或用于輕液相與重液相密度差小、分散性很高的乳濁液及液-液-固三相混合物的分離。單機(jī)生產(chǎn)能力較小, 需停車清除轉(zhuǎn)鼓內(nèi)的沉渣。 管式離心機(jī)具有一個(gè)細(xì)長(zhǎng)而高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)鼓。加長(zhǎng)轉(zhuǎn)鼓長(zhǎng)度的目的在于增加物料在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)的停留時(shí)間。管式離心機(jī)根據(jù)要分離的物料的不同可以分為澄清型和分離型兩類。分離型用于固液分離，澄清型可用于液液固三相分離。

• 因?yàn)橐阂夯旌衔餂]有流動(dòng)性問題，因此用于液液分離的管式離心機(jī)為連續(xù)操作。對(duì)于固液分離，由于固相沉淀物流動(dòng)性差，只能采用間隙式操作。待固體聚達(dá)到一定體積后，停車拆下轉(zhuǎn)鼓進(jìn)行清理 ，否則，固體越積越多，通流截面減小，流速加快，停留時(shí)間減小，會(huì)降低分離效率。 在生產(chǎn)中為保持連續(xù)處理，采用兩臺(tái)離心機(jī)交替使用。

主要特點(diǎn)

• 優(yōu)點(diǎn)：（1）平均允許停留的時(shí)間要比同體積的轉(zhuǎn)鼓式離心機(jī)長(zhǎng)（管式離心機(jī)長(zhǎng)徑比大的緣故）（2）分離能力大（通常主要用于分離各種難分離的乳濁液，特別適用于二相密度差甚微的液液分離）。

• 缺點(diǎn)：（1）容量?。?）固液分離只能為間隙操作

• 噪音大，在現(xiàn)場(chǎng)有心跳加快的感覺；

• 物料濃度的變化需及時(shí)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速與速差；

• 在高轉(zhuǎn)速的使用環(huán)境中現(xiàn)場(chǎng)較臟，有含泥的霧氣產(chǎn)生；

• 操作不當(dāng)是會(huì)出現(xiàn)出泥口堵塞，反沖洗時(shí)有使出泥重新漿化的可能。

臥螺沉降離心脫水機(jī)的優(yōu)點(diǎn)：

• 連續(xù)運(yùn)行，漿液可不經(jīng)濃縮。國(guó)內(nèi)只有為數(shù)不多的幾個(gè)廠家可以生產(chǎn)小型離心脫水機(jī)，如果選擇大型離心脫水機(jī)，就只能依靠進(jìn)口，會(huì)增加工程投資，同時(shí)，離心脫水機(jī)受污泥負(fù)荷的波動(dòng)影響較大，對(duì)運(yùn)行人員的素質(zhì)要求較高，因此一般污水處理廠均不采用離心脫水工藝。隨著科技進(jìn)步，離心式脫水機(jī)的脫水技術(shù)在國(guó)外有了長(zhǎng)足進(jìn)展，例如山東貝特爾環(huán)保生產(chǎn)的螺旋離心式脫水機(jī)，其泥餅含固率可達(dá)百分之三十以上，而且操作是在全封閉的環(huán)境中進(jìn)行，脫水機(jī)周圍沒有任何污泥及污水存在，也沒有惡臭氣味，可以大大改善運(yùn)行人員的工作環(huán)境，因而受到業(yè)界人士的青睞。