臥式螺旋離心機(jī)在黑液回收上的應(yīng)用

                             臥式螺旋離心機(jī)在黑液回收上的應(yīng)用

                                     1.王澤剛    2.李慎舉

（１．山東晨鐘機(jī)械股份有限公司　山東　淄博?。玻担叮矗埃?；２．山東貴和顯星紙業(yè)有限公司　山東　淄博?。玻担叮矗埃保?br />
    摘要： 臥式螺旋離心機(jī)在固液兩相分離方面使用效果良好。未經(jīng)處理的造紙黑液含有的雜質(zhì)較多，具有明顯的固液兩相特征，通過大膽探索使用臥式螺旋離心機(jī)進(jìn)行黑液回收處理，大幅度降低了污染物指數(shù)，環(huán)保效益和經(jīng)濟(jì)效益明顯。同時，通過介紹臥式螺旋離心機(jī)生產(chǎn)使用現(xiàn)況，針對設(shè)備卸料螺旋磨損嚴(yán)重的問題，提出了可行的解決方案。

    關(guān)鍵詞： 離心機(jī)；黑液分離；卸料螺旋；磨損；解決方案

    中圖分類號:ＴＳ７３３＋．９工藝

    文獻(xiàn)標(biāo)識碼:Ｂ工藝

    文章編號:１００７－９２１１（２００７）０１－００８４－０３

    過氧臥式螺旋離心機(jī)在造紙業(yè)的應(yīng)用主要是針對污水處理，效果比較理想。山東某企業(yè)采用了ＬＷ逆流臥式螺旋離心機(jī)進(jìn)行亞銨法麥草蒸煮黑液的回收，取得了良好的效果，經(jīng)凈化處理后的黑液可以制作粘合劑。

    1.新設(shè)備結(jié)構(gòu)及工作原理

    過氧如圖１所示，不帶防護(hù)罩的ＬＷ逆流臥式螺旋離心機(jī)主要由主機(jī)、主電機(jī)傳動、輔電動傳動、差速器、底座、減振器及輔助設(shè)施組成。主電機(jī)傳動裝置通過皮帶傳動帶動主機(jī)轉(zhuǎn)鼓高速旋轉(zhuǎn)，同時帶動差速器內(nèi)齒圈旋轉(zhuǎn)；輔電機(jī)傳動裝置通過皮帶傳動和差速器中心輪帶動主機(jī)卸料螺旋旋轉(zhuǎn)。主機(jī)轉(zhuǎn)鼓與卸料螺旋轉(zhuǎn)向相同，但卸料螺旋轉(zhuǎn)速比轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速略低，使兩者之間形成適當(dāng)?shù)牟钷D(zhuǎn)速。同時，主電機(jī)和輔電機(jī)通過雙變頻器控制，實現(xiàn)無級調(diào)速，并通過差速器使差轉(zhuǎn)速控制在０～２０ｒ／ｍｉｎ。由于主機(jī)轉(zhuǎn)鼓和卸料螺旋的高速旋轉(zhuǎn)，在使用中隨著設(shè)備的磨損將產(chǎn)生較大的振動，為防止給周邊設(shè)備造成危害，在設(shè)備底座下面安裝了減振器。

    過氧對于顆粒懸浮液，要使微顆粒在重力場中沉降分離時，固體顆粒的沉降速度極小，甚至微顆粒受布朗運(yùn)動的作用，重力沉降幾乎不可能實現(xiàn)。離心沉降則與重力沉降不同，從流體力學(xué)可知，顆粒在重力場中沉降，一方面顆粒受重力加速度作用而加速運(yùn)動，另一方面又由于顆粒所受的液體阻力與其運(yùn)動速度平方成正比。當(dāng)阻力和重力達(dá)到平衡狀態(tài)時，在無外力作用的情況下，顆粒只能以平衡時的線速度勻速運(yùn)動，　該速度稱為顆粒的沉降速度，其關(guān)系如下［１］：

           

                                圖1臥臥式螺旋離心機(jī)的結(jié)構(gòu)
 

               

    式中：ｒ為顆粒當(dāng)前所在圓周運(yùn)動位置到回轉(zhuǎn)軸的距離，

    即回轉(zhuǎn)半徑

    過氧ω為角速度

    過氧Ｆｒ為分離因數(shù)（分離因數(shù)就是重力加速度的倍數(shù)）過氧由式（１）和式（２）可知，固液兩相物的密度差越小，沉降越困難。臥式螺旋離心機(jī)則可通過提高固相物的分離因數(shù)，加速沉降過程。

           

                                    圖2固固、液兩相分離原理

    過氧如圖２所示，當(dāng)固、液兩相混合液通過進(jìn)漿管泵送到轉(zhuǎn)鼓的離心沉降區(qū)后，混合液中的固相顆粒由于密度較大，受到的離心力也大，將迅速沉降到轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁，而液體將被擠向轉(zhuǎn)鼓中心（若混合液是由輕、重兩相液體組成，則重相靠近轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁，輕相靠近轉(zhuǎn)鼓中心）。隨著離心沉降過程的不斷進(jìn)行，依附在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁上的固相物不斷增厚，將被卸料螺旋推向轉(zhuǎn)鼓錐形段進(jìn)一步濃縮，而內(nèi)層澄清液從轉(zhuǎn)鼓另一端的堰口溢出，從而達(dá)到了兩相分離的目的。

    2 新生產(chǎn)應(yīng)用

    2.1 機(jī)應(yīng)用狀況

    2.1.1 機(jī)生產(chǎn)過程

    過氧采用麥草亞銨法蒸煮工藝，蒸煮藥液為亞銨［（ＮＨ４）２ＳＯ３］與氨水（ＮＨ３·Ｈ２Ｏ）。麥草經(jīng)過切草機(jī)切斷后，通過預(yù)浸輸送機(jī)送入蒸球中進(jìn)行蒸煮（通常蒸汽壓力保持在０．６～０．７ＭＰａ）。麥草經(jīng)蒸煮后，通過兩段擠漿機(jī)提取濃黑液。然后，黑液被泵送到ＬＷ４２０×１７５０臥式螺旋卸料沉降離心機(jī)中進(jìn)行固、液兩相物的分離處理，分離出其中所含有的纖維和雜質(zhì)，從而達(dá)到黑液凈化處理的目的。

    2.1.2機(jī)黑液處理指標(biāo)

    過氧通常，臥式螺旋離心機(jī)進(jìn)液濃度保持在５％以下，固相濃度可以達(dá)到３０％以上。經(jīng)處理后的黑液，細(xì)小纖維的去除率很高，同時也大幅度降低了ＣＯＤＣｒ指標(biāo)，具體處理結(jié)果見表１。

            

    2.2 機(jī)設(shè)備磨損及解決方案

    過氧在實際生產(chǎn)使用中，影響設(shè)備正常使用的問題主要是卸料螺旋和轉(zhuǎn)鼓的磨損，一般正常運(yùn)行壽命可以維持在一年左右。由于黑液中含有砂?；蚪饘俚燃?xì)小硬雜質(zhì)較多，當(dāng)設(shè)備高速運(yùn)轉(zhuǎn)時，造成的磨損相當(dāng)嚴(yán)重。其中，轉(zhuǎn)鼓的失效形式主要是內(nèi)部防滑條的磨損，而卸料螺旋的磨損（如圖３所示）主要集中在錐度固相濃縮段，往往磨損狀況相當(dāng)嚴(yán)重，直接影響到設(shè)備的使用效果，需要重點(diǎn)解決。過氧針對卸料螺旋的耐磨情況，在生產(chǎn)中通常采用以下兩種方法進(jìn)行防磨處理：

    2.2.1機(jī)堆焊碳化鎢耐磨層

    過氧由于卸料螺旋的磨損主要集中在螺旋外徑部位，對于備料較為完善的生產(chǎn)系統(tǒng)，蒸煮黑液中含有的細(xì)硬雜質(zhì)較少，對卸料螺旋的磨損較輕，如圖４所示，可以采用在螺旋外徑部位堆焊碳化鎢耐磨層的方法進(jìn)行處理，但需要對耐磨層進(jìn)行磨削加工處理，以保證螺旋的外徑尺寸。在具體操作中，需要根據(jù)卸料螺旋的材質(zhì)選擇合適的焊條型號。過氧該方法操作簡便，費(fèi)用較低，但用戶需要具有一定的機(jī)械加工能力。

                         

    2.2.2機(jī)焊接高耐磨合金刀片

    過氧針對濃黑液中細(xì)硬雜物含量較多的情況，較理想的處理辦法是在卸料螺旋外徑部位焊接特殊高耐磨合金刀片。

    過氧如圖５ 和圖６ 所示，合金刀片是由合金耐磨層和基體材料兩部分組成的，合金耐磨層主要用于承受設(shè)備的磨損，而基體材料需要與卸料螺旋材料之間具有良好的焊接性能；其外形尺寸需要根據(jù)不同規(guī)格的卸料螺旋來具體確定：合金刀片的外徑圓弧尺寸要求與卸料螺旋的正常工作直徑尺寸相同，與轉(zhuǎn)鼓內(nèi)錐孔的配合間隙控制在０．５ｍｍ左右，合金刀片背面的定位尺寸同卸料螺旋的外徑定位車削尺寸相一致。

                         

    過氧如圖７所示，在制作中可以沿著卸料螺旋外徑部位逐一焊接合金刀片，從而達(dá)到耐磨處理的目的。如圖８ 所示，合金刀片焊接完畢后，各個刀片的外圓弧尺寸就形成了卸料螺旋的工作外徑尺寸。而當(dāng)合金刀片磨損或意外碰損后，可以沿著焊接位置磨掉焊縫，露出卸料螺旋的外徑定位尺寸部位，由于外徑定位基準(zhǔn)面沒有被破壞，在不需要機(jī)械加工的條件下，就可以將新合金刀片焊接到螺旋上，保證使用精度。

                           

           

                                圖8卸修復(fù)之后的卸料螺旋

    氧該方法不需要進(jìn)行機(jī)械加工處理過程，操作實施方便，設(shè)備修復(fù)之后的使用壽命較長，但耐磨合金刀片的外購成本較高。

    2.3 機(jī)動平衡檢測

    過氧臥式螺旋離心機(jī)是高速運(yùn)轉(zhuǎn)的生產(chǎn)設(shè)備，尤其是卸料螺旋和轉(zhuǎn)鼓兩個部件，正常運(yùn)行轉(zhuǎn)速達(dá)到３０００ｒ／ｍｉｎ以上，對動平衡精度要求很高。尤其是轉(zhuǎn)鼓，在使用過程中錐度端內(nèi)部防滑條在固相物的摩擦下很容易磨損，破壞動平衡精度。

    過氧由于卸料螺旋在焊接時容易造成焊縫的不均勻性，破壞動平衡精度，需要根據(jù)設(shè)備的工作轉(zhuǎn)速要求，進(jìn)行嚴(yán)格的動平衡測試，一般要求達(dá)到Ｇ３．２等級。

    3 新結(jié)論

    過氧臥式螺旋離心機(jī)采用特殊的工作機(jī)理對濃黑液進(jìn)行處理，實際運(yùn)行數(shù)據(jù)顯示，其應(yīng)用效果良好。通過采用堆焊碳化鎢耐磨層和焊接高耐磨合金刀片兩種不同的耐磨處理方法，可以有效解決設(shè)備的磨損問題，在保證設(shè)備動平衡精度的前提下，有助于延長設(shè)備的運(yùn)行壽命，節(jié)約生產(chǎn)成本，值得推廣。

    參考文獻(xiàn)

    ［１］虞培清，王則勝．行星齒輪差速器對提高臥式螺旋離心機(jī)性能的技術(shù)作用［Ｊ］．工程設(shè)計學(xué)報，２００２，（４）：１９１～１９４．