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浅析离心机在飞灰水洗固液分离流程中的应用

发布时间:2021-01-06   点击次数:459次

一、前言

飞灰泥浆是指在垃圾焚烧发电厂烟气净化系统收集得到的残余物(简称“HW18”),其中包括重金属(汞、砷、铅等)、苯系物、二恶英等污染物,会造成环境污染,危害人体健康,必须对其进行无害化、减量化、资源利用化处理。

二、飞灰水洗固液分离工艺流程

飞灰水洗固液分离工艺流程共包括三级水洗,每级配备两台离心机。上一级一次分离后的渣相用作下级水洗(脱盐),除一级第二台水洗离心机分离的液相用于提取工业盐外,其余各级液相均回配至上一级作为稀释水使用,经过三次水洗分离后的渣相用于煅烧水泥(去除有害物质)。

三、离心机

3.1 离心机配置

LW630EB离心机是专门针对飞灰水洗泥浆固液分离研发生产的具有水平的卧螺离心机。该离心机主要由主电机、副电机、转鼓部件、螺旋部件、轴承座部件、机座部件、行星齿轮差速器等部分组成。其主要技术参数如下:

转鼓内直径:630mm。

设计转速:2800r/min。

分离因数:2550。

工作转速:2600r/min。

主电机功率:75kW。

副电机功率:22kW。

3.2 离心机工作原理

离心机的工作原理是利用离心力的作用分离比重不同的物体。飞灰泥浆经由进料泵进入离心机转鼓内部,通过离心力的作用使固液分层,比重较大的固体颗粒沉积在转鼓内壁上,被螺旋输送器不断推送出转鼓出渣口;分离后的清液则经液层调节板开口处溢流出转鼓,从而实现了离心机对飞灰泥浆的连续分离过程。螺旋与转鼓之间的转速差是通过差速器来实现的,转速差的大小可通过副电机进行调节。

3.3 LW630EB离心机技术特性

根据飞灰泥浆的物料特性,对LW580EB离心机进行了针对性的结构设计。

3.3.1 采用大长径比和BD板技术

增大长径比可以增加物料的沉降区域,延长物料在离心机内的停留时间,提高固形物的去除率;采用BD板技术可使飞灰泥浆中的固相被进一步压缩,提高固相的干度。

3.3.2 独特的涡流式出料口设计

螺旋卸料器的出料口采用涡流式物流,可使物料加速进入转鼓,减少出料对已形成的分离固相的扰动,提高设备的处理能力。

3.3.3 先进的耐磨保护措施

螺旋叶片推物料面及叶片顶面采用全程堆焊高硬度碳化钨硬质合金材料,由于碳化钨是100%硬质合金材料,堆焊后叶片依然平滑,降低了物料对叶片的磨损。转鼓出渣和螺旋进料口端采用镶陶瓷瓦加耐磨片结构,该结构对出料部位进行了全程保护,且易于更换。

3.3.4 关键部件采用高性能不锈钢材料

飞灰泥浆物料具有颗粒较大、氯离子含量较高等特性。为保证离心机的使用寿命和运行的稳定性,转鼓部件采用高强度、耐腐蚀性更好的SAF2205材料,而螺旋部件采用316L材料。

3.3.5 先进的双电机双变频共直流母线和恒扭矩控制技术

离心机的主副电机各由一台高性能矢量变频器控制,副电机在差速作用下始终操持发电机状态。由于电机采用变频器共直流母线技术,副变频器能很好地将副电机产生的电能转化后供主电机使用,从而达到节能降耗的目的。双电机双变频控制技术可对离心机差速实现无级调控,且具有反应速度快,扭矩检测准确率高,故障率低等优点。

离心机恒扭矩控制是目前上先进的控制模式,通过高性能副变频器对恒扭矩变频电机实际输出扭矩并对螺旋输送器的推料速度进行实时调整,以保证离心机实现连续、稳定、经济地运行。

3.4 离心机常见故障分析及解决措施

3.4.1 罩壳、外转鼓及螺旋内部积料

飞灰泥浆颗粒较小、黏性较大,容易在出渣部位和罩壳上积料,使离心机频繁出现“过电流”保护停机的情况。除了需要在出渣部位增加排料小罩壳外,也要完善离心机控制系统中的全自动清洗程序。“高速清洗→低速清洗(多段)→高速清洗”的多级清洗模式可保证每一次机械式清洗均清洁彻底,避免人为因素的影响,同时该系统采用了360°高压清洗喷嘴对机罩、机座内腔、转鼓外表面进行清洗。

3.4.2 物料在转鼓内部堆积不易推出

为了解决飞灰泥浆物料黏度大、易结块、不易推出的问题,螺旋体采用犁形合金片结构。该结构对分离的物料具有导向作用,减小了螺旋叶片推料过程中的阻力及离心机堵料的发生几率;同时也提高了螺旋的推料效率,减轻了螺旋叶片的摩擦作用,在提高了硬质合金片的使用寿命的同时,保证了螺旋体推料的顺畅。

3.4.3 进料管磨损

由于进料管只靠进料管托架单边支撑,另一端处于悬空状态,而进料管与螺旋体的单边间隙只有2~3mm,飞灰泥浆物料比较黏,容易在螺旋腔体内堆积,造成进料管的单边磨损或折断情况。采用旋转进料管的结构方式,使进料管与主电机皮带轮固定连接并随皮带轮一起旋转,进料管收到物料冲击力比较均匀,从而有效地避免了磨损或断裂现象。

3.4.4 因停机冲洗不彻底而造成的二次开机困难

为了避免离心机停机后沉渣堆积,造成下次开机时设备出现振动大或频繁“过载”停机的现象,在离心机电气控制系统内设计了一套自动化控制CIP在线清洗系统,可使离心机停机后按照编制好的程序自动进行清洗。CIP冲洗流程包括转鼓内部冲洗和转鼓外部冲洗两部分。内部冲洗过程为冲洗水进入离心机转鼓内部后,在螺旋的推动下不断将转鼓内部的积料排出转鼓;同时通过多次启停操作,不断破坏因离心力形成的积料料环,停机时水环的破坏过程也对螺旋叶片及转鼓内壁造成了冲刷,保证了离心机内部的冲洗力度。而转鼓外部冲洗采用工业用高压喷嘴,通过喷淋可有效清洗转鼓外壁、机座内腔以及机罩内腔。转鼓外部喷淋冲洗控制程序较为简单,一般在离心机对转鼓内部进行冲洗时开启外部喷淋系统即可。

3.4.5 离心机运行过程中的信号干扰

在离心机运行过程中,某些干扰信号常常造成控制系统失灵,部分数值(如转速、差速、进料流量等)出现偏差,影响离心机的正常运行,因此在安装布线时所有模拟量信号应采用屏蔽线并有效接地,强、弱电应有独立接地,防止离心机堵料等现象的发生。

3.5 离心机处理效果分析

飞灰泥浆的进料含固率(质量分数,下同)10%~30%,处理量为15~20m³/h。其分离效果为:经一级A,二级A,三级A水洗后的渣相含水率(质量分数,下同)≤40%,液相含固率≤5%;经过一级B,二级B,三级B水洗后的渣相含水率≤50%,液相含固率≤2%。

3.5.1 飞灰泥浆固液分离后体积的减量化

飞灰泥浆经过离心机分离脱水后,泥饼的含水率从70%~90%降低到40%~45%,泥浆体积减少了50%左右。

3.5.2 飞灰泥浆处理后的无害化、资源化利用

飞灰经水洗处理可去除95%以上氯离子和70%以上钾钠离子,处理后飞灰中氯质量含量小于0.5%,该水泥产品符合GB 175-2007《通用硅酸盐水泥》标准的要求。预处理飞灰从窑尾进入1000℃高温水泥窑高温熔融煅烧,在水泥窑协同处理过程中,二恶英被完全分解,重金属被有效固化在水泥熟料晶格中,实现了飞灰的无害化处理。

经过三级水洗后的飞灰洗水进入后续的机械式蒸汽再压缩技术(MVR)浓缩结晶工艺,提取出其中的钾盐和钠盐,蒸馏水则重新回到水洗系统中,实现了资源利用。

四、结论

采用离心机进行飞灰水洗固液分离,彻底改变了飞灰泥浆的传统处理方式,无论是设备的生产效率、分离效果,还是稳定性、可靠性都得到了大大的提高。该方法为国内飞灰处理市场开辟了一种更加符合环境保护要求和真正实现资源再利用的处理方式,值得在业内进行推广。

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