卧式刮刀离心机在4A沸石生产中的应用
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【摘 要】 卧式刮刀卸料离心机是连续运转、间歇操作的过滤式离心机，控制方式为自动控制（也可手动控制）。离心机操作过程中的进料、分离、洗涤、脱水、卸料及滤布再生等过程一般均在全速状态下完成，单次循环时间短，处理量大，并可获得较好的过滤（滤饼含水率较低）和洗涤效果。中铝山东分公司化学品氧化铝厂在沸石生产流程中引进GKH1600-NA卧式虹吸刮刀卸料离心机，与立式压滤机相比，具有节能、维护简单、滤饼含水率低的明显优势。
【关键词】 GKH1600-NA离心机 离心过滤 虹吸
中国铝业山东分公司化学品氧化铝厂沸石产品区的沸石合格料浆的分离、洗涤、脱水工序在立式压滤机设备上完成。在沸石产品区的三条生产线上，沸石一线国产立式压滤机滤饼水分为28-30%，沸石三线LAROX压滤机滤饼水分23-24%。沸石二线的OK压滤机已处于停产状态，目前的在用压滤机故障率高，经常因各类设备故障影响生产的正常的运行，维修备件费用高昂，滤饼水份偏高。其次，立式压滤机需要压缩机、水槽、水泵、凉水塔等相关配套设备，生产操作繁琐，能耗较高。目前离心机以其自身特点已成功应用在化工、医药、食品等行业，化学品氧化铝厂相关专业人员结合生产工艺，选GKH1600-NA型离心机在4a沸石二线上进行工业生产应用试验，以实现生产节能降耗的目标。
1 GKH1600-NA离心机主要结构及工作原理
1.1 离心机主要结构
GKH1600-NA离心机主要由螺旋组件、门盖组件、转鼓组件、机座壳体组件、虹吸管组件、传动装置、液压系统及电气控制系统等部件组成。现本机还设有料层控制器装置，使用时可根据具体情况来设定滤饼层厚度。
1.2 离心机工作原理
我们知道，对于离心过滤而言，增加过滤介质两侧的压力差或
液面高度均可提高过滤速度，从而提高分离效果。即
V=K’（P/H’）=K（H0/H’）
式中：V——过滤速度；P——过滤压力差；K、K’——比例常数；H’——滤饼层厚度；H0——液面高度；
虹吸刮刀卸料离心机就是利用这一原理，在过滤介质的另一侧。采用虹吸的原理，以增加过滤介质两侧的压力差来提高过滤速度。位于过滤介质外侧的排液用虹吸管吸液口与过滤介质外侧液面之间存在着液层HU，它对过滤速度同样起着作用，即V=K（H0+HU）/H’
由上式可知，由于虹吸室造成的附加压头HU增加了附加的过滤推动力，从而使过滤速度得以提高（如图1）。
1.3 主要技术特点
1）与普通刮刀离心机相比，由于增加了虹吸抽力，故过滤能力大大加强，其产量也高得多，且分离后的固相含湿量更低。2）过滤速度可根据使用要求进行任意调节。通过调整虹吸管吸液口的位置，即可实现进料、分离、洗涤、脱水时具有不同的过滤速度，从而使离心机始终在最佳状态下工作，运行平稳、振动及噪音低。3）残余滤饼层能够再生，通过反冲洗网可以改善残余滤饼和过滤介质的过滤性能。此外，进料前的反冲还可使物料分布更加均匀，从而降低进料时因进料不均匀而引起的不平衡。4）采用液压和可编程序控制器（PC机）联合控制，自动化程度高，动作准确可靠。5）隔振基础设计了减振垫，从而大大减小了机器振动对厂房及设备的危害。
2.1 现场运行情况
在2012年10月，中铝山东分公司化学品氧化铝厂4A沸石产品区安装一台GKH1600-NA离心机，用于对4A沸石的晶化合格料浆进行母液分离，在手动试验获得基本数据基础上，经工艺、设备、电气相关专业人员讨论后，进行对原PC机程序自动参数设定，之后即可进行自动操作。离心机操作过程中的进料、分离、脱水、卸料及滤布再生等过程均在全速状态下自动完成，单次循环时间短，处理量大，并可获得较好的过滤和洗涤效果。
GKH1600-NA离心机现场自动运行获得基本生产数据如表1。
2.2 与在用立式压滤机使用效果对比
（1）能源消耗成本对比。电耗方面：立式压滤机的高压水泵、压缩机、液压油站等设备的耗电量与与离心机主机设备及附属设备的耗电基本一致。天燃气消耗方面：该项目实施后，使用离心机进行分离后的产品水分可降低至15%，目前立式压滤机的滤饼水分在25%，烘干4A沸石吨蒸水量耗天然气为110Nm3/吨，项目实施后，产品烘干天然气降低能源消耗生产成本
[1/（1-25%）-1/（1-15%）]*2.57*110=44.34元/吨
计算式中：2.57为天然气的单价，元/Nm3
虹吸刮刀卸料离心机的产能为80吨/天，运转率为95%，年产量为27360吨。项目实施后，年节约成本44.34*27360=121.3万元。相对于目前立式压滤机在天燃气消耗方面离心机具有明显节能优势。
（2）设备使用维护方面对比。化学品氧化铝厂沸石产品区合格料浆的的分离、洗涤、脱水均在立式压滤机设备上完成。原沸石一线、二线、三线的立式压滤机相对于离心机存在滤饼水份高、泄漏、维修复杂、维护维修成本高，同时立式压滤机需配套压缩机、泵、凉水塔等附属设备数量较多，操作复杂。离心机在使用维护、操作方面相对简单。
3 结语
卧式刮刀虹吸离心过滤机在中铝山东分公司化学品氧化铝厂4A沸石生产线上的应用，实现了降本增效的效果。由于滤饼水分低，不经过洗涤，其pH值就能达到4A沸石的标准，这对降低洗涤水耗、烘干能耗、烧结法氧化铝生产碱耗是大有好处的。另外，离心机分离滤饼杂质含量低，提高了4A沸石产品品质。增强沸石产品的市场竞争力。同时为离心机在化学品氧化铝行业推广应用奠定了良好基础。
参考文献：
[1]施震荣.工业离心机选用手册.北京：化学工业出版社，2003年10月.
[2]朱有庭.化工设备设计手册.北京：化学工业出版社，2005年6月.