试论卧式螺旋离心机运行调整

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摘 要：卧式螺旋离心机是一种越来越广泛应用于过程工业的离心分离机械。具有操作连续、处理量大、耗电量低、适应性强等特点。本文对卧式螺旋离心机工作原理作了介绍；并对差速、转速、液池深度三个基本参数对卧螺离心机运行的影响进行了分析探讨。以试运行数据为基础，提出了可供参考的参数设置范围。

关键词：卧式螺旋离心机；差速；转速；液池深度

前言

卧螺离心机是一种利用离心沉降原理进行不同比重间物料分离的设备，其基本结构由转鼓、螺旋、动力系统和变速系统等组成。转鼓与螺旋同向高速旋转但存在可以调整的速差，物料连续进入螺旋内筒时，由于螺旋的高速旋转，物料被加速后进入转鼓，在转鼓中进一步加速旋转，在离心力场作用下，物料因比重不同将进行分离，其中比重较大的固相物在转鼓内壁上形成沉积层，比重较轻的液相物则形成内层液环。在螺旋和转鼓差速的作用下，螺旋将沉积的固相物推至转鼓锥端，经排渣口排出机外，而内层液环也就是澄清液由转鼓溢流堰板处溢出转鼓，完成分离过程。离心机适合分离含固相物粒度大于0.01mm，浓度2-45%的悬浮液。近年来由于离心机处理量大、运行平稳，在化学、矿山、环保、食品和其它许多工业部门得到越来越广泛的应用。本文就离心机的几个重要参数对其运行的影响进行了分析，并提供了离心机在炼油厂的实际应用中，在固定物料的情况下，进行的运行试验数据，以期提供较科学的调整依据。

1.离心机速差的基础作用

卧螺离心机要实现连续的对输入机器内的物料进行分离，就要求将已经在其内部完成分离的物料排除出去，以便能够继续处理新物料。这种连续排料就是通过螺旋和离心机转鼓之间的相对旋转运动也就是离心机的“差速”来实现的。

在固定的离心力作用之下，合理的差速对离心机分离效果起到非常关键的辅助作用，也是实际生产中，为适应物料的变化，最常用的调整手段。没有合理的差速，离心机就无法达到物料平衡，就无法实现良好的连续分离功能。因为差速度直接决定着离心机的处理能力和处理效果，所以作为实际运行中最常用的调节参数之一来进行分析。

提高差速度，有利于尽快的将沉积物推出机外，进而减少固体沉积层厚度，提高处理能力，而且因为减少了沉积物向澄清液的渗透，澄清液的固含量得到很好的降低；不利的方面是因为沉积物在离心机内停留时间短，脱水效果降低，脱水后干泥含水率将增大。相反降低差速度时，有利于增大沉积层厚度，进而增加沉渣的脱水时间，干泥含水率降低；不利的方面是固渣向清液方向的渗透加大，所以降低差速，提高排渣干度的同时会得到相对浑浊的澄清液。

在离心机运行时，固渣干度和澄清液清洁度就是这样的一对矛盾体，研究差速的目的就是找出兼顾两者的最佳差速值。在这个最佳差速推动下，干泥有一个基本稳定的含水率，又将使得推料螺旋有一个基本稳定的推料负荷。利用推料负荷可以实现对差速的自动控制。

在炼油厂实际应用中处理的主要是低浓度生化污泥，固体含量较少。上图是在固定物料的情况下，转鼓转速设置为2600r/min时的实测数据。通过上图可以看出，当速差设置为 10～15 r/min时，干泥含水率在85%左右，清液含固率0.3%左右，离心机处理效果比较理想。

2.转鼓转速对离心机的影响

卧螺离心机是利用离心沉降原理来进行不同比重物料间的分离。离心力场的大小非常重要。物料在离心机内旋转的速度取决于转鼓的转速，也就是说提高转鼓转速，可以增大离心机内的离心立场。固相物在较大的离心力场作用下，不但分离的更加彻底，而且在转鼓内壁附着的也更加致密。也就是说，适当的提高转速可以使干泥更干，清液更清。而且转速的提高增加了沉降速度，离心机处理量也随之上升。

但是过高的转鼓转速也会带来不利的影响，首先转鼓电机功耗随着转速的增加而增加。其次由于附着在转鼓内壁上的固渣更加致密，要维持转鼓和螺旋之间的速差，也必将增大螺旋电机的功耗。甚至在一些物料中，由于转鼓排渣口锥度的存在，过高的离心力会使分离出来固体难以到达排渣口，发生排渣困难。

此外，为了改善物料的沉降性能，实际生产中常常在物料中加入絮凝剂等药剂，使细小的颗粒聚集成较大的絮体，如果离心作用力太大，可能导致污泥絮体分解破碎，反而影响脱水效果。从设备本身来说，随着转速的增加，设备的机械磨损也大大增加。因此，设置经济合理的转速非常重要。

上图为在固定物料的情况下，速差为15r/min时的实测数据。综合考虑能耗和设备的磨损，在实际应用中，转鼓转速建议设定在2500rpm～2800rpm 之间。

3.溢流堰板的调整

由于离心力的作用，分离出来的固渣和澄清液体在离心机内部形成围绕转鼓中心线转动的圆环。固体由于比重较大沉降在圆环的最外圈，越靠近圆环的内圈是越清澈的液体。液池从离心机的溢流堰板排出。

圆环厚度越大，内圈的液体越远离固液分解面，而且液体在离心机内的停留时间增加，此时的液体更为清澈。但是，圆环厚度过大时，虽然能够得到更为清澈的分离液体，但由于转鼓排渣口锥度的存在，固液分离线将向排渣口逐渐延伸，排渣口无水区的长度会逐渐变短，这将使得排放的固渣含水率升高。

相反圆环厚度过小时，离心机内的液体圆环变薄，固液分离线将向排液口延伸，排渣口无水区的长度会逐渐变长，干泥的含水率下降。但由于液体停留时间短，虽然能降低固渣的含水率，却造成物料分离不够彻底，澄清液固含相应升高。

因此，应根据生产的需要合理的调节液位挡板的位置。要特别提醒的是调整时一定要确保液位挡板的高度一致，否者会引起离心机的振动增加。

结束语：

离心机的影响因数很多，本文只是在固定物料情况下对离心机做了调整试验，对物料性质、药剂的选择和添加量等对离心机的运行同样非常重要的因数没有分析。工业生产中应综合考虑各种因数，通过细致深入的试验，确定适合实际的各种参数。

参考文献：

[1]袁惠新.分离过程与设备[M]. 北京，化学工业出版社，2008.

[2]李云，姜培正.过程流体机械 [M]. 北京，化学工业出版社，2008.

[3]常映辉.黄秋波，高兴岐.新型卧式螺旋卸料沉降离心机的设计与分析[J].流体机械，1999

作者简介：张成秋，男，（1974―），工程师，玉门炼油化工总厂。