Твердый шар центрифуга представляет собой тип центрифуги , который использует принцип осаждения . Центрифуга используется для разделения смеси, состоящей из двух веществ с разной плотностью, с использованием центробежной силы, возникающей в результате непрерывного вращения. Обычно он используется для разделения смесей твердое-жидкое, жидкое-жидкое и твердое-твердое. Центрифуги с твердым барабаном широко используются в различных отраслях промышленности , таких как очистка сточных вод, производство угля и полимеров.изготовление. Одним из преимуществ центрифуг с твердым корпусом для промышленного использования является простота установки по сравнению с другими типами центрифуг. Центрифуги с твердым корпусом бывают трех типов: коническая, цилиндрическая и конико-цилиндрическая.
Диапазон применения
Обработка осадка сточных вод [1]
Во время промышленного процесса очистки сточных вод образуется огромное количество осадка. Отстой необходимо утилизировать или подвергнуть дальнейшей обработке. Один из доступных методов обработки - сгущение осадка с помощью центрифуг с твердой чашей. В то время как предыдущий ил имел концентрацию около 0,5-1% сухого твердого вещества, после процесса сгущения он будет содержать до 5-6% сухого твердого вещества. Этот процесс снижает объем отходов активного ила более чем на 80%, а также сводит к минимуму количество ила для сбраживания на 30-40%. Кроме того, меньшее количество осадка при утилизации также снижает стоимость полимера и улучшает характеристики обезвоживания.
Шлам нижнего слива для обработки угля [2]
Угольная суспензия, которая содержит около 6% твердых веществ по весу и около 60% материала толщиной 10 мм, сгущается с помощью центрифуг с твердой чашей. Используя эту технику центрифуги, концентрация конечного продукта может достигать 55-60% твердых веществ без добавления дополнительных химикатов. Кроме того, центрифуги с твердым барабаном также используются в процессе удаления воды из шлама, полученного на очистных сооружениях угля.
Производство полимеров [3]
Центрифуга с твердым барабаном используется в производстве полимера для извлечения ацетатов из суспензии полимера. Конический пляж используется для внутренней мойки с целью улучшения восстановления ацетата. Раньше центрифуга состояла только из одинарного конвейера, а затем была усовершенствована с использованием двойного конвейера для увеличения производительности. Кроме того, дополнительный двухзаходный конвейер с минимальным шагом используется для повышения выхода ацетата.
Преимущества недостатки
Преимущества [4]
- Быстрый запуск и остановка.
- Относительно простой монтаж.
- Компактная конструкция.
- Работает автоматически с минимальным количеством блоков контроля и управления.
- Гибкое использование как для процессов сгущения, так и для обезвоживания.
- Требуется относительно небольшое количество полимера по сравнению с другими типами, за исключением корзинчатых центрифуг.
- Большой объем жидкости и способность справляться с более концентрированным шламом. [1]
- Производит больше сухих веществ и лучше удерживает твердые частицы. [1] в зависимости от размера дежи и числа оборотов в минуту
Недостатки [4]
- Меньшая площадь поверхности для осветления по сравнению со стопкой дисков.
- Может выделять тепло, которое может повредить термочувствительные изделия.
- Высокие эксплуатационные расходы, особенно для изнашиваемой спиральной детали Рекомендуется иметь твердую поверхность и защиту от истирания.
- Издает нежелательный шум, особенно для центрифуг с высоким G.
- Иногда производит вибрацию, которая мешает электронному управлению и структурным компонентам.
- Высокая потребляемая мощность.
- Требуется предварительное тестирование для выбора оптимальных настроек машины перед запуском обычного обслуживания.
Доступные дизайны
Конструкции центрифуг с твердой чашей делятся на три различных типа в зависимости от формы цельной чаши: конические, цилиндрические и цилиндрические-конические. Выбор конструкции центрифуги в конкретной отрасли определяется характеристиками суспензии и твердых частиц. [5]
Центрифуга с твердой чашей, основанная на дизайне форм
Центрифуга с конической сплошной чашей
Из трех конструкций изначально коническая чаша была наиболее предпочтительной из-за ее максимального отвода воды и отличной классифицирующей способности. Однако эта конструкция менее эффективна для достижения высокого качества центрирования, что делает ее плохим осветлителем.
Цилиндрическая центрифуга с твердой чашей
В отличие от конической чаши, цилиндрическая конструкция чаши не позволяет максимально удалить воду, и поэтому в основном получаются влажные лепешки. Кроме того, это еще и менее эффективный классификатор. Однако конструкция цилиндрической чаши более эффективна в достижении высокого качества концентрата по сравнению с конструкцией конической чаши, что делает ее лучшим устройством для обезвоживания по сравнению с конструкцией конической чаши.
Конико-цилиндрическая центрифуга с твердой чашей
Конструкция чаши конусообразно-цилиндрической формы разработана на основе конструкции чаши конической и цилиндрической. Этот дизайн в основном представляет собой комбинацию лучших индивидуальных характеристик двух предыдущих дизайнов и, следовательно, является более совершенным дизайном. Эта особая конструкция обеспечивает эффективное обезвоживание, эффективное осветление и довольно хорошую классификацию в пределах одного устройства. Он имеет возможность изменять и контролировать баланс между удалением воды и качеством центрата путем регулировки длины бассейна в зависимости от требуемого продукта. Таким образом, конструкция чаши конической и цилиндрической формы на сегодняшний день является наиболее широко используемой в промышленности.
Типичная конструкция центрифуги с коническим цилиндром и сплошным барабаном содержит блок вращающегося барабана, соединенный с конвейером с зубчатой передачей. Система зубчатых колес позволяет вращающейся чаше и конвейеру вращаться с разной скоростью, но в одном направлении. Обычно конвейер работает со скоростью от 1900 до 2400 оборотов в минуту, в то время как блок барабана работает на 100 оборотов в минуту выше. [6]
Характеристики центрифуг определенной формы можно увидеть в следующей
таблице : Таблица 1: Тип центрифуги [5]
Центрифуга с твердой чашей на основе конструкции выходного потока
В зависимости от выходящего потока твердой лепешки и жидкого центрифуги, существует два типа конструкций центрифуг с твердым барабаном, а именно: [6]
Параллельный дизайн
В этой конструкции твердый осадок и жидкий центрифугирование выходят из стакана центрифуги с одного конца.
Противоточный дизайн
Такая конструкция позволяет твердому осадку и центрифуге выходить из стакана центрифуги на противоположных концах. Для этой конструкции конвейер толкает ил к конечным потокам, и надосадочная жидкость может выходить через водосливы.
Характеристики процесса
Описание процесса [7] [8]
С помощью винтового конвейера центрифуги со сплошным барабаном разделяют два вещества разной плотности за счет центробежной силы, образующейся при быстром вращении. Кормовая суспензия поступает на конвейер и через разгрузочные отверстия доставляется во вращающуюся чашу. Существует небольшая разница в скорости вращения конвейера и барабана, в результате чего твердые частицы перемещаются из неподвижной зоны, где сточные воды попадают в стенку барабана. Под действием центробежной силы собранные твердые частицы перемещаются вдоль стенки чаши, из бассейна и вверх по обезвоживающему пляжу, расположенному на сужающемся конце чаши. Наконец, отделенные твердые частицы поступают на разгрузку твердых веществ, а жидкости - в разгрузку жидкости. Осветленная жидкость течет по конвейеру в обратном направлении через регулируемые переливные части.
Основные характеристики процесса [9] [10]
- Диапазон скорости подачи составляет 1,5-12 л / с (25-200 галлонов / мин).
- Скорость вращения находится в пределах 1000-6000 об / мин.
- Диапазон расхода составляет от 3,5 до 15 м3 / (сутки кВт) (0,5–2 галлона / (мин л.с.)).
- Фактор G (отношение центробежной силы к силе тяжести) находится в диапазоне 2000–3000.
- Примеры распространенного передаточного числа редуктора: 20, 40, 116, 130 и 140: 1.
- Обезвоживание осадка более эффективно обрабатывается с помощью центрифуг с большим объемом бассейнов.
- Глубину бассейна (радиальную высоту жидкости) можно изменить в большинстве центрифуг.
- Диапазон концентрации твердого вещества в кеке составляет от 4 до 6% при операциях сгущения и от 10 до 35% при обезвоживании.
- Отношение длины к диаметру находится в диапазоне от 2,5: 1 до 4: 1.
- Производительность центрифуги с твердым барабаном определяется качеством твердых частиц в сточных водах и сухостью кека. Однако эффективность центрифуги обычно измеряется процентом извлечения твердого вещества по формуле: [11]
В таблице ниже показан процент отделения твердых веществ, который был достигнут в различных твердых частицах и образовавшейся твердой лепешке с учетом эффекта добавления полимера: [12]
.
Оценка характеристик
- Длина обезвоживающего берега и разница в скорости между барабаном и конвейером могут повлиять на твердое содержание отделенных твердых частиц. [8] Оптимальное время пребывания твердых частиц в центрифуге и содержание воды в отделенных твердых частицах могут быть достигнуты путем регулировки разницы скорости. Высокая дифференциальная скорость имеет тенденцию к увеличению влажности твердой корки и уменьшению количества твердых частиц в сточных водах, поскольку время пребывания меньше. Однако в некоторых случаях также возможно, что содержание твердых частиц в сточных водах увеличивается из-за эффектов перемешивания. [10]
- Шлам с более высокой долей мелких и водных частиц, скорее всего, будет сопротивляться перемещению до точки выгрузки твердых частиц. Предпочтительны более тяжелые частицы, поэтому сгущение под действием силы тяжести первоначально используется для обработки большинства шламов вместе с добавлением органических полиэлектролитов. [8]
- Когда скорость вращения в барабане выше, происходит более сильное отделение твердых частиц, поскольку скорость осаждения твердых частиц увеличивается пропорционально квадрату скорости вращения. Однако стоимость обслуживания увеличивается пропорционально увеличению скорости вращения. [1] Скорость центрифуги с приводным двигателем с регулируемой скоростью можно регулировать во время работы машины. В противном случае скорость фиксируется в соответствии с конструкцией двигателя и размерами шкива. [10]
- Увеличение скорости потока сокращает время пребывания суспензии в барабане, вызывая увеличение количества твердых частиц в сточной фазе. Таким образом, в результате снизится эффективность разделения. Более того, одновременно увеличивается глубина бассейна из-за того, что напор выходит за пределы водосливных пластин. [10]
- Глубина бассейна контролируется перегородками на жидкостной части центрифуги. Объем бассейна и время пребывания суспензии в чаше пропорциональны глубине бассейна. Уменьшение глубины бассейна снижает эффективность центрифуги, снижает фактор g и в то же время увеличивает количество твердых частиц в сточной фазе. Кроме того, на обезвоживающем пляже есть большая площадь, которая не покрыта бассейном, что приводит к уменьшению влажности твердого осадка. [10]
Эвристика
- Тестируемый материал считается идеальным материалом для центрифуги с твердым барабаном, если объем твердых частиц и объем уплотнения объединяются в течение 90–120 секунд с прозрачным стоком. [13]
- Для прядения сложного материала может потребоваться более высокая сила G, например, 2500 x G. [13]
- Если осевшие твердые частицы не выводятся из бассейна с достаточной скоростью, чаша заполняется твердыми частицами, и разделения не происходит. [13]
- Более длительное время удерживания обеспечивает более высокое извлечение твердого вещества. Этого можно достичь, используя чашу большего диаметра, при этом замедляя вращение машины, поддерживая центробежную силу и увеличивая высоту жидкого кольцевого пространства в центрифуге (глубина ванны). [13]
- Центрифуги следует нагреть в течение четырех-пяти часов и поддерживать при постоянном давлении, а затем охладить, прежде чем можно будет начать производство. [13]
- 15-20% твердого вещества будет присутствовать в обезвоженном первичном иле, когда все настройки соответствуют всем характеристикам центрифуги. [13]
- Как правило, полное извлечение твердого вещества без добавления полимера составляет от 74 до 84%. [13]
- Влияние переменных процесса можно увидеть в таблице ниже: [5]
- Чтобы улучшить извлечение твердых частиц, параметры машины можно контролировать следующим образом: [5]
Производство потока отходов
Последующая обработка потока отходов центрифуги с твердым барабаном разнообразна в зависимости от промышленного применения. Поскольку в разных отраслях промышленности используется разное сырье для центрифужной системы, поток отходов также будет отличаться, и, следовательно, потребуется разная последующая обработка. Ниже приведены некоторые примеры производства потоков отходов и их необходимой последующей обработки в различных отраслях промышленности.
Обработка осадка сточных вод [14]
При очистке воды желательным продуктом является чистая вода, а отходами - ил, содержащий растворенные органические и неорганические материалы, волокнистые вещества и внеклеточный полимер (ECP). Шлам обычно сбрасывается в канализацию или на свалку. Иногда осадок используется при производстве кирпича и бетона, в сельском хозяйстве в качестве добавки к почве или для мелиорации земель. В этом случае центрифуга с твердым барабаном используется в качестве заключительного этапа обработки ила водоподготовки перед утилизацией, чтобы снизить расходы на захоронение отходов и транспортные расходы.
Шлам нижнего слива для обработки угля [2]
Центрифуга с твердым корпусом используется для обезвоживания суспензии угольных отходов вместе с пластинчатым фильтр-прессом при производстве угля для обезвоживания суспензии перед утилизацией. Подача шлама осуществлялась из нижнего слива действующего сгустителя для очистки битуминозного угля. Что касается потока отходов, его обычно сбрасывают в камеры для навозной жижи или заброшенные подземные рудники, если таковые имеются, или, чаще, в отстойники для навозной жижи.
Производство полимеров [3]
В этой промышленности ацетат восстанавливается при производстве полимеров. В этом случае желаемым продуктом на самом деле является полимер; однако ацетат также не является отходом, поскольку он восстанавливается. В то время как твердые частицы полимера выгружаются через выходное отверстие для твердых частиц и далее обрабатываются, ацетат, который извлекается через выходное отверстие для жидкости и далее отделяется от промывочной жидкости для извлечения чистого ацетата.
Новая разработка
Существуют различные аспекты, которые можно улучшить по сравнению с нынешними центрифугами с твердым корпусом, чтобы повысить их производительность и надежность. Для обеспечения большего контроля и упрощения эксплуатации были разработаны и добавлены вспомогательные системы, такие как оборудование для подачи, установка для дозирования химикатов и улучшенные перекачивающие насосы. Кроме того, можно регулировать рабочие параметры для оптимизации процесса обезвоживания осадка. Он основан на вращательной силе, которая выбрасывает твердые частицы и прилипает ко всем внешним поверхностям. Также может быть добавлено использование металлической сетки или подходящего фильтрующего материала для достижения лучшей сухости твердых частиц. [15]
Внешние ссылки
- Декантерная центрифуга Flottweg - параметры и влияющие факторы декантера, обеспечивающие наилучший возможный результат разделения, включая видео с декантерной центрифугой
Рекомендации
- ^ a b c d Рэттер, EA, Schip, R .. (1994). Центрифуги с твердым корпусом для очистки осадка сточных вод. Наука о фильтрации и сепарации, том 31, выпуск 4, стр. 387–390, 386.
- ^ a b Петерс, Б., Вейс, С. (2004). Взаимосвязь между глубиной бассейна и внутренней мойкой на пляже декантерной центрифуги с твердой чашей. Наука о фильтрации и разделении, Том 41, Выпуск 6, стр. 36-400
- ^ а б Клима, MS, Коффман, Р. (2011). Базовые испытания фильтр-пресса и центрифуги с твердой чашей для обезвоживания шлама нижнего продукта угольного загустителя. Международный журнал подготовки и использования угля, том 31, стр. 258–272
- ^ a b Toprak Waterwaste Engineering (2006), Удаление осадка и примеры проектирования . (по состоянию на 12 октября 2013 г.)
- ^ а б в г д Оррис Э. А, Юджин Э. Г. (1969). Центрифугирование шламов. Журнал Федерация по контролю за загрязнением воды, Том 41, Выпуск 4, стр. 607-628
- ^ a b Система сточных вод (2009 г.). Центрифуга с твердой чашей для обезвоживания осадка. http://www.wastewatersystem.net/2009/11/solid-bowl-centrifuge-for-sludge.html (по состоянию на 12 октября 2013 г.)
- ^ Бродбент Т. (2001). Центрифуги: выбор. Наука о фильтрации и разделении, Том 38, выпуск 3, стр. 30–33
- ^ a b c Среда FSA (2002). Пример 10 Центрифужный декантер, системы разделения твердых веществ для свиноводства. http://www.fsaconsulting.net/pdfs/Case%20Study%2010%20-%20Centrifuge.pdf (по состоянию на 10 октября 2013 г.)
- ^ Арменанте PM, (2011). Центрифуга, Технологический институт Нью-Джерси. Конспект 10 «Архивная копия» (PDF) . Архивировано из оригинального (PDF) 10 июля 2003 года . Проверено 15 октября 2013 .CS1 maint: заархивированная копия как заголовок ( ссылка ) (по состоянию на 11 октября 2013 г.)
- ^ а б в г д Smidth, Флорида (2010). Декантерная центрифуга с твердой чашей. Цементные технологии и корпоративные вопросы. http://www.flsmidth.com/enUS/Products/Product+Index/All+Products/Classification/Cen trifuges / SolidbowlCentrifuge / Solidbowl + Centrifuge (по состоянию на 11 октября 2013 г.)
- ^ a b Porteous GC (2009). Обезвоживание осадка сточных вод с помощью центрифуги. Главное управление гидротехнических исследований и разработок. http://dwi.defra.gov.uk/research/completed-research/reports/dwi0183.pdf (по состоянию на 10 октября 2013 г.)
- ^ Федерация водной среды (2005). Системы сгущения и обезвоживания твердых частиц, Национальное руководство по эффективной практике для твердых биологических веществ http://www.wef.org/Biosolids/page.aspx?id=7767
- ^ Б с д е е г НИЗ Разделительные Solutions Ltd (2005). В центре внимания центрифуги: оценка, тестирование и оптимизация. Filtration & Separation Science Direct, том 42, выпуск 6, стр. 22-24
- ^ Stickland, AD (2005). Разделение твердой и жидкой фаз в системах водоснабжения и водоотведения. Мельбурнский университет, Австралия
- ^ Система очистки промышленных сточных вод (2009). Проектирование и процесс по новейшей технологии очистки сточных вод. http://www.wastewatersystem.net/2009/11/solid-bowl-centrifuge-for-sludge.html (по состоянию на 12 октября 2013 г.)