臥式螺旋離心機在黑液回收上的應用

                                     1.王澤剛    2.李慎舉

（１．山東晨鐘機械股份有限公司　山東　淄博　２５６４０２；２．山東貴和顯星紙業有限公司　山東　淄博　２５６４０１）

    摘要： 臥式螺旋離心機在固液兩相分離方面使用效果良好。未經處理的造紙黑液含有的雜質較多，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進行黑液回收處理，大幅度降低了污染物指數，環保效益和經濟效益明顯。同時，通過介紹臥式螺旋離心機生產使用現況，針對設備卸料螺旋磨損嚴重的問題，提出了可行的解決方案。

    關鍵詞： 離心機；黑液分離；卸料螺旋；磨損；解決方案

    中圖分類號:ＴＳ７３３＋．９工藝

    文獻標識碼:Ｂ工藝

    文章編號:１００７－９２１１（２００７）０１－００８４－０３

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

    1.新設備結構及工作原理

    過氧如圖１所示，不帶防護罩的ＬＷ逆流臥式螺旋離心機主要由主機、主電機傳動、輔電動傳動、差速器、底座、減振器及輔助設施組成。主電機傳動裝置通過皮帶傳動帶動主機轉鼓高速旋轉，同時帶動差速器內齒圈旋轉；輔電機傳動裝置通過皮帶傳動和差速器中心輪帶動主機卸料螺旋旋轉。主機轉鼓與卸料螺旋轉向相同，但卸料螺旋轉速比轉鼓轉速略低，使兩者之間形成適當的差轉速。同時，主電機和輔電機通過雙變頻器控制，實現無級調速，并通過差速器使差轉速控制在０～２０ｒ／ｍｉｎ。由于主機轉鼓和卸料螺旋的高速旋轉，在使用中隨著設備的磨損將產生較大的振動，為防止給周邊設備造成危害，在設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動的作用，重力沉降幾乎不可能實現。離心沉降則與重力沉降不同，從流體力學可知，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動，另一方面又由于顆粒所受的液體阻力與其運動速度平方成正比。當阻力和重力達到平衡狀態時，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動，　該速度稱為顆粒的沉降速度，其關系如下［１］：

           

                                圖1臥臥式螺旋離心機的結構
 

               

    式中：ｒ為顆粒當前所在圓周運動位置到回轉軸的距離，

    即回轉半徑

    過氧ω為角速度

    過氧Ｆｒ為分離因數（分離因數就是重力加速度的倍數）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。臥式螺旋離心機則可通過提高固相物的分離因數，加速沉降過程。

           

                                    圖2固固、液兩相分離原理

    過氧如圖２所示，當固、液兩相混合液通過進漿管泵送到轉鼓的離心沉降區后，混合液中的固相顆粒由于密度較大，受到的離心力也大，將迅速沉降到轉鼓內壁，而液體將被擠向轉鼓中心（若混合液是由輕、重兩相液體組成，則重相靠近轉鼓內壁，輕相靠近轉鼓中心）。隨著離心沉降過程的不斷進行，依附在轉鼓內壁上的固相物不斷增厚，將被卸料螺旋推向轉鼓錐形段進一步濃縮，而內層澄清液從轉鼓另一端的堰口溢出，從而達到了兩相分離的目的。

    2 新生產應用

    2.1 機應用狀況

    2.1.1 機生產過程

    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）。麥草經過切草機切斷后，通過預浸輸送機送入蒸球中進行蒸煮（通常蒸汽壓力保持在０．６～０．７ＭＰａ）。麥草經蒸煮后，通過兩段擠漿機提取濃黑液。然后，黑液被泵送到ＬＷ４２０×１７５０臥式螺旋卸料沉降離心機中進行固、液兩相物的分離處理，分離出其中所含有的纖維和雜質，從而達到黑液凈化處理的目的。

    2.1.2機黑液處理指標

    過氧通常，臥式螺旋離心機進液濃度保持在５％以下，固相濃度可以達到３０％以上。經處理后的黑液，細小纖維的去除率很高，同時也大幅度降低了ＣＯＤＣｒ指標，具體處理結果見表１。

            

    2.2 機設備磨損及解決方案

    過氧在實際生產使用中，影響設備正常使用的問題主要是卸料螺旋和轉鼓的磨損，一般正常運行壽命可以維持在一年左右。由于黑液中含有砂粒或金屬等細小硬雜質較多，當設備高速運轉時，造成的磨損相當嚴重。其中，轉鼓的失效形式主要是內部防滑條的磨損，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，往往磨損狀況相當嚴重，直接影響到設備的使用效果，需要重點解決。過氧針對卸料螺旋的耐磨情況，在生產中通常采用以下兩種方法進行防磨處理：

    2.2.1機堆焊碳化鎢耐磨層

    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系統，蒸煮黑液中含有的細硬雜質較少，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行處理，但需要對耐磨層進行磨削加工處理，以保證螺旋的外徑尺寸。在具體操作中，需要根據卸料螺旋的材質選擇合適的焊條型號。過氧該方法操作簡便，費用較低，但用戶需要具有一定的機械加工能力。

                         

    2.2.2機焊接高耐磨合金刀片

    過氧針對濃黑液中細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不同規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，與轉鼓內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，由于外徑定位基準面沒有被破壞，在不需要機械加工的條件下，就可以將新合金刀片焊接到螺旋上，保證使用精度。

                           

           

                                圖8卸修復之后的卸料螺旋

    氧該方法不需要進行機械加工處理過程，操作實施方便，設備修復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 機動平衡檢測

    過氧臥式螺旋離心機是高速運轉的生產設備，尤其是卸料螺旋和轉鼓兩個部件，正常運行轉速達到３０００ｒ／ｍｉｎ以上，對動平衡精度要求很高。尤其是轉鼓，在使用過程中錐度端內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，需要根據設備的工作轉速要求，進行嚴格的動平衡測試，一般要求達到Ｇ３．２等級。

    3 新結論

    過氧臥式螺旋離心機采用特殊的工作機理對濃黑液進行處理，實際運行數據顯示，其應用效果良好。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，可以有效解決設備的磨損問題，在保證設備動平衡精度的前提下，有助于延長設備的運行壽命，節約生產成本，值得推廣。

    參考文獻

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