淺析立式離心機的優化與實踐

陳士杰

（江西銅業集團有限公司 貴溪冶煉廠，江西 貴溪 335424）

1 引言

貴溪冶煉廠硫酸車間主工藝是利用二氧化硫煙氣制取硫酸。同時，車間還通過硫化、中和、石膏、電化學等工序，對全廠的廢酸廢水進行處理，日處理量約5000t。其中，石膏工序是廢酸廢水處理過程中的關鍵環節，其副產品石膏日產高達200t 以上。隨著貴冶向智能化工廠、一級標準化工廠邁進，硫酸車間廢酸廢水處理量不斷提高，石膏工序6 臺離心機作業率也在穩步攀升。然而，隨著作業率的提升加上設備投入使用年限較長，5#和6#離心機近期運行異常，出現振動大、殘渣厚等故障，嚴重影響生產順行。車間設備維護人員通過分析研究，采取有效手段降低設備故障率，通過優化改進提高設備運行效率，逐步恢復設備的性能以滿足生產需要。

2 立式離心機的結構

設備結構如圖1 所示。

3 分類和特點

3.1 分類

按分離目的可分大型立式化驗室離心機和大型立式工業離心機［1］。大型立式離心機分類有多種。按溫控可分：大型立式冷凍離心機和大型立式常溫離心機；按分離功能可分：大型立式分析離心機和大型立式制備離心機；按速度可分：大型立式低速離心機和大型立式高速離心機；按轉子結構可分：大型立式水平轉子離心機和大型立式角轉子離心機；按用途可分［2］：生物離心機、制藥離心機、化工離心機、食品離心機、飲料離心機、果汁離心機、催化劑離心機、試劑離心機、醫用離心機和沉降離心機等。

圖1 離心機結構示意圖

3.2 特點

該石膏離心機設備為化工離心機，立式三足式單刃刮刀,下部直接卸料的全自動過濾設備。具有運轉平穩、操作方便等特點。適合分離含固相顆粒≥0.01mm 的懸浮液［3］，廣泛用于化工、輕工等行業。本機采用變頻驅動和變頻制動，并搭配加料控制器裝置來控制石膏給液量，操作簡單，維護方便。

4 工作過程

以一個繞本身軸線高速旋轉的圓筒，稱為轉鼓，以700r/min 的速度帶動內筒體一起旋轉［4］。筒體表面安裝有支撐網和濾網，由上下兩個圓形抱箍固定在筒壁上。石膏溶液經上下兩個加料扁口均勻噴射到濾網上。通過離心作用，石膏濾液（液相）穿過濾網和內筒體進入濾液管道，固相石膏附著在濾網表面。降速后離心機下部下料斗打開，通過水平刮刀將石膏直接排放到石膏堆場。通常情況下，轉鼓轉速越高，分離效果越好。

4.1 給液

設備啟動，當轉速達到300r/min 后，2 個給液閥打開開始給液，上下2 個給液扁口將溶液均勻噴射在內筒體濾網表面上。給液時間結束，2 個進料閥門關閉停止給液。

4.2 甩干

利用轉鼓高速運轉產生的離心力，在持續700r/min 的高轉速下，甩干300s 脫卻石膏溶液中的水分。濾液通過濾網、濾液孔將水分分離，石膏被截留在濾網表面。

4.3 卸料

甩干程序結束后，轉速降至30r/min，下料斗打開，刮刀沿逆時針方向平移，將附著在濾網表面的石膏刮取下來。

4.4 清洗

清洗閥門打開，2 根清洗水管上的噴頭平均噴射到濾網表面，待濾網表面無殘留石膏，完成清洗。一般清洗時間需根據現場刮渣效果決定。

通過長期的觀察以及運維經驗的積累，總結出最佳的控制參數和設置參數。如下表1 所示。

表1 離心機設定參數值

5 刮刀改進

通過分析，殘渣較厚與刮刀有很大關系。經過實驗驗證，改變刮刀的形式可大大提高離心機的處理量和降低設備的故障發生率。改進前刮刀為單片單刃刀，刮料不徹底殘留石膏較厚，且容易磨損使用壽命短。如圖2、圖3 所示為改進前刮刀和刮渣效果。

圖2 單刃刮刀

圖3 改進前刮渣效果

經過實驗，將單刃刮刀改進為雙刃耙式刮刀［5］。通過改變刮刀刀刃的形式，刀刃由面受力改為齒受力，分兩次進行刮料，進刀更快，刮料更徹底。改進后的刮刀其優點：進刀速度快，使用周期長。由于加長了10mm 刀刃，降低了10mm 的殘渣厚度，每個循環的處理量也隨之增加，設備能力得到提升。（該刮刀已申報國家專利）

圖4、圖5 所示為改進后刮刀和刮渣效果。

圖4 雙刃耙式刮刀

圖5 改進后刮渣效果

表2 改進前和改進后參數對比表

6 給液方式優化

常用的給液方式為高位槽給液。每臺離心機上方配備1 個高位槽，并安裝1 臺攪拌機防止石膏在槽體內沉積，通過重力勢能和位差完成給液。但經過長時間生產實踐發現，這種給液方式存在弊端，會出現給液不足或無液現象，造成設備損傷。離心機給液不足會導致振動瞬間增大，振幅可達70μm，對機械、電氣等零部件和檢測儀器均產生不同程度的損傷。經過多次分析實驗，現將給液方式優化為變頻泵直接供液，這樣既保證了給液的及時性，也避免出現給液不足和無液空轉的現象。優化后設備運行穩定，同時減少了相應的附屬設備，降低了運維成本。

圖6 離心機高位槽給液

通過以上的優化和改進，設備的日處理能力上升［6］。如表3。

表3 改進前和改進后參數對比表

7 結論

刮刀形式和給液方式優化改進后設備運行穩定，刮刀使用壽命延長，故障停機檢修時間減少，離心機的工作效率和處理能力得到大幅提升。每年可節約備品、備件及維護費用30000 余元，為設備長周期運行奠定了基礎。