廢水處理石膏工序離心機給液方式的探索

汪 永，晏 歆

（江西銅業集團有限公司 貴溪冶煉廠，江西 貴溪 335424）

1 引言

2 原有離心機給液方式介紹

2.1 離心機給液流程

如圖1所示，石膏濃密機內的石膏漿液由隔膜泵送至離心機高位槽，6臺離心機分別在給液程序時，石膏漿液通過重力自流至離心機內［4］。多余的石膏漿液溢流至溢流槽暫存，溢流槽內的石膏漿液又通過隔膜泵輸送至離心機高位槽對高位槽進行補充。溢流槽內的石膏漿液如果滿槽則溢流至集液槽，然后用泵返回至石膏反應槽。

圖1 原有離心機給液方式流程圖

2.2 原有離心機給液方式的缺點及原因分析

（1）石膏輸送管道易堵塞。因石膏反應槽及石膏濃密機系統與離心機分別處于馬路兩側，石膏漿液輸送管線較長，阻力大，用氣動隔膜泵輸送時在彎頭處或上升段易堵塞。另外當氣動隔膜泵隔膜破或逆止球故障時不易被發現，導致隔膜泵單邊上液，單邊上液時石膏漿液在管道內流動具有不連續性，易沉積堵塞管道。

（2）離心機給液管易堵塞。如圖2所示，為了便于離心機本體檢修，高位槽未設置在離心機的正上方，高位槽和離心機之間在X軸上存在一定的距離，這就導致離心機的給液管始終存在一定的斜度。另外受氣動隔膜泵出口壓頭的限制，高位槽的配置高度較低，給液時壓頭就小。以上雙重原因導致在高位槽內的石膏漿液較濃的情況下，向離心機給液時石膏漿液易在給液管坡度較小段發生石膏沉積堵塞，且在下次給液時靠重力無法自行沖通。

圖2 離心機給液管示意圖

（3）離心機臺效低，石膏品質差。石膏工序共有6臺離心機，運行步驟由各自獨立的PLC程序控制，因此同一時間段處于給液程序的離心機臺數均不同，但由石膏濃密機進入高位槽的量是固定的，因沒有自動調節裝置，進入離心機高位槽的漿液總量無法根據處于給液狀態的離心機臺數來實時調整，就可能存在有時離心機處于未給滿液狀態，有時處于過給液狀態。處于未給滿液狀態的離心機產出的石膏含水量會上升，導致石膏品質差；處于過給液狀態的離心機增加了總循環時間，也就導致離心機效率降低。

（4）流程復雜，設備多，成本高。石膏工序共有4個高位槽，6臺離心機，1個溢流槽。為了防止石膏漿液沉積，其中高位槽和溢流槽都配備了攪拌機；高位槽與溢流槽之間需要配置液體走向管道，管線長易堵塞（如圖1）；從溢流槽至高位槽需要配備2臺氣動隔膜泵，因管線長出口阻力大，導致氣動隔膜泵隔膜及泵軸使用壽命縮短，故障頻繁檢修成本增加。

3 離心機給液方式的改進

綜合分析認為，以上問題的根本原因是整個離心機給液系統設計不合理，缺乏必要的自動控制系統。導致整個離心機給液系統設備多，管線復雜，效率低下［5-6］。針對這些問題，計劃取消所有高位槽和溢流槽，離心機改為離心泵直接給液，并增加必要的自動控制系統。

3.1 驗證離心機離心泵直接給液的可行性

流程圖見圖3。

圖3 離心泵直接給液示意圖

（1）為了解決石膏濃密機內漿液跨馬路輸送管線長，易堵塞的問題，在合適的位置增加了1個中轉槽。

（2）取消4個高位槽中的3個，保留離心機給液總管末端的1個高位槽。中轉槽離心泵出口管與此高位槽的底部給液管相連。前端4臺離心機的給液管與其對應的高位槽斷開，直接與中轉槽離心泵出口總管對接。保留的那個高位槽上設置液位計，由此液位信號來調節中轉槽抽出泵的頻率，并設置最低運行頻率以保證離心機給液總管內的石膏漿液不斷流沉積堵塞管道。

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石膏濃密機內的漿液先由氣動隔膜泵輸送至中轉槽內進一步濃縮，再用變頻離心泵輸送至離心機，實現接力輸送以減少管道堵塞的次數。

當處于給液程序的離心機臺數較少時，高位槽液位會上漲至設定值，此時自動降低中轉槽離心泵的頻率，高位槽進液量減少；當同時處于給液狀態的離心機較多時，高位槽液位下降，中轉槽離心泵頻率增加，進入高位槽的液量增多，如果此時進入高位槽的液量仍不足時，溢流槽的循環泵也會往高位槽補液，以保證每臺離心機的給液量；如果所有離心機都處于非給液狀態，中轉槽離心泵的頻率會降至最低，如果此時高位槽液位仍上漲則溢流至原有的溢流槽。

通過一個月的試運行，石膏濃密機抽出泵出口總管堵塞次數降為0，離心機給液管堵塞次數顯著降低，高位槽液位基本處于80%（設定值）的液位，滿液溢流至溢流槽的次數顯著降低。綜合評價認為高位槽及溢流槽已無存在必要，可以全部取消，離心機離心泵直接給液方案可行。

3.2 方案優化

石膏漿液輸送的特性決定了其在輸送管道內需保持流動連續性，否則就會沉積并堵塞管道，必須設置一個最小流量以滿足這一要求。在實際生產中，始終可能存在6臺離心機同時處于非給液狀態，此時又要求離心機進液量為0，前后矛盾。解決方法是在離心機給液總管末端增加一根DN50的回流管回流至石膏中間槽。

流程圖見圖4。

如圖4所示，在離心機給液總管的末端配1根由DN80縮經至DN50的PE管返回石膏中轉槽。配管時，此管可以沿進液總管原路返回，在進入石膏中轉槽前設置一個躍升高度，配合管道縮經，目的是提高離心機進液管內的給液壓力，節省給液時間提高離心機效率。同時如果管道內發生輕微石膏沉積，在高壓力的沖擊下沉積的石膏也會自行疏通。

圖4 改造后離心機給液示意圖

4 結論

離心機給液方式由原來的高位槽重力自流式給液改為變頻離心泵直接給液后存在以下優點:

（1）取消了帶攪拌機的高位槽、溢流槽，電耗及維修成本下降；簡化了設備及管線，出現設備間管道堵塞的概率大幅降低。

（2）離心泵直接給液壓力高，離心機進液管及進液口不容易堵塞，降低了員工的勞動強度。

（3）離心機給液變頻調節，給液總管流量根據各臺離心機所處的不同運行步驟進行動態流量調整，保證了離心機給液效果最優化，提高了離心機的運行臺效。