離心污泥脫水機(jī)在鋼鐵行業(yè)污泥脫水中的應(yīng)用

徐偉中

（寶鋼股份公司鋼管條鋼事業(yè)部,上海200940）

    【摘要】介紹了離心機(jī)使用的工作原理、結(jié)構(gòu)特點及其與其他類型污泥脫水設(shè)備相比的優(yōu)點。并根據(jù)鋼鐵行業(yè)的污泥的特性，在設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行了局部的特殊改進(jìn)，使其在鋼鐵行業(yè)污泥脫水工藝應(yīng)用中優(yōu)于其他類型的污泥脫水設(shè)備；

    【關(guān)鍵詞】離心;脫水;鋼鐵;污泥

    【中圖分類號】TQ085【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】B【文章編號】1006-6764（2010）02-0056-04

    1·前言

    隨著國家對環(huán)保要求的不斷加強(qiáng)，鋼鐵行業(yè)的廢水處理已經(jīng)不是一個簡單的過程了，整個設(shè)計工藝都需嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)來執(zhí)行，原來的污泥處理部分也被強(qiáng)化，要求越來越高，使得污泥脫水處理變成了鋼鐵行業(yè)廢水處理工程中的重要環(huán)節(jié)。污泥在污泥池中含水率較高，要想達(dá)到固液分離，必須使用機(jī)械脫水的方法，最大限度地將液體污泥中的水分分離出來，從而使污泥成為可塑性固體狀，此時的污泥便于外運、處理。經(jīng)脫水后的污泥其體積大為縮小，不但減輕了對環(huán)境的二次污染，也為污泥資源的綜合利用創(chuàng)造了極有利的條件。當(dāng)今在鋼鐵行業(yè)中已經(jīng)開始更多地使用全封閉連續(xù)運行的離心污泥脫水機(jī)作為污泥脫水的主機(jī)，從而避免了傳統(tǒng)工藝采用帶式壓濾機(jī)，板框壓濾機(jī)的種種弊端（如：污泥脫水敞開進(jìn)行，現(xiàn)場環(huán)境差，水、藥劑用量大，易損件多，運行成本大，設(shè)備體積龐大、基建費用高，自動化程度差，勞動強(qiáng)度大，不適應(yīng)連續(xù)運行）。而采用離心機(jī)進(jìn)行污泥脫水處理可以保證污泥處理過程中廢氣不外溢，污水不外流，污泥不落地，自動化程度高，易損件少，藥耗小，便于連續(xù)運行，運行成本低。由于鋼鐵行業(yè)污泥的特殊性，采用離心機(jī)進(jìn)行污泥脫水的優(yōu)勢日漸顯現(xiàn)，離心機(jī)的使用逐漸趨于上升勢頭。

    2·離心機(jī)結(jié)構(gòu)及工作原理

    離心污泥脫水機(jī)也即臥式螺旋卸料沉降離心機(jī)，是依靠固液兩相的密度差，在離心力場的作用下，加快固相顆粒的沉降速度來實現(xiàn)固液分離。見圖1所示。

    轉(zhuǎn)鼓前方設(shè)計有一個錐段，根據(jù)污水性質(zhì)的不同，按照設(shè)定的速度高速旋轉(zhuǎn)。進(jìn)入離心機(jī)的污泥在離心力的作用下，因其固相和液相密度的不同，在不同的圓周界面上首先達(dá)到分層效果；然后，固相被機(jī)內(nèi)螺旋逐步推向固相出料口端，并在離心力及尾端雙向擠壓段的擠壓力的作用下，達(dá)到最干的效果，并在出料口排出機(jī)外；液相則在逐步分層穩(wěn)定，并越積越多的情況下，澄清的上清液，經(jīng)溢流堰流出，至液相出口，排出機(jī)外。轉(zhuǎn)鼓的運轉(zhuǎn)速度直接決定分離因素，一般講轉(zhuǎn)速高，分離因素大，固體中的含水率低，而螺旋的速差則直接影響到轉(zhuǎn)送到轉(zhuǎn)鼓外的固體含水率，它對處理量、停留時間和固體排出都有直接影響。

    3·不同類型污泥脫水機(jī)的比較

    目前，鋼鐵行業(yè)污泥脫水工藝采用的脫水類型主要為三種，即板框壓濾機(jī)、

    綜合這三種污泥脫水設(shè)備的性能，板框壓濾機(jī)對進(jìn)入的污泥濃度適應(yīng)性強(qiáng)，且出泥的含水率較低。但該設(shè)備為間隙式運行自動化程度不高，且占地面積大，濾布容易阻塞，需經(jīng)常沖洗，管理人員勞動強(qiáng)度大，工作時也為敞開式，工作環(huán)境較差。易形成二次污染。帶式壓濾機(jī)可連續(xù)生產(chǎn)，管理也比較容易，但它要求進(jìn)入壓濾機(jī)的污泥絮凝體大、密實、強(qiáng)度高，而且出泥的含水率較高，污泥的截留率也較低。帶式壓濾機(jī)工作時為敞開式，工作環(huán)境較差，同樣易形成二次污染，不利于現(xiàn)代化生產(chǎn)的要求。離心脫水機(jī)脫水時可連續(xù)運行，自動化程度高，運行方式靈活，管理方便。而且出泥的含水率較低，出泥量大。離心脫水機(jī)占地面積小，為全封閉式運行，環(huán)境衛(wèi)生條件好。噪音較大是離心脫水機(jī)的缺點。近年來，歐洲、日本等發(fā)達(dá)國家和地區(qū)采用離心脫水方式越來越多。

    由此可見，因離心機(jī)具有自動化程度高，環(huán)境條件好，分離效果人為因素影響小，操作維護(hù)方便，日常運行費用小，輔助設(shè)備少，占地面積小，基建投資少等諸多優(yōu)點，因此污泥脫水工藝中應(yīng)用離心機(jī)越來越多，并逐步取代壓濾機(jī)。

    4·不同類型離心脫水機(jī)的比較

    目前已經(jīng)使用的離心污泥脫水機(jī)中，已由最初不可調(diào)速的機(jī)械差速器臥螺機(jī)（簡稱機(jī)械型）、發(fā)展為可調(diào)速的雙驅(qū)動機(jī)械差速器臥螺機(jī)（簡稱雙電機(jī)型）和液壓差速器臥螺機(jī)（即高干度臥螺離心機(jī)，簡稱液壓型）。而針對鋼鐵行業(yè)污泥的特點，在液壓型的基礎(chǔ)上設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行了局部的特殊改進(jìn)，使其更適合鋼鐵行業(yè)污泥，尤其轉(zhuǎn)爐OG泥的特性(煉鋼OG泥處理難度高于高爐瓦斯泥，為鋼廠內(nèi)最難處理之污泥)，以此為技術(shù)基礎(chǔ)進(jìn)行設(shè)計加工制造，該類離心式脫水機(jī)是鋼鐵行業(yè)污泥脫水工藝應(yīng)用的發(fā)展方向，這三類離心脫水機(jī)它們的差別主要在于：

    4.1差轉(zhuǎn)速形成方法的不同，導(dǎo)致設(shè)備電能消耗的明顯差別

    機(jī)械型和雙電機(jī)型是通過帶輪變速或雙電機(jī)驅(qū)動，形成轉(zhuǎn)鼓、螺旋各自的獨立的絕對轉(zhuǎn)速，差轉(zhuǎn)速是這二個絕對轉(zhuǎn)速的差值（即它們之間的相對轉(zhuǎn)速）；液壓型的差速器實際是固定于轉(zhuǎn)鼓并隨之同步旋轉(zhuǎn)的液壓馬達(dá)，當(dāng)液壓泵站通過特殊的高壓旋轉(zhuǎn)分配器向液壓馬達(dá)供油時，螺旋才會在液壓差速器的驅(qū)動下，產(chǎn)生疊加在轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速（螺旋的牽連轉(zhuǎn)動）上的相對轉(zhuǎn)動，從而形成轉(zhuǎn)鼓、螺旋之間的差轉(zhuǎn)速。

    脫水機(jī)在空載或輕載運行時，三種機(jī)型的能耗沒有差別。但負(fù)重運行時，由于物料的牽連作用，將給機(jī)械型、雙電機(jī)型各自獨立的驅(qū)動源造成相互抵消的額外能量損耗，而液壓型是通過增加液壓馬達(dá)（差速低于30 r/min）的扭矩來承受牽連作用，則不產(chǎn)生上述的能量損耗。反映在設(shè)備的實際運行中，液壓型的能耗明顯降低。

    4.2轉(zhuǎn)鼓、螺旋結(jié)構(gòu)的不同，導(dǎo)致設(shè)備脫水能力的明顯差別

    由于液壓差速器對負(fù)載變化有良好的自適應(yīng)性，因此在轉(zhuǎn)鼓、螺旋的結(jié)構(gòu)設(shè)計中就可針對城市污泥脫水較困難的特點，有意識地加大對脫水污泥的擠壓度，即形成在前端螺旋葉片對污泥的雙向擠壓效應(yīng)，以提高污泥的脫水效率。而其它機(jī)型因為擔(dān)心過載堵料，則不能采取這樣的設(shè)計。

    4.3差速與轉(zhuǎn)速關(guān)聯(lián)性的不同，導(dǎo)致設(shè)備維護(hù)成本的明顯差別

    設(shè)備排堵是機(jī)械型臥螺機(jī)最頭疼的維護(hù)工作，一旦出現(xiàn)機(jī)器堵料，只能解體整臺臥螺機(jī)轉(zhuǎn)鼓，將污泥一點點地清除。不但耗工費時，且極易損傷轉(zhuǎn)鼓。而液壓型的差轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)鼓的轉(zhuǎn)速無關(guān)，可在整機(jī)靜止的狀態(tài)下，通過低速大扭矩的液壓差速器的強(qiáng)力且極其緩慢的正反推動，逐步將污泥排出轉(zhuǎn)鼓，由于最大安全扭矩可以通過設(shè)定液壓系統(tǒng)的溢流壓力來控制，因此液壓型臥螺機(jī)的排堵不會損傷設(shè)備。

    三種類型臥螺離心機(jī)的性能比較見表2。

    由此可見，液壓差速臥螺離心機(jī)作為一種新型臥螺離心機(jī)，因該機(jī)采用增長了轉(zhuǎn)鼓有效長度，大大增加沉降的距離，增長了物料在機(jī)內(nèi)停留時間；采用可根據(jù)負(fù)載變化差速自動反饋調(diào)節(jié)，推料功率自動補(bǔ)償，可實行小差速的液壓差速系統(tǒng)，是國際上公認(rèn)的最先進(jìn)的差速形式，從而使生產(chǎn)能力、分離脫水效果都有很大的提高，并且具有電耗小、藥耗小等優(yōu)點。在此基礎(chǔ)上經(jīng)過特殊設(shè)計和改進(jìn)的，尤其針對鋼鐵行業(yè)污泥的離心式脫水機(jī)是污泥脫水設(shè)備中的佼佼者。

    5·結(jié)論

    綜上所述，鋼鐵行業(yè)污泥的特殊性決定了采用污泥脫水設(shè)備的要求。針對鋼廠專用的離心脫水機(jī)，其特點是主機(jī)采用具有國際先進(jìn)水平的高干度離心機(jī)，其液壓控制的螺旋推料轉(zhuǎn)速和推料功率可根據(jù)負(fù)載變化的反饋得到自動調(diào)節(jié)、補(bǔ)償，并使污泥能在離心力場及錐段前端二個螺旋葉片雙向擠壓的共同作用下，形成更干的泥餅，提高脫水效率。從污泥進(jìn)離心機(jī)、脫水、排泥、輸送、絮凝劑投放以及運行均可采用PLC實施全自動操作并實時監(jiān)控，從而使整個系統(tǒng)成為達(dá)到無人操作的國際先進(jìn)水平的全自動化污泥脫水成套操作單元。

    作者簡介：徐偉中(1973-),男,大學(xué)本科學(xué)歷,工程師,現(xiàn)從事設(shè)備管理工作。