离心污泥脱水机在钢铁行业污泥脱水中的应用

离心污泥脱水机在钢铁行业污泥脱水中的应用

徐伟中

（宝钢股份公司钢管条钢事业部,上海200940）

    【摘要】介绍了离心机使用的工作原理、结构特点及其与其他类型污泥脱水设备相比的优点。并根据钢铁行业的污泥的特性，在设备内部结构进行了局部的特殊改进，使其在钢铁行业污泥脱水工艺应用中优于其他类型的污泥脱水设备；

    【关键词】离心;脱水;钢铁;污泥

    【中图分类号】TQ085【文献标识码】B【文章编号】1006-6764（2010）02-0056-04

    1·前言

    随着国家对环保要求的不断加强，钢铁行业的废水处理已经不是一个简单的过程了，整个设计工艺都需严格按照相关标准来执行，原来的污泥处理部分也被强化，要求越来越高，使得污泥脱水处理变成了钢铁行业废水处理工程中的重要环节。污泥在污泥池中含水率较高，要想达到固液分离，必须使用机械脱水的方法，最大限度地将液体污泥中的水分分离出来，从而使污泥成为可塑性固体状，此时的污泥便于外运、处理。经脱水后的污泥其体积大为缩小，不但减轻了对环境的二次污染，也为污泥资源的综合利用创造了极有利的条件。当今在钢铁行业中已经开始更多地使用全封闭连续运行的离心污泥脱水机作为污泥脱水的主机，从而避免了传统工艺采用带式压滤机，板框压滤机的种种弊端（如：污泥脱水敞开进行，现场环境差，水、药剂用量大，易损件多，运行成本大，设备体积庞大、基建费用高，自动化程度差，劳动强度大，不适应连续运行）。而采用离心机进行污泥脱水处理可以保证污泥处理过程中废气不外溢，污水不外流，污泥不落地，自动化程度高，易损件少，药耗小，便于连续运行，运行成本低。由于钢铁行业污泥的特殊性，采用离心机进行污泥脱水的优势日渐显现，离心机的使用逐渐趋于上升势头。

    2·离心机结构及工作原理

    离心污泥脱水机也即卧式螺旋卸料沉降离心机，是依靠固液两相的密度差，在离心力场的作用下，加快固相颗粒的沉降速度来实现固液分离。见图1所示。

    转鼓前方设计有一个锥段，根据污水性质的不同，按照设定的速度高速旋转。进入离心机的污泥在离心力的作用下，因其固相和液相密度的不同，在不同的圆周界面上首先达到分层效果；然后，固相被机内螺旋逐步推向固相出料口端，并在离心力及尾端双向挤压段的挤压力的作用下，达到最干的效果，并在出料口排出机外；液相则在逐步分层稳定，并越积越多的情况下，澄清的上清液，经溢流堰流出，至液相出口，排出机外。转鼓的运转速度直接决定分离因素，一般讲转速高，分离因素大，固体中的含水率低，而螺旋的速差则直接影响到转送到转鼓外的固体含水率，它对处理量、停留时间和固体排出都有直接影响。

    3·不同类型污泥脱水机的比较

    目前，钢铁行业污泥脱水工艺采用的脱水类型主要为三种，即板框压滤机、

    综合这三种污泥脱水设备的性能，板框压滤机对进入的污泥浓度适应性强，且出泥的含水率较低。但该设备为间隙式运行自动化程度不高，且占地面积大，滤布容易阻塞，需经常冲洗，管理人员劳动强度大，工作时也为敞开式，工作环境较差。易形成二次污染。带式压滤机可连续生产，管理也比较容易，但它要求进入压滤机的污泥絮凝体大、密实、强度高，而且出泥的含水率较高，污泥的截留率也较低。带式压滤机工作时为敞开式，工作环境较差，同样易形成二次污染，不利于现代化生产的要求。离心脱水机脱水时可连续运行，自动化程度高，运行方式灵活，管理方便。而且出泥的含水率较低，出泥量大。离心脱水机占地面积小，为全封闭式运行，环境卫生条件好。噪音较大是离心脱水机的缺点。近年来，欧洲、日本等发达国家和地区采用离心脱水方式越来越多。

    由此可见，因离心机具有自动化程度高，环境条件好，分离效果人为因素影响小，操作维护方便，日常运行费用小，辅助设备少，占地面积小，基建投资少等诸多优点，因此污泥脱水工艺中应用离心机越来越多，并逐步取代压滤机。

    4·不同类型离心脱水机的比较

    目前已经使用的离心污泥脱水机中，已由最初不可调速的机械差速器卧螺机（简称机械型）、发展为可调速的双驱动机械差速器卧螺机（简称双电机型）和液压差速器卧螺机（即高干度卧螺离心机，简称液压型）。而针对钢铁行业污泥的特点，在液压型的基础上设备内部结构进行了局部的特殊改进，使其更适合钢铁行业污泥，尤其转炉OG泥的特性(炼钢OG泥处理难度高于高炉瓦斯泥，为钢厂内最难处理之污泥)，以此为技术基础进行设计加工制造，该类离心式脱水机是钢铁行业污泥脱水工艺应用的发展方向，这三类离心脱水机它们的差别主要在于：

    4.1差转速形成方法的不同，导致设备电能消耗的明显差别

    机械型和双电机型是通过带轮变速或双电机驱动，形成转鼓、螺旋各自的独立的绝对转速，差转速是这二个绝对转速的差值（即它们之间的相对转速）；液压型的差速器实际是固定于转鼓并随之同步旋转的液压马达，当液压泵站通过特殊的高压旋转分配器向液压马达供油时，螺旋才会在液压差速器的驱动下，产生叠加在转鼓转速（螺旋的牵连转动）上的相对转动，从而形成转鼓、螺旋之间的差转速。

    脱水机在空载或轻载运行时，三种机型的能耗没有差别。但负重运行时，由于物料的牵连作用，将给机械型、双电机型各自独立的驱动源造成相互抵消的额外能量损耗，而液压型是通过增加液压马达（差速低于30 r/min）的扭矩来承受牵连作用，则不产生上述的能量损耗。反映在设备的实际运行中，液压型的能耗明显降低。

    4.2转鼓、螺旋结构的不同，导致设备脱水能力的明显差别

    由于液压差速器对负载变化有良好的自适应性，因此在转鼓、螺旋的结构设计中就可针对城市污泥脱水较困难的特点，有意识地加大对脱水污泥的挤压度，即形成在前端螺旋叶片对污泥的双向挤压效应，以提高污泥的脱水效率。而其它机型因为担心过载堵料，则不能采取这样的设计。

    4.3差速与转速关联性的不同，导致设备维护成本的明显差别

    设备排堵是机械型卧螺机最头疼的维护工作，一旦出现机器堵料，只能解体整台卧螺机转鼓，将污泥一点点地清除。不但耗工费时，且极易损伤转鼓。而液压型的差转速与转鼓的转速无关，可在整机静止的状态下，通过低速大扭矩的液压差速器的强力且极其缓慢的正反推动，逐步将污泥排出转鼓，由于最大安全扭矩可以通过设定液压系统的溢流压力来控制，因此液压型卧螺机的排堵不会损伤设备。

    三种类型卧螺离心机的性能比较见表2。

    由此可见，液压差速卧螺离心机作为一种新型卧螺离心机，因该机采用增长了转鼓有效长度，大大增加沉降的距离，增长了物料在机内停留时间；采用可根据负载变化差速自动反馈调节，推料功率自动补偿，可实行小差速的液压差速系统，是国际上公认的最先进的差速形式，从而使生产能力、分离脱水效果都有很大的提高，并且具有电耗小、药耗小等优点。在此基础上经过特殊设计和改进的，尤其针对钢铁行业污泥的离心式脱水机是污泥脱水设备中的佼佼者。

    5·结论

    综上所述，钢铁行业污泥的特殊性决定了采用污泥脱水设备的要求。针对钢厂专用的离心脱水机，其特点是主机采用具有国际先进水平的高干度离心机，其液压控制的螺旋推料转速和推料功率可根据负载变化的反馈得到自动调节、补偿，并使污泥能在离心力场及锥段前端二个螺旋叶片双向挤压的共同作用下，形成更干的泥饼，提高脱水效率。从污泥进离心机、脱水、排泥、输送、絮凝剂投放以及运行均可采用PLC实施全自动操作并实时监控，从而使整个系统成为达到无人操作的国际先进水平的全自动化污泥脱水成套操作单元。

    作者简介：徐伟中(1973-),男,大学本科学历,工程师,现从事设备管理工作。