離心污泥脫水機在鋼鐵行業污泥脫水中的應用

徐偉中

（寶鋼股份公司鋼管條鋼事業部,上海200940）

    【摘要】介紹了離心機使用的工作原理、結構特點及其與其他類型污泥脫水設備相比的優點。并根據鋼鐵行業的污泥的特性，在設備內部結構進行了局部的特殊改進，使其在鋼鐵行業污泥脫水工藝應用中優于其他類型的污泥脫水設備；

    【關鍵詞】離心;脫水;鋼鐵;污泥

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

    1·前言

    隨著國家對環保要求的不斷加強，鋼鐵行業的廢水處理已經不是一個簡單的過程了，整個設計工藝都需嚴格按照相關標準來執行，原來的污泥處理部分也被強化，要求越來越高，使得污泥脫水處理變成了鋼鐵行業廢水處理工程中的重要環節。污泥在污泥池中含水率較高，要想達到固液分離，必須使用機械脫水的方法，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。經脫水后的污泥其體積大為縮小，不但減輕了對環境的二次污染，也為污泥資源的綜合利用創造了極有利的條件。當今在鋼鐵行業中已經開始更多地使用全封閉連續運行的離心污泥脫水機作為污泥脫水的主機，從而避免了傳統工藝采用帶式壓濾機，板框壓濾機的種種弊端（如：污泥脫水敞開進行，現場環境差，水、藥劑用量大，易損件多，運行成本大，設備體積龐大、基建費用高，自動化程度差，勞動強度大，不適應連續運行）。而采用離心機進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，便于連續運行，運行成本低。由于鋼鐵行業污泥的特殊性，采用離心機進行污泥脫水的優勢日漸顯現，離心機的使用逐漸趨于上升勢頭。

    2·離心機結構及工作原理

    離心污泥脫水機也即臥式螺旋卸料沉降離心機，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固液分離。見圖1所示。

    轉鼓前方設計有一個錐段，根據污水性質的不同，按照設定的速度高速旋轉。進入離心機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到分層效果；然后，固相被機內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，達到最干的效果，并在出料口排出機外；液相則在逐步分層穩定，并越積越多的情況下，澄清的上清液，經溢流堰流出，至液相出口，排出機外。轉鼓的運轉速度直接決定分離因素，一般講轉速高，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送到轉鼓外的固體含水率，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的比較

    目前，鋼鐵行業污泥脫水工藝采用的脫水類型主要為三種，即板框壓濾機、

    綜合這三種污泥脫水設備的性能，板框壓濾機對進入的污泥濃度適應性強，且出泥的含水率較低。但該設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，需經常沖洗，管理人員勞動強度大，工作時也為敞開式，工作環境較差。易形成二次污染。帶式壓濾機可連續生產，管理也比較容易，但它要求進入壓濾機的污泥絮凝體大、密實、強度高，而且出泥的含水率較高，污泥的截留率也較低。帶式壓濾機工作時為敞開式，工作環境較差，同樣易形成二次污染，不利于現代化生產的要求。離心脫水機脫水時可連續運行，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。離心脫水機占地面積小，為全封閉式運行，環境衛生條件好。噪音較大是離心脫水機的缺點。近年來，歐洲、日本等發達國家和地區采用離心脫水方式越來越多。

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

    4·不同類型離心脫水機的比較

    目前已經使用的離心污泥脫水機中，已由最初不可調速的機械差速器臥螺機（簡稱機械型）、發展為可調速的雙驅動機械差速器臥螺機（簡稱雙電機型）和液壓差速器臥螺機（即高干度臥螺離心機，簡稱液壓型）。而針對鋼鐵行業污泥的特點，在液壓型的基礎上設備內部結構進行了局部的特殊改進，使其更適合鋼鐵行業污泥，尤其轉爐OG泥的特性(煉鋼OG泥處理難度高于高爐瓦斯泥，為鋼廠內最難處理之污泥)，以此為技術基礎進行設計加工制造，該類離心式脫水機是鋼鐵行業污泥脫水工藝應用的發展方向，這三類離心脫水機它們的差別主要在于：

    4.1差轉速形成方法的不同，導致設備電能消耗的明顯差別

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

    脫水機在空載或輕載運行時，三種機型的能耗沒有差別。但負重運行時，由于物料的牽連作用，將給機械型、雙電機型各自獨立的驅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（差速低于30 r/min）的扭矩來承受牽連作用，則不產生上述的能量損耗。反映在設備的實際運行中，液壓型的能耗明顯降低。

    4.2轉鼓、螺旋結構的不同，導致設備脫水能力的明顯差別

    由于液壓差速器對負載變化有良好的自適應性，因此在轉鼓、螺旋的結構設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，以提高污泥的脫水效率。而其它機型因為擔心過載堵料，則不能采取這樣的設計。

    4.3差速與轉速關聯性的不同，導致設備維護成本的明顯差別

    設備排堵是機械型臥螺機最頭疼的維護工作，一旦出現機器堵料，只能解體整臺臥螺機轉鼓，將污泥一點點地清除。不但耗工費時，且極易損傷轉鼓。而液壓型的差轉速與轉鼓的轉速無關，可在整機靜止的狀態下，通過低速大扭矩的液壓差速器的強力且極其緩慢的正反推動，逐步將污泥排出轉鼓，由于最大安全扭矩可以通過設定液壓系統的溢流壓力來控制，因此液壓型臥螺機的排堵不會損傷設備。

    三種類型臥螺離心機的性能比較見表2。

    由此可見，液壓差速臥螺離心機作為一種新型臥螺離心機，因該機采用增長了轉鼓有效長度，大大增加沉降的距離，增長了物料在機內停留時間；采用可根據負載變化差速自動反饋調節，推料功率自動補償，可實行小差速的液壓差速系統，是國際上公認的最先進的差速形式，從而使生產能力、分離脫水效果都有很大的提高，并且具有電耗小、藥耗小等優點。在此基礎上經過特殊設計和改進的，尤其針對鋼鐵行業污泥的離心式脫水機是污泥脫水設備中的佼佼者。

    5·結論

    綜上所述，鋼鐵行業污泥的特殊性決定了采用污泥脫水設備的要求。針對鋼廠專用的離心脫水機，其特點是主機采用具有國際先進水平的高干度離心機，其液壓控制的螺旋推料轉速和推料功率可根據負載變化的反饋得到自動調節、補償，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。從污泥進離心機、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控，從而使整個系統成為達到無人操作的國際先進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,大學本科學歷,工程師,現從事設備管理工作。