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        離心脫水機設(shè)備在連鑄污泥處理中的應(yīng)用

        2013-12-06 09:28:42王達
        冶金動力 2013年1期
        關(guān)鍵詞:脫水機板框壓濾機

        王達

        (濟鋼國際工程技術(shù)有限公司,山東濟南 250101)

        1 引言

        在煉鋼連鑄機生產(chǎn)過程中,所產(chǎn)污水中含有大量鐵屑、油污、塵泥等成分的物質(zhì),為了節(jié)能環(huán)保,降低新水消耗量,對連鑄污水采取一、二級處理達到設(shè)備用水水質(zhì)要求后,使連鑄澄清水循環(huán)重復(fù)利用;產(chǎn)生污泥中富含F(xiàn)e2O3成分高達50%以上,含水率高達75%~85%,如不經(jīng)過處理直接排放,不但造成巨大的經(jīng)濟損失,還產(chǎn)生嚴重的環(huán)境污染和社會公害,歷來為環(huán)保部門所嚴厲禁止。為了節(jié)能降耗和改善環(huán)境,實現(xiàn)連鑄生產(chǎn)清潔化,通常采用“帶式或板框壓濾”傳統(tǒng)工藝對連鑄污泥進行處理,卻帶來了諸多問題。因此,開發(fā)新型的高效連鑄污泥脫水設(shè)備成為污泥處理領(lǐng)域迫切需要和重要課題。連鑄污泥“離心脫水機”設(shè)備隨著污泥脫水技術(shù)日臻成熟,應(yīng)耘而生,在濟鋼一煉鋼3號連鑄機大修工程設(shè)計中首次應(yīng)用于實踐,取得了較為理想的效果。

        2 概況

        濟鋼一煉鋼廠為淘汰落后連鑄工藝,提高工藝技術(shù)裝備水平,優(yōu)化、改善品種結(jié)構(gòu),生產(chǎn)高附加值、具有市場競爭優(yōu)勢和前瞻性技術(shù)的專用板,對3號連鑄機工藝進行了整體優(yōu)化和升級改造。由此涉及的水處理設(shè)施改造內(nèi)容繁瑣而錯綜復(fù)雜,結(jié)合此次水處理設(shè)施改造新建一套懸浮液脫水設(shè)施,使連鑄懸浮液得到有效處理和回用,變廢為寶,創(chuàng)造更大經(jīng)濟效益。新建脫水設(shè)施本著統(tǒng)籌考慮、完善工藝、優(yōu)化系統(tǒng)、克服先天弊病原則,將120小方坯懸浮液處理也納于此次設(shè)計中。

        根據(jù)連鑄懸浮液水質(zhì)特點,借鑒當前污泥處理技術(shù)最新研究成果,確定污泥處理流程見圖1。

        圖1 污泥處理流程圖

        3 離心脫水機工作原理

        離心脫水機工作原理參見圖2。

        圖2 離心脫水機組裝圖

        懸浮液自進料管連續(xù)輸入機內(nèi),經(jīng)螺旋輸送器的內(nèi)筒出料口均勻分配進入轉(zhuǎn)鼓內(nèi),在高速旋轉(zhuǎn)離心力作用下,懸浮液在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)形成一環(huán)形液流,因懸浮液中雜質(zhì)粒子離心力與密度成一次方關(guān)系,密度愈大,離心力愈大;懸浮液中密度較大粒子在離心力作用下被摔沉降到轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁上,上清液則被擠推向轉(zhuǎn)鼓內(nèi)環(huán)處,由于差速器的差動作用,使螺旋輸送器與轉(zhuǎn)鼓之間形成相對運動,沉渣被螺旋推送到轉(zhuǎn)鼓小端的干燥區(qū)進一步脫水,被收集在機殼內(nèi)沉渣隔倉內(nèi),然后經(jīng)出渣口重力排出機外。液相形成一個內(nèi)環(huán),環(huán)形液層深度是通過轉(zhuǎn)鼓大端的溢流擋板進行調(diào)節(jié)的,分離后的上清液被水流緩慢推移至離心脫水機出水側(cè),溢流進入分離液隔倉內(nèi),經(jīng)溢流孔排出,沿排水立管自流至機外排水管中。為了提高離心機污泥脫水效率,加快泥水分離速度,保證出泥含水率符合運輸要求,向進污泥中投加絮凝劑和助凝劑促使電解質(zhì)脫穩(wěn)、破乳、分離、懸浮顆粒相互凝聚抱團成大的絮狀物,大大加快其從水中分離出的速度,提高離心機出水效果。

        為了保證離心機使用壽命,必須嚴格按照設(shè)備工作、使用、操作規(guī)范書運作,強化設(shè)備維護、管理和設(shè)備正常點檢,要保證離心機運轉(zhuǎn)正常后方能進泥脫水,停止進泥后方能停運離心機。離心機停運期間要保證清水沖洗干凈。

        4 離心脫水機主要優(yōu)點

        1)應(yīng)用范圍廣,能廣泛地用于化工、石油、食品、制藥、環(huán)保等需要固液分離的領(lǐng)域。能夠完成固相脫水,液相澄清,液-液-固、液-固-固三相分離,粒度分級等分離過程;

        2)對物料的適應(yīng)性較強,能分離的固相粒度范圍較廣(0.005~2 mm),在固相粒度大小不均時能照常進行分離;

        3)能實現(xiàn)全自動、連續(xù)、長期運轉(zhuǎn)和全封閉環(huán)保生產(chǎn),維修、管理、操作方便;

        4)單級生產(chǎn)能力大,結(jié)構(gòu)緊湊,占地小,操作費用低;

        5)固相沉渣的含濕量一般比過濾離心機高,大致接近于真空過濾機;

        6)固相沉渣洗滌效果不好。

        5 離心脫水機結(jié)構(gòu)組成

        離心脫水機主要由高轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)鼓、與轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)向相同且轉(zhuǎn)速比轉(zhuǎn)鼓略高或略低的螺旋和差速器等部件組成。

        5.1 轉(zhuǎn)鼓

        轉(zhuǎn)鼓是離心脫水機的主要部件,采用柱/錐形結(jié)構(gòu),這種結(jié)構(gòu)機內(nèi)液池容量大,處理能力和澄清效果高,長徑比大,應(yīng)用范圍廣。

        轉(zhuǎn)鼓由雙相不銹鋼整體離心鑄造而成,所有離心機鑄件都必須經(jīng)過探傷試驗,不允許有任何鑄造缺陷。轉(zhuǎn)筒直徑應(yīng)≥450 mm;轉(zhuǎn)鼓長徑比應(yīng)≥4.5:1。轉(zhuǎn)鼓的半錐角≥15°。

        轉(zhuǎn)鼓的內(nèi)表面應(yīng)裝有縱向AISI 316不銹鋼條,以防止固體在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁滑動而引起轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁磨損。

        每個固渣排放口應(yīng)配有碳化鎢套筒保護。套筒上設(shè)有便于檢測的窗口,以方便觀察其磨損。保護套筒應(yīng)可保持高速旋轉(zhuǎn)時的動平衡,并且可現(xiàn)場更換。

        在轉(zhuǎn)筒圓柱段的末端應(yīng)設(shè)有可調(diào)堰板,用來控制液層的深度。

        5.2 螺旋輸送機

        螺旋輸送機是離心脫水機的重要部件之一,采用連續(xù)式整體螺旋葉片結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)制造比較容易,也適合多種物料分離;為減少螺旋轉(zhuǎn)動對懸浮液的攪動,影響沉淀效果,葉片頭數(shù)采用單頭螺栓。

        螺旋體由雙相不銹鋼焊接而成,為減輕物料對螺旋葉片磨損程度,對錐形段葉片的推料面進行硬化處理,如噴高強度合金或螺旋葉片采用可更換的耐磨碳化鎢保護片,其厚度應(yīng)不小于3 mm,以確保設(shè)備長期無故障運行并減少設(shè)備維修費用。

        螺旋卸料器的運行壽命(需維修)應(yīng)不少于30000 h。

        5.3 差速器

        差速器是離心脫水機中最復(fù)雜、最重要的部件,其性能高低、制造質(zhì)量優(yōu)劣等決定了整臺離心機能否可靠正常的運行。

        在離心機中,沉渣在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)表面的軸向移動都是靠螺旋與轉(zhuǎn)鼓之間的相對運動即轉(zhuǎn)速差實現(xiàn)的,而轉(zhuǎn)速差是靠差速器實現(xiàn)的。

        5.4 電機

        主電機為鼠籠式電機并帶有過熱保護。在任何正常運行情況下,電機均不得超過銘牌額定的負荷值。電機各個方向1米距離的噪聲不超過86dB(A)。電機應(yīng)采用變頻調(diào)速器進行軟起動,以防止起動時引起的電負荷沖擊。

        ALDEC G2-70利用ABB-EFF1高標準電機及阿法拉伐高效兩級行星齒輪箱組成的直接驅(qū)動式(Direct Drive)自動恒扭距差速控制系統(tǒng),可調(diào)節(jié)離心機的脫水功能,以適應(yīng)不同進泥特性,使脫水后污泥的含固率、固相回收率保持恒定,滿足設(shè)計要求。

        5.5 其它

        旋轉(zhuǎn)部件應(yīng)用不銹鋼制成的外殼罩住,并形成全封閉以減少噪聲。罩殼底部應(yīng)有澄清液與污泥餅排出的法蘭接口。污泥排放口應(yīng)設(shè)有耐磨襯套。

        離心機的支架由碳鋼制成并涂防護底漆、中間漆和面漆。應(yīng)備有減振裝置。

        彈性連接由離心機制造商提供,安裝在離心機與離心液管、離心機與固體排出槽、離心機進料管與污泥進料管線及與絮凝劑管道之間。彈性連接應(yīng)采用物理、化學(xué)特性均能適應(yīng)離心機運作要求的合成橡膠。

        不銹鋼機殼表面應(yīng)作鈍化處理,且無錘痕和劃傷。

        6 技術(shù)性能

        設(shè)備型號:ALDEC G2-60

        單臺處理量: 20 m3/h

        進料中含水率:93.0~95.0%w/w,總固體量≤1050 kg/h

        脫水后泥餅含水率:≤40%w/w(絕干固體含量≥60%w/w)

        絮凝劑(PAM)投加量:1.0~2.0 kg/t進料固體

        上清液含懸浮物:≤500 mg/L

        7 運行效果

        離心脫水機設(shè)備2008年8月份建成投運至今,連鑄污泥實現(xiàn)了全部離心脫水處理,產(chǎn)生的干污泥被二次利用參與原料場配料,上清液全部回用于循環(huán)水系統(tǒng),實現(xiàn)了“全閉路”“零排放”設(shè)計和環(huán)保要求,保護了周圍環(huán)境,節(jié)約了大量的寶貴地下水資源;經(jīng)受住了生產(chǎn)實踐的考驗,達到了理想的運行效果,各項考核指標完全符合設(shè)備要求,運行資料表明:脫水效果良好,適用范圍大,運行穩(wěn)定,運行成本低。該設(shè)備技術(shù)先進、實用、可靠,裝備水平處于國內(nèi)同行業(yè)先進水平;另外,管理、維護方便,實現(xiàn)了計算機集中控制和自動化管理。

        離心脫水機設(shè)備2009年3月份處理連鑄污泥實測數(shù)據(jù)曲線圖,如圖3所示。

        圖3 連鑄污泥處理實測數(shù)據(jù)曲線圖

        從圖3可以看出,1日~8日及23日~29日進泥量一般維持在16~20 m3/h之間,而9日~14日及15日~22日進泥量一般維持在6~12 m3/h之間,主要原因是國際金融危機對國內(nèi)鋼鐵行業(yè)實體經(jīng)濟沖擊嚴重顯現(xiàn),及國家出臺的宏觀調(diào)控政策作用,市場對鋼材需求量大幅度下滑,出現(xiàn)了嚴重的疲軟現(xiàn)象。

        濟鋼根據(jù)市場形勢及時調(diào)整生產(chǎn)布局和生產(chǎn)周期,9日~14日及15日~22日一煉鋼4號板或120小方坯單機生產(chǎn),1日~8日及23日~29日4號板和120小方坯雙機生產(chǎn)。進泥含水率一般維持在89%~95%之間,而出泥含水率一般維持在28%~39%之間,達到了工藝技術(shù)設(shè)計參數(shù)和處理指標要求,從而證明此設(shè)備是先進、實用和可靠的。

        8 結(jié)語

        通過水處理系統(tǒng)運行情況分析,得出如下結(jié)論:

        1)若干年以前,在處理污泥脫水的工藝中,往往采用板框壓濾機,而且是人工拆卸的板框壓濾機。它除了繁重的體力勞動以外,還需進行很不少的輔助操作。因為板框壓濾機無法直接過濾粘性的污泥,所以事先必須將大量的助濾劑對板框壓濾機的濾布進行涂布預(yù)處理,或?qū)⒏嗟闹鸀V劑與污泥混合,便于過濾,再加入絮凝劑進行過濾。若助濾劑的投加量按處理量的3% 計,長年累月投入大量輔助之用的助濾劑是一筆不小的成本開支,并且板框壓濾機的操作是間隙進行的,無法連續(xù)操作。

        2)因為板框壓濾機的明顯缺點,前幾年在處理污泥脫水的工藝中,帶式過濾機逐步替代了板框壓濾機。因為它能連續(xù)操作,無需助濾劑,免去了繁重的體力勞動。

        經(jīng)過一段時間的應(yīng)用,其脫水后的渣,含水率仍然較高(50%左右)(鋼鐵廢水),絮凝劑的需要量大約為進料污泥量的0.4%或以上,繁重的體力勞動是不必了,但是,操作人員仍然無法離開帶式過濾機半步,要隨時調(diào)整過濾帶的方向和松緊,需經(jīng)常更換濾帶,大量的反沖洗水及污泥的有毒氣體,使操作人員承受很大的工作壓力及不利的工作環(huán)境。

        3)與以上污泥脫水設(shè)備相比,近幾年臥式離心機在污泥脫水處理應(yīng)用中的優(yōu)點,已明顯地顯現(xiàn)出來,無需操作工現(xiàn)場操作,一次開機,即能長時間連續(xù)運行;臥式離心機為全封閉運轉(zhuǎn)和全自動運行的設(shè)備,自動化程度高,無有毒、有害氣體外逸;絮凝劑用量大約為進料污泥量的0.3%以下,渣含水率在40%以下,方便汽車直接外運,維修成本是帶式壓濾機維修成本的60%左右,但臥式離心機實際耗電量卻是帶式壓濾機系統(tǒng)耗電量的1.2倍。

        4)臥式離心機缺點是電耗、設(shè)備價格偏高,但土建投資和占地面積較板框壓濾機和帶式過濾機大幅度降低,且維護費用、備品備件費用、人工費用均大幅度降低。

        5)三種設(shè)備優(yōu)缺點比較見表1所示。

        表1 三種設(shè)備優(yōu)缺點比較

        6)綜上所述,此臥式離心機為首次在濟鋼冶金污泥處理領(lǐng)域應(yīng)用并獲得成功,開創(chuàng)了濟鋼連鑄領(lǐng)域應(yīng)用臥式離心機處理連鑄污泥的先河,目前已成功應(yīng)用于軋鋼污泥處理且取得了十分理想的效果,是一種較為先進的值得推廣和應(yīng)用于其他污泥處理領(lǐng)域的污泥處理設(shè)備。

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