王秀忠 王健(唐山三友化工股份有限公司，河北 唐山 063305)

螺旋式堿渣廢液除砂機(jī)的研發(fā)與應(yīng)用

王秀忠 王健(唐山三友化工股份有限公司，河北 唐山 063305)

堿渣廢液治理是制約氨堿法純堿生產(chǎn)的世界性難題。傳統(tǒng)堿渣廢液處理存在設(shè)備多、投資大、占用空間大、處理效果不佳的缺點(diǎn)。本文借鑒污水處理設(shè)備的理念并加以提高，闡述了一種螺旋式堿渣廢液除砂機(jī)的研發(fā)理念及其構(gòu)造，將其應(yīng)用于純堿廢液系統(tǒng)，可成功解決廢液治理的難題，為純堿行業(yè)的發(fā)展開拓了新的空間。

堿渣廢液；煙道氣脫硫劑；螺旋式；固液分離

在氨堿法純堿生產(chǎn)過程中，會(huì)伴隨產(chǎn)生大量的堿渣廢液，堿渣廢液的處理一直是制約純堿企業(yè)生存與發(fā)展的世界性難題。傳統(tǒng)上對(duì)堿渣廢液一般采用堿渣場(chǎng)堆存處理，在占用大量空間的同時(shí)需投入巨大的維護(hù)資金與人員成本，且堿渣廢液泄露風(fēng)險(xiǎn)極高，同行業(yè)因堿渣泄漏引發(fā)的環(huán)保事件已經(jīng)造成了嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失及不良社會(huì)影響。鑒于此，我公司利用堿渣廢液中的有效成分替代傳統(tǒng)的脫硫劑，成功開發(fā)出堿渣液體煙道氣脫硫劑，為堿渣廢液的治理提供了新的工藝方向，一定程度上解決了廢液儲(chǔ)存問題[1]。因堿渣廢液中直徑大于0.2mm的固體顆粒不能用于脫硫，需將其從堿渣廢液中全部分離，同時(shí)保證漿料有效成分不流失。分離出的固體經(jīng)洗滌、脫氯，達(dá)到建筑行業(yè)氯離子指標(biāo)后可做為工程建設(shè)原料使用。

目前國內(nèi)傳統(tǒng)的工業(yè)化堿渣廢液固相分離、洗滌、脫氯的方法是澄清桶、洗泥(砂)桶、沉淀池、濃縮池、回轉(zhuǎn)篩等設(shè)備聯(lián)合使用，這些設(shè)備占地面積大，總體投資高、處理能力低、設(shè)備功能單一且故障率高，設(shè)備檢修及維護(hù)費(fèi)用高，為此，探索研發(fā)新型配套堿渣廢液分離處理設(shè)備對(duì)我公司極具現(xiàn)實(shí)意義。

1 設(shè)備設(shè)計(jì)

1.1 設(shè)計(jì)理念

堿渣廢液的主要成分為水、碳酸鈣、碳酸鎂、氯化鈣、氯化鎂、硫酸鈣、硫酸鎂、二氧化硅及少量酸不溶物，其中固體顆粒物為碳酸鈣、二氧化硅、酸不溶物。為有效處理堿渣廢液，公司聯(lián)合大連孚德機(jī)械制造有限公司進(jìn)行了轉(zhuǎn)篩篩分試驗(yàn)，但試驗(yàn)結(jié)果顯示，裝置通入介質(zhì)后短時(shí)間內(nèi)即堵死篩網(wǎng)孔，無法實(shí)現(xiàn)固液分離。經(jīng)分析原因，主要是由于堿渣廢液黏性較大，而需要分離的顆粒較小，一般篩分方法無法實(shí)現(xiàn)有效分離[2]。經(jīng)過分析研究和出外考察，借鑒污水處理的撈砂機(jī)原理，確定在沉降分離原理的基礎(chǔ)上采用螺旋輸送形式進(jìn)行固液分離[3]。具體結(jié)構(gòu)如圖1：

1.2 設(shè)備設(shè)計(jì)思路

1.2.1 出料螺旋

圖1 堿渣廢液撈砂機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖

出料螺旋是實(shí)現(xiàn)無效固體顆粒分離的主體部件，安裝于U型導(dǎo)料殼體之中，采用變頻驅(qū)動(dòng)減速機(jī)連接驅(qū)動(dòng)。由于既要分離無效砂粒又要保證有效成分不流失，該部件成一定角度傾斜安裝，下半部分浸入沉降箱體內(nèi)的廢液之中，為了避免軸與軸套的磨損腐蝕，其結(jié)構(gòu)采用帶狀螺旋葉片結(jié)構(gòu)，尾部自由狀態(tài)，不設(shè)計(jì)定位軸承。上半部分為固體分離物晾曬洗滌部分，高出液面部分必須留有足夠的長(zhǎng)度，以使分離物得到充分的洗滌和干燥，降低其中的氯離子和水分。

1.2.2 沉降箱體

沉降箱體是實(shí)現(xiàn)固液分離的主體，液體進(jìn)入其中后，大顆粒在重力作用下實(shí)現(xiàn)沉降分離，落入出料螺旋殼體之中。為了實(shí)現(xiàn)充分的固液分離，沉降箱體必須有足夠的容積和截面積。而其下部需與出料螺旋實(shí)現(xiàn)密封連接，限定了其結(jié)構(gòu)尺寸，所以將其設(shè)計(jì)為倒棱臺(tái)的結(jié)構(gòu)型式。堿渣廢液介質(zhì)中的固體成分極易產(chǎn)生搭橋沉積，使其出現(xiàn)“死區(qū)”，降低沉降能力，有效成分出液采用周邊環(huán)圍式溢流堰結(jié)構(gòu)，以增加流動(dòng)性。棱臺(tái)高度受絞龍長(zhǎng)度及角度限制，同時(shí)還要增大容積，其側(cè)壁角度需要增大，但是由于沉降砂粒的黏性大，流動(dòng)性差，角度過大時(shí)在側(cè)壁板上會(huì)產(chǎn)生沉積，經(jīng)過試驗(yàn)，其角度保持在60°以上最佳，同時(shí)側(cè)壁板外部設(shè)計(jì)增加防沉積激振器，采用自動(dòng)控制進(jìn)行定時(shí)震打。

1.2.3 擴(kuò)容彌散

進(jìn)液管直接進(jìn)液時(shí)，液體沖擊容易導(dǎo)致分布不均，并影響大顆粒的沉降效果。為解決這一問題，研究設(shè)計(jì)在沉降箱體內(nèi)部進(jìn)料口處增加擴(kuò)容彌散裝置，其結(jié)構(gòu)為錐臺(tái)體，上部安裝調(diào)整機(jī)構(gòu)，合理調(diào)整其下部與沉降箱體的間隙，使得進(jìn)液均勻由擴(kuò)容彌散裝置四周流出，達(dá)到引導(dǎo)液體流向的作用，增大沉降面積。

1.2.4 霧化洗滌

分離出來的大顆粒砂粒攜帶大量的氯離子，對(duì)其再利用有致命的影響，必須經(jīng)過洗滌，使其達(dá)到一定的標(biāo)準(zhǔn)才可以進(jìn)行應(yīng)用。為此，在出料絞龍的上端合理部位設(shè)計(jì)安裝了洗滌裝置，該裝置洗滌效果至關(guān)重要，洗滌水量過大，會(huì)降低有效成分的濃度，過少又不能充分洗滌砂粒中的氯離子。為了達(dá)到預(yù)期目的，研究設(shè)計(jì)了利用霧化噴頭洗滌的裝置。采用一根總管上合理布置噴頭，根據(jù)指標(biāo)要求合理調(diào)整噴頭使用數(shù)量以及噴頭沖洗角度，既保證洗滌效果又可以在霧化狀態(tài)下充分節(jié)省水資源。

2 效果檢驗(yàn)

2014年，我公司利用閑置設(shè)備改裝制作了小試樣機(jī)，安裝于堿渣廢液系統(tǒng)中進(jìn)行試驗(yàn)。出料絞龍長(zhǎng)度8m，直徑360mm，利用變頻減速機(jī)驅(qū)動(dòng)；沉降箱體容積15m3，為了保證沉降容積，箱體側(cè)板角度較小，水平角度45°左右。投入運(yùn)行后，相關(guān)操作數(shù)據(jù)和指標(biāo)如表1。

表1 堿渣廢液撈砂機(jī)操作數(shù)據(jù)及指標(biāo)

由于側(cè)壁板角度較小，且未安裝震蕩裝置，在試驗(yàn)過程中有物料沉積現(xiàn)象，但總體試驗(yàn)效果達(dá)到了預(yù)期的目的。

3 結(jié)語

堿渣廢液經(jīng)過除砂機(jī)處理后，固體物大顆粒作為建筑行業(yè)材料得以應(yīng)用，有效成分作為脫硫劑用于煙道氣脫硫，成為環(huán)保新亮點(diǎn)。使得廢液排放、堿渣儲(chǔ)存問題得到圓滿解決，同時(shí)又是新的經(jīng)濟(jì)效益增長(zhǎng)點(diǎn)。而且，該設(shè)備體積小，功能多，處理能力高，在純堿行業(yè)有著極高的推廣應(yīng)用價(jià)值。

[1]王秉鈞,耿縣如,劉忠華等.堿渣綜合利用制備液體脫硫劑技術(shù)研究[J].純堿工業(yè),2015，(6):12-15.

[2]楊豐,張錦國.旋流分離技術(shù)在污水處理中的應(yīng)用[J].石油化工環(huán)境保護(hù),2006,29(4):18-20.

[3]張慧,孫世鋼.螺旋式固液分離設(shè)備的分類及應(yīng)用[J].大連大學(xué)學(xué)報(bào),2004,25(4):41-45.

王秀忠(1965 - )，男，河北唐山人，學(xué)士，高級(jí)工程師，唐山三友化工股份有限公司純堿分公司研發(fā)部部長(zhǎng)，華北理工大學(xué)碩士研究生導(dǎo)師，主要從事化工設(shè)備的研發(fā)與應(yīng)用工作。