陳士杰

（江西銅業(yè)集團(tuán)有限公司 貴溪冶煉廠，江西 貴溪 335424）

1 引言

貴溪冶煉廠硫酸車間主工藝是利用二氧化硫煙氣制取硫酸。同時(shí)，車間還通過(guò)硫化、中和、石膏、電化學(xué)等工序，對(duì)全廠的廢酸廢水進(jìn)行處理，日處理量約5000t。其中，石膏工序是廢酸廢水處理過(guò)程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其副產(chǎn)品石膏日產(chǎn)高達(dá)200t 以上。隨著貴冶向智能化工廠、一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)化工廠邁進(jìn)，硫酸車間廢酸廢水處理量不斷提高，石膏工序6 臺(tái)離心機(jī)作業(yè)率也在穩(wěn)步攀升。然而，隨著作業(yè)率的提升加上設(shè)備投入使用年限較長(zhǎng)，5#和6#離心機(jī)近期運(yùn)行異常，出現(xiàn)振動(dòng)大、殘?jiān)竦裙收?，?yán)重影響生產(chǎn)順行。車間設(shè)備維護(hù)人員通過(guò)分析研究，采取有效手段降低設(shè)備故障率，通過(guò)優(yōu)化改進(jìn)提高設(shè)備運(yùn)行效率，逐步恢復(fù)設(shè)備的性能以滿足生產(chǎn)需要。

2 立式離心機(jī)的結(jié)構(gòu)

設(shè)備結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

3 分類和特點(diǎn)

3.1 分類

按分離目的可分大型立式化驗(yàn)室離心機(jī)和大型立式工業(yè)離心機(jī)［1］。大型立式離心機(jī)分類有多種。按溫控可分：大型立式冷凍離心機(jī)和大型立式常溫離心機(jī)；按分離功能可分：大型立式分析離心機(jī)和大型立式制備離心機(jī)；按速度可分：大型立式低速離心機(jī)和大型立式高速離心機(jī)；按轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)可分：大型立式水平轉(zhuǎn)子離心機(jī)和大型立式角轉(zhuǎn)子離心機(jī)；按用途可分［2］：生物離心機(jī)、制藥離心機(jī)、化工離心機(jī)、食品離心機(jī)、飲料離心機(jī)、果汁離心機(jī)、催化劑離心機(jī)、試劑離心機(jī)、醫(yī)用離心機(jī)和沉降離心機(jī)等。

圖1 離心機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖

3.2 特點(diǎn)

該石膏離心機(jī)設(shè)備為化工離心機(jī)，立式三足式單刃刮刀,下部直接卸料的全自動(dòng)過(guò)濾設(shè)備。具有運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、操作方便等特點(diǎn)。適合分離含固相顆?！?.01mm 的懸浮液［3］，廣泛用于化工、輕工等行業(yè)。本機(jī)采用變頻驅(qū)動(dòng)和變頻制動(dòng)，并搭配加料控制器裝置來(lái)控制石膏給液量，操作簡(jiǎn)單，維護(hù)方便。

4 工作過(guò)程

以一個(gè)繞本身軸線高速旋轉(zhuǎn)的圓筒，稱為轉(zhuǎn)鼓，以700r/min 的速度帶動(dòng)內(nèi)筒體一起旋轉(zhuǎn)［4］。筒體表面安裝有支撐網(wǎng)和濾網(wǎng)，由上下兩個(gè)圓形抱箍固定在筒壁上。石膏溶液經(jīng)上下兩個(gè)加料扁口均勻噴射到濾網(wǎng)上。通過(guò)離心作用，石膏濾液（液相）穿過(guò)濾網(wǎng)和內(nèi)筒體進(jìn)入濾液管道，固相石膏附著在濾網(wǎng)表面。降速后離心機(jī)下部下料斗打開，通過(guò)水平刮刀將石膏直接排放到石膏堆場(chǎng)。通常情況下，轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速越高，分離效果越好。

4.1 給液

設(shè)備啟動(dòng)，當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到300r/min 后，2 個(gè)給液閥打開開始給液，上下2 個(gè)給液扁口將溶液均勻噴射在內(nèi)筒體濾網(wǎng)表面上。給液時(shí)間結(jié)束，2 個(gè)進(jìn)料閥門關(guān)閉停止給液。

4.2 甩干

利用轉(zhuǎn)鼓高速運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力，在持續(xù)700r/min 的高轉(zhuǎn)速下，甩干300s 脫卻石膏溶液中的水分。濾液通過(guò)濾網(wǎng)、濾液孔將水分分離，石膏被截留在濾網(wǎng)表面。

4.3 卸料

甩干程序結(jié)束后，轉(zhuǎn)速降至30r/min，下料斗打開，刮刀沿逆時(shí)針?lè)较蚱揭疲瑢⒏街跒V網(wǎng)表面的石膏刮取下來(lái)。

4.4 清洗

清洗閥門打開，2 根清洗水管上的噴頭平均噴射到濾網(wǎng)表面，待濾網(wǎng)表面無(wú)殘留石膏，完成清洗。一般清洗時(shí)間需根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)刮渣效果決定。

通過(guò)長(zhǎng)期的觀察以及運(yùn)維經(jīng)驗(yàn)的積累，總結(jié)出最佳的控制參數(shù)和設(shè)置參數(shù)。如下表1 所示。

表1 離心機(jī)設(shè)定參數(shù)值

5 刮刀改進(jìn)

通過(guò)分析，殘?jiān)^厚與刮刀有很大關(guān)系。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，改變刮刀的形式可大大提高離心機(jī)的處理量和降低設(shè)備的故障發(fā)生率。改進(jìn)前刮刀為單片單刃刀，刮料不徹底殘留石膏較厚，且容易磨損使用壽命短。如圖2、圖3 所示為改進(jìn)前刮刀和刮渣效果。

圖2 單刃刮刀

圖3 改進(jìn)前刮渣效果

經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)，將單刃刮刀改進(jìn)為雙刃耙式刮刀［5］。通過(guò)改變刮刀刀刃的形式，刀刃由面受力改為齒受力，分兩次進(jìn)行刮料，進(jìn)刀更快，刮料更徹底。改進(jìn)后的刮刀其優(yōu)點(diǎn)：進(jìn)刀速度快，使用周期長(zhǎng)。由于加長(zhǎng)了10mm 刀刃，降低了10mm 的殘?jiān)穸?，每個(gè)循環(huán)的處理量也隨之增加，設(shè)備能力得到提升。（該刮刀已申報(bào)國(guó)家專利）

圖4、圖5 所示為改進(jìn)后刮刀和刮渣效果。

圖4 雙刃耙式刮刀

圖5 改進(jìn)后刮渣效果

表2 改進(jìn)前和改進(jìn)后參數(shù)對(duì)比表

6 給液方式優(yōu)化

常用的給液方式為高位槽給液。每臺(tái)離心機(jī)上方配備1 個(gè)高位槽，并安裝1 臺(tái)攪拌機(jī)防止石膏在槽體內(nèi)沉積，通過(guò)重力勢(shì)能和位差完成給液。但經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間生產(chǎn)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，這種給液方式存在弊端，會(huì)出現(xiàn)給液不足或無(wú)液現(xiàn)象，造成設(shè)備損傷。離心機(jī)給液不足會(huì)導(dǎo)致振動(dòng)瞬間增大，振幅可達(dá)70μm，對(duì)機(jī)械、電氣等零部件和檢測(cè)儀器均產(chǎn)生不同程度的損傷。經(jīng)過(guò)多次分析實(shí)驗(yàn)，現(xiàn)將給液方式優(yōu)化為變頻泵直接供液，這樣既保證了給液的及時(shí)性，也避免出現(xiàn)給液不足和無(wú)液空轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。優(yōu)化后設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定，同時(shí)減少了相應(yīng)的附屬設(shè)備，降低了運(yùn)維成本。

圖6 離心機(jī)高位槽給液

通過(guò)以上的優(yōu)化和改進(jìn)，設(shè)備的日處理能力上升［6］。如表3。

表3 改進(jìn)前和改進(jìn)后參數(shù)對(duì)比表

7 結(jié)論

刮刀形式和給液方式優(yōu)化改進(jìn)后設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定，刮刀使用壽命延長(zhǎng)，故障停機(jī)檢修時(shí)間減少，離心機(jī)的工作效率和處理能力得到大幅提升。每年可節(jié)約備品、備件及維護(hù)費(fèi)用30000 余元，為設(shè)備長(zhǎng)周期運(yùn)行奠定了基礎(chǔ)。