1、有關臥式沉降過濾式離心機專題綜述摘要 離心分離技術及裝備在眾多工業領域中獲得了廣泛的應用。本文著重介紹了沉降過濾式離心機的工作原理、主要參數及影響其工作效率的因素;論述了國內沉降過濾式離心機的發展現狀,并提出了我國在離心機發展方面應著重解決的問題。關鍵詞 臥式沉降過濾式離心機 工作原理 參數 發展一 離心機發展歷史分離 離心機是利用離心力來實現固液、液液、以及液液固分離的機械。具有節省勞力、減輕勞動強度、改善勞動條件,連續運轉、自動控制、操作安全可靠等優點。根據分離原理，分為過濾式離心機、沉降式離心機、分離式離心機和組合式離心機。自1836年第一臺工業用三足離心機在德國問世,至今一百

2、多年來已獲得很大的發展。1836年出現了棉布脫水機,1877年為適應乳酪加工工業的需要,發明了用于分離牛奶的分離機。進入20世紀50年代研制成功了自動排渣的碟式活塞排渣分離機,到20世紀60年代發展成完善的系列產品。 1.1沉降過濾式離心機國內應用背景煤炭作為我國第一能源，在經濟建設中起著越來越重要的作用。到“十二五”末，我國煤炭產量將達到39億t，原煤入選量將達到25億t以上，入選率將達到65。為了滿足國內外市場對精煤質量的要求，浮選精煤水分的控制成了當今選煤廠亟待解決的問題。另外， 隨著煤礦采掘機械化程度的提高，原煤中細粒級煤含量和選煤過程中產生的次生煤泥量大大增加，直接加大了選煤廠煤泥水

3、處理環節的壓力。臥式沉降過濾式離心機作為一種新型高效的細粒煤泥脫水設備可用于浮選精煤、浮選中煤、旋流器底流和煤泥等細粒級(<05 mm)的脫水，且脫水效果好，具有產品水分低，處理能力大，占地面積小，沒有輔助設備，系統簡單和適應物料濃度變化范圍大等優點。1二 臥式沉降過濾式離心機結構及工作原理沉降過濾式離心機是20世紀60年代中期，在沉降式離心機的基礎上發展起來的一種新型連續生產的同液分離設備。從結構上看，它是沉降式和過濾式離心機的組合，兼有兩者的優點。臥式沉降過濾式離心機(圖1)2主要由動力裝置、傳動裝置、保護裝置、入料管、主機、排料、潤滑裝置、控制部分組成。其轉鼓由皮帶輪直接帶動，然后

4、經過差速器，使得轉鼓和螺旋推進裝置同向差速轉動。臥式沉降過濾式離心機脫水過程包括離心沉降和離心過濾兩個脫水階段。工作時，煤泥漿由人料管給人轉鼓中部(柱錐交接處)，轉鼓高速旋轉產生比重力大很多的離心力，煤泥漿受到強大離心力的作用，固相顆粒就會沉降到轉鼓的內壁上，而液體就會越過溢流口形成離心液排出，這個過程稱為離心沉降。在離心沉降段排出大部分液體，這部分濾液濃度低，含有的物料粒度細； 在轉鼓內裝有一個與轉鼓轉動方向相同、但轉速略低于轉鼓的螺旋推進裝置，轉鼓內壁的固相顆粒隨著螺旋被推到過濾段轉鼓，該段轉鼓內壁上裝有篩網，對已經進行過離心沉降的固相顆粒再進行一次離心過濾，把固相顆粒中的剩余液體通過篩網

5、排除，形成過濾液。這部分液體量少，濃度高，含有的物料粒度大；最后，螺旋推進器把固相顆粒推至排料口排除，從而完成整個脫水過程。三 臥式沉降過濾式離心機主要參數臥式沉降過濾式離心機除了要求整機布局合理、結構緊湊、拆裝方便、運轉平穩等機械性能外，尤為重要的是如何確定合理的技術參數，以達到良好的工藝效果。設備的主要參數包括特性參數、結構參數和運動參數。下面將分述之，以為離心機參數的合理確定提供依據3。3.1 特性參數分離因數Fr 是離心機性能的重要指標之一。分離因數越高，分離效果越好。對于一定的煤漿，分離因數有一定的適用范圍，其值的確定主要是取決于物料分離的難易程度，同時還應考慮設備的生產能力、強度要

6、求、功率消耗和易損件的磨損程度等。功率消耗隨分離因數的提高而增大，此外，轉鼓與螺旋的磨損程度也隨之增加，對機器的壽命及維護均不利。因此，在滿足處理能力和固液分離要求的前提下，應盡可能采用較低的分離因數。根據我國煤質情況，臥式沉降過濾式離心機的分離因數以F =300 500為宜。3.2 結構參數(1) 長徑比(LD)是處理能力的一個重要指標。直徑大，處理能力就大；長度大，可以保證物料在離心機內部的脫水時間。煤泥屬于易分離物料，根據國內外研究，長徑比在253就可以對煤泥進行比較徹底的固液分離，過大的長徑比對轉鼓的機械性能、材料要求、加工精度等要求高。(2) 過濾段半錐角 。過濾段半錐角是指轉鼓錐段

7、母線與軸線的夾角。大的錐角要求軸向推力比較大，雖然會增加螺旋葉片的磨損，但有利于脫水；反之，小的錐角要求軸向推力較小，可以減小螺旋的磨損，但減少了離心脫水的有效距離，不利于脫水。(3) 溢流堰高度。溢流堰高度可以根據人料情況的變化，通過調整溢流擋板的高度來調整，從而改變物料在機器內部的沉降和過濾過程。溢流堰直接影響轉鼓內液池深度，液池深度大，沉降段長度增大，可增大當量沉降面積，有利于降低沉降液濃度，從而獲得較高的回收率；液池深度小，增大了過濾段有效長度，可進行充分脫水，有利于獲得小的物料水分，但固體回收率會降低。(4)篩孔尺寸。篩孔尺寸主要影響離心過濾階段的工作效果，篩縫大，易跑料，篩縫小，影

8、響脫水效果。一般篩縫尺寸為0.205 mm。(5)螺旋推進器參數。螺旋葉片母線與垂直于 轉軸截面的夾角、螺旋葉片升角和螺旋導程是S三個關鍵的參數。根據計算分析：=0的螺旋結構， 轉矩、輸渣功率以及磨損程度要比=(過濾段半 錐角)的螺旋高420，故采用=在經濟 和結構上均較合理。螺旋葉片升角口的大小對輸渣功率N的影響比較大，輸渣功率隨的減小而增加尤其是在 =25度時，N的變化較大。螺旋葉片的導程S影響固相在轉鼓內的停留時間、輸送效率、輸送功率、螺旋輸送器所受的軸向力和葉片的磨損。螺旋導程較大，可降低輸送功率、軸向力和葉片的磨損，但會使固相在轉鼓內的停留時間變短，可能達不 到煤泥脫水所必需的時間，

9、輸送效率低；導程過小會引起煤泥在螺旋葉片間搭橋，使螺旋通道堵塞，造成分離過程不能順利進行。2.3運動參數運動參數主要有轉鼓轉速N、推料螺旋和轉鼓之間的轉速差n。轉鼓的最高轉速受到鼓壁材料機械強度的限制，轉鼓鼓壁應力與轉速的二次方成正比。轉速差n較大，既能減少螺距的推料轉矩M， 又可增大處理能力，而螺旋推料轉矩M 減少，會使差速器負荷減少，使差速器受力情況改善。但是，過大的轉速差會減少產品在轉鼓內的停留時間，增加產品的水分。因此，轉速差應控制在一個合適的范圍內，主要是根據人料情況來進行調節。四 沉降過濾式離心機的影晌因素4(1)操作參數。沉降過濾式離心機的操作參數主要包括分離因數(轉鼓轉速)、螺

10、旋輸送器與轉鼓問的差轉速、處理量和液層深度等。操作者可根據入料情況，選用合適的參數，以達到理想的分離效果，并可節約能源。 (2)結構參數。沉降過濾式離心機的結構參數在機械設計時就已確定，是不可變更的參數。結構參數是影響離心機生產能力和分離效果的重 要因素之一，主要包括沉降段轉鼓直徑與長度、錐段轉鼓的半錐角、過濾段轉鼓的直徑與長度、 篩縫寬度、螺旋葉片的導程等。 (3)被分離物料的性質。隨著物料中細粒級 含量的增加，離心機分離效率下降，當物料中- 0.045 mm粒級含量超過40時，脫水產品水分 和離心液濃度迅速增加，固體產率和脫水效率明顯下降。 沉降過濾式離心機在選煤廠可對浮選精煤、尾煤、原生

11、煤泥、旋流器底流以及管道輸送終端 煤泥進行脫水，當應用條件及參數調整合理時， 固體回收率可達95以上。存相同物料條件下， 其產品水分比加壓過濾機、真空過濾機和壓濾機 的脫水產品要低5l0百分點，功率消耗比加壓 過濾機等脫水設備低20。五 我國沉降過濾式離心機的發展趨勢 利用沉降過濾式離心機對浮選精煤和原生煤 泥進行脫水，具有處理量大，產品水分低等優點，但是國產沉降過濾式離心機始終未能得到大范同的推廣和應用5。這是由于受技術水平、材料和加工工藝的限制，國產沉降過濾式離心機質量較差，零部件使用壽命短，導致在生產應用時常出現問題；另外，研究制造單位并未及時解決出現的問題，不能滿足用戶的要求，影響了國

12、產沉降過濾式離心機的推廣使用。 隨著重介質旋流器選煤技術的發展，尤其是煤泥重介質新下藝的發展，迫切需要與之相配套的脫水設備，加之模塊化選煤廠的建設和推廣以及國家對于節能減排的要求，沉降過濾式離心機以其生產能力高、耗電少、占地面積小等優勢必將在處理浮選精煤、浮選尾煤、原生煤泥方面得到推廣和應用。綜合同內外沉降過濾離心機的發展現狀，就沉降過濾式離心機的發展提出以下幾點建議： (1)加強離心機前期的方案論證和試驗研究工作。在離心機制造前期的方案論證中，應在設備達到可靠運轉的基礎上，再充分考慮技術上的先進性 同時，要加強研究設計單位、生產單位和使用單位之間的配合，充分聽取各方面的意見，組織專家進行論證

13、，以確保方案的可靠性和可行性。在前期試驗研究過程中，要大量采集現場煤樣，進行充分試驗，掌握不同煤質、不同工藝條件下離心機的工作特性，進而優化相關的離心機結構參數。 (2)在借鑒國外離心機的控制技術基礎上， 利用工業計算機DCS控制系統，開發先進的控制技術，將所有控制參數、運行狀態一次性顯示 在大屏幕，便于實時調控工作參數。同時，利用互聯網技術，與設備生產廠商實現上位機聯接，使生產廠商能夠對現場離心機進行遠程故障分析 和處理，甚至可以通過網絡對現場進行實時數據組態和更新。6 (3)加強碳化鎢、氧化鋁陶瓷等新型耐磨材料的研究和開發，同時研究耐磨材料粘結等輔助技術。(5)采用先進的三維實體建模軟件，開發數字化樣機，通過實體建模、模擬裝配、運動仿真、有限元分析等方式對產品進行干涉檢查、結構優化，消除產品設計缺陷，提高其穩定性六 結語臥式沉降過濾式離心機以其特有的技術特點和優越的性能得到了越來越多的關注。相信，在市場需求的推動下，在技術革新的帶動下，臥式沉降過濾式離心脫水技術定會得到更好、更快地發展、進步及更廣泛的應用。參考文獻：1 張昌明，等 LWZ1200×1800型沉降過濾式離心脫水機用于精煤泥脫水J煤質技術，2007(1)：48502 李建光，Felicia Peng臥式沉降過