
离心机对我们来说并不陌生。离心机就是通过机械转动产生离心力,利用离心力来达到所需的效果。在医药制造、纺织、食品工业、化工等很多行业离心机发挥着巨大作用。
随着我国的国民经济的不断发展,节能环保已经成为工业的主流。我国一直致力于改变传统粗放型生产模式,实现又好又快的经济增长模式。分离效果好,振动小,噪音低成为我国离心机行业未来需要解决的课题。
1 离心机的分类及工作原理
工业用离心机按结构和分离要求,可分为过滤离心机、沉降离心机和分离机三类。离心机有一个绕本身轴线高速旋转的圆筒,称为转鼓,通常由电动机驱动。悬浮液(或乳浊液)加入转鼓后,被带动与转鼓同速旋转,在离心力的作用下各组分分离,并分别排出。通常,转鼓转速越高,分离效果越好。
离心分离机的作用原理有离心过滤和离心沉降两种。离心过滤是使悬浮液在离心力场下产生的离心压力,作用在过滤介质上,使液体通过过滤介质成为滤液,而固体颗粒被截留在过滤介质表面,从而实现固-液分离;离心沉降是利用悬浮液(或乳浊液)密度不同的各组分在离心力场中迅速沉降分层的原理,实现固-液(或液-液)分离。衡量离心机分离性能的重要指标是分离因数。它表示被分离物料在转鼓内所受的离心力与其重力的比值。分离因数越大,通常分离越迅速,分离效果越好。决定离心机处理能力的另一因素是转鼓的工作面积,工作面积大处理能力也大。
过滤离心机和沉降离心机,主要依靠加大转鼓直径来扩大转鼓圆周上的工作面;分离机除了转鼓圆周壁外,还有附加工作面,如碟式分离机的碟片和室式分离机的内筒,都显著增大了沉降工作面。
2 离心设备的选择对分离效果的影响
合理的离心设备的选择是关系到分离效果的重要环节。悬浮液中固体颗粒越细分离越困难,滤液或分离液中带走的细颗粒会增加,在这种情况下,离心分离机需要较高的分离因数才能有效地分离;悬浮液中液体粘度大时,分离速度减慢;悬浮液或乳浊液和各组分的密度差大,对离心沉降有利,而悬浮液离心过滤则不要求各组分有密度差。所以,选择离心机须根据悬浮液(或乳浊液)中固体颗粒的大小和浓度、固体与液体(或两种液体)的密度差、液体粘度、滤渣(或沉渣)的特性,以及分离的要求等进行综合分析,满足对滤渣(沉渣)含湿量和滤液(分离液)澄清度的要求,初步选择采用哪一类分离机。然后按处理量和对操作的自动化要求,确定离心机的类型和规格,经实际试验验证。通常,对于含有粒度大于0.01mm颗粒的悬浮液,可选用过滤离心机;对于悬浮液中颗粒细小或可压缩变形的,则宜选用沉降离心机;对于悬浮液含固体量低、颗粒微小和对液体澄清度要求高时,应选用分离机。
3 转速对分离效果的影响
众所周知,转鼓的转速越高分离效果越好。转鼓的转速越高,作用于固体颗粒上的沉降力能达到其重力的数千倍,可保证固体从悬浮液中完全分离。
分离因数是离心机分离能力的主要技术指标,分离因数越大,物料所受的沉降力越大,分离效果越好,因此,对固体颗粒小、液体粘度大和难分离的悬浮液或乳浊液,要采用分离因数大的离心机。提高转鼓转速或增大转鼓的直径,可增加分离因数。但增加转鼓的直径要涉及到和转鼓有关的一系列配件的尺寸,所以,提高转速的办法更为合理。
4 工艺条件对分离效果的影响
离心机的分离能力与固、液两相密度差及沉降区长度有关。固、液两相密度越接近,进料的粘度越大,则分离沉降越难。在实际生产中影响离心机分离效果的主要因素有:进料温度、进料速率和异常工艺条件。
进料温度:通常,溶液温度越高,粘度越低,细小的粒子越容易沉降,对于固相干燥的离心机来说分离效果就会越好。
进料速率:过大的进料量会使分离效果下降。主要原因是粒子在转筒中的沉降时间不够。所以,要想达到较好的分离效果,固相粒子沉降到转鼓壁上时间必须小于颗粒在转鼓内停留时间。即必须保证待分离浆液在转鼓内的有效停留时间,使得固体颗粒有足够的时间沉降出来。
异常工艺条件:指进料浆液中晶体含量不足或晶体不结晶而呈絮状,这对离心机来说,想要得到较好的分离效果是很难的。因此,离心机物料的物理特性与分离效果有着直接的联系。对于难分离的物料,一个好的办法就是经常对离心机进行清洗,用高于料液温度的热水或冷凝液来对离心机进行冲洗,可以替换较粘的母液,也能将堵塞在螺旋中较硬的固相出料置换出。正常时离心机每天清洗两次,但是当生产异常尤其是料液较为异常而又无法停下离心机时,对于离心机而言,根据需要随时进行清洗也不失为一个好的处理方法。
5 原料的性质对分离效果的影响
经过试验发现,原料的性质和品质也在一定程度上影响离心机的分离效果。所以,选择优质的原料也很重要。
6 设备的运行状态对分离效果的影响
离心机的安全平稳运行是实现良好分离效果的前提。为了使离心机平稳运行并保证较好的分离效果,要设置联锁和报警功能来保护设备。
磨损直接影响到离心机的分离效果、生产能力及使用寿命。固体颗粒在输送过程中对转鼓内壁、螺旋叶片等磨损很大。磨损会使输送沉渣的能力下降,使沉渣的湿含量增加。因此可以给关键的部件增加保护层,以提高离心机的工作效率,同时还可以延长设备的使用寿命。另外,加强离心机的日常维护和保养也是非常必要的。在日常的检查工作中,要定期检查主轴承、差速器等的润滑情况、工作温度和震动情况。还要加强对各部件的检查,若有开焊、裂纹或严重磨损时应及时处理,确保离心机安全平稳运行。
总之,通过改进结构,提高转鼓的转速,在分离中增加新的推动力,增大转鼓长度使离心沉降分离的时间延长等方法强化分离性能。从而达到较佳的分离效果。加强分离理论研究和研究分离过程控制技术是今后发展的趋势。