Odstředivka s pevnou miskou - Solid bowl centrifuge

A pevná mísa odstředivka je typ odstředivka který používá princip sedimentace. Odstředivka se používá k oddělení směsi, která se skládá ze dvou látek s různými hustoty pomocí odstředivá síla plynoucí z nepřetržitého otáčení. Obvykle se používá k oddělení směsí pevná látka-kapalina, kapalina-kapalina a pevná látka-pevná látka. Odstředivky s pevnou miskou jsou široce používány v různých průmyslové aplikace, jako odpadní voda léčba, uhlí výroba a polymer výrobní. Jednou výhodou odstředivek s pevnou miskou pro průmyslové použití je jednoduchost instalace ve srovnání s jinými typy odstředivek. Existují tři konstrukční typy odstředivky s pevnou mísou, které jsou kónické, válcové a kuželově válcové.

Rozsah aplikací

Čištění odpadních vod^[1]

Během průmyslového procesu čištění odpadních vod se vyrábí obrovské množství kalů. Kaly je třeba zlikvidovat nebo je třeba je dále zpracovat. Jednou z dostupných metod úpravy je zahušťování kalu pomocí odstředivek v pevné misce. Zatímco předchozí kal měl koncentraci kolem 0,5 - 1% suché pevné látky, po procesu zahušťování bude obsahovat až 5 - 6% suché pevné látky. Tento proces snižuje plýtvání objemem aktivního kalu o více než 80% a také minimalizuje množství kalu pro trávení o 30-40%. Kromě toho méně zneškodňovaného kalu také snižuje náklady na polymer a zlepšuje vlastnosti odvodňování.

Zpracování uhlí Underflow kejda^[2]

Uhelná suspenze, která obsahuje přibližně 6% hmotnostních pevných látek a téměř 60% 10 mm materiálu, se zahušťuje pomocí odstředivek na pevné misce. Použitím této techniky odstředivky by koncentrace konečného produktu mohla dosáhnout až 55-60% pevných látek bez přidání další chemikálie. Kromě toho se odstředivka pevné mísy také používá v procesu odstraňování vody z odpadní kaše získané ze zařízení na čištění uhlí.

Výroba polymerů^[3]

Odstředivka na pevnou misku se používá při výrobě polymeru k získání acetátů z polymerní suspenze. Kónická pláž se používá pro vnitřní mytí pro zlepšení regenerace acetátů. Dříve odstředivka sestávala pouze z jednovodičového dopravníku a poté byla vylepšena pomocí dvojitého olověného dopravníku, aby se zvýšila kapacita. Navíc se pro zlepšení výtěžku octanu používá extra dvojitý olověný dopravník s minimalizovaným stoupáním.

Výhody nevýhody

Výhody^[4]

• Rychlé spuštění a vypnutí.
• Relativně jednoduchá instalace.
• Kompaktní design.
• Funguje automaticky s minimem monitorovacích a řídicích jednotek.
• Flexibilní použití pro proces zahušťování i odvodňování.
• Vyžaduje relativně nízké množství polymeru ve srovnání s jinými typy, s výjimkou odstředivek na koše.
• Velká kapacita kapaliny a schopnost vyrovnat se s koncentrovanějším kalem.^[1]
• Produkuje více suchých pevných látek a má lepší retenci pevných látek.^[1] v závislosti na velikosti misky a otáčkách

Nevýhody^[4]

• Méně povrchové plochy pro vyjasnění ve srovnání se zásobníkem disku.
• Může vytvářet teplo, které by mohlo poškodit tepelně citlivé výrobky.
• Vysoká údržba, zejména u části podléhající rolování. Doporučuje se mít tvrdý povrch a ochranu proti oděru.
• Produkuje nežádoucí hluk, zejména u odstředivek s vysokým G.
• Občas produkujte vibrace, které narušují elektronické ovládání a konstrukční součásti.
• Vysoká spotřeba energie.
• Před spuštěním běžné služby je nutné předběžné testování pro výběr optimálního nastavení stroje.

Dostupné vzory

Designy odstředivek s pevnou mísou jsou rozděleny do tří různých typů na základě tvarů plné mísy, které jsou kónické, válcové a válcově kuželové. Volba konstrukce odstředivky v konkrétním průmyslu je dána charakteristikami kejdy a pevných látek.^[5]

Odstředivka na pevné misce založená na designu tvarů

Kónická odstředivka z pevné misky

Ze tří provedení byla zpočátku nejvhodnější konstrukce kónická mísa díky maximálnímu přípustnému odvodu vody a vynikající klasifikační schopnosti. Tento design je však méně účinný při dosahování vysoké kvality centrátu, což z něj činí špatný objasňovač.

Válcová centrifuga z pevné misky

Na rozdíl od kónické konstrukce mísy konstrukce válcové mísy neumožňuje maximální odvod vody, a tak produkuje hlavně mokré koláče. Kromě toho je to také méně účinný klasifikátor. Konstrukce válcové mísy je však účinnější při dosahování vysoké kvality centrátu ve srovnání s konstrukcí kuželové mísy, což z ní dělá lepší odvodňovací zařízení ve srovnání s konstrukcí kuželové mísy.

Odstředivka s pevnou mísou s kuželovým válcem

Kónicko-válcový design mísy byl vyvinut na základě kónických a válcových designů mís. Tento design je v podstatě kombinací nejlepších individuálních charakteristik předchozích dvou designů, a proto je pokročilejším designem. Tento konkrétní design umožňuje efektivní odvodňovací schopnost, efektivní objasnění a poměrně dobrou klasifikaci v rámci jedné jednotky. Má schopnost měnit a řídit rovnováhu mezi odstraňováním vody a kvalitou centrátu úpravou délky bazénu v závislosti na požadovaném produktu. Kónicko-válcový design mísy je tedy dnes v průmyslu nejpoužívanější.

Typická konstrukce odstředivky s pevným kónicko-válcovitým tělesem obsahuje rotující jednotku nádoby připojenou k dopravníku s převodovým systémem. Ozubený systém umožňuje rotující misce a dopravníku otáčet se různými rychlostmi, ale ve stejném směru. Dopravník běžně pracuje rychlostí mezi 1900 a 2400 otáčkami za minutu, zatímco mísová jednotka pracuje o 100 otáček za minutu vyšší.^[6]

Výkony tvarově navržených typů odstředivek lze vidět v následující tabulce:

Tabulka 1: Typ odstředivky ^[5]

Odstředivka s pevnou mísou založená na designu výstupního proudu

Na základě výstupního proudu pevného koláče a kapalného centrátu existují dva typy provedení odstředivky v pevné misce, které jsou:^[6]

Souběžný design

U tohoto provedení pevný koláč a kapalný centrát opouštějí misku odstředivky na stejném konci.

Protiproudový design

Tato konstrukce umožňuje, aby pevný koláč a kapalný centrát opustily misku odstředivky na opačných koncích. U tohoto provedení dopravník tlačí kal směrem ke koncovým proudům a supernatantní kapalina se nechá vystupovat přes jezy.

Charakteristika procesu

Popis procesu ^[7][8]

Díky šroubovicovému šnekovému dopravníku oddělují odstředivky s pevnou miskou dvě látky s různou hustotou odstředivou silou vytvořenou při rychlé rotaci. Krmná kaše vstupuje do dopravníku a je dodávána do rotující nádoby přes vypouštěcí otvory. Mezi otáčením dopravníku a mísy je mírný rozdíl v rychlosti, což způsobuje, že pevné látky se dopravují ze stacionární zóny, kde je odpadní voda přiváděna na stěnu mísy. Odstředivou silou se sebrané pevné látky pohybují podél stěny mísy, ven z bazénu a nahoru na odvodňovací pláž umístěnou na zúženém konci mísy. Nakonec se oddělené pevné látky dostanou do pevného výboje, zatímco kapaliny do kapalného výboje. Vyčištěná kapalina protéká dopravníkem v opačném směru nastavitelnými přepadovými částmi.

Hlavní charakteristiky procesu ^[9][10]

• Rozsah rychlosti posuvu je mezi 1,5-12 l / s (25-200 gal / min).
• Rychlost otáčení je v rozmezí 1000-6000 ot / min.
• Rozsah průtoku je mezi 3,5-15 m3 / (d KW) (0,5-2 gal / (min hp)).
• G faktor (poměr odstředivé síly k gravitační síle) je v rozmezí 2000-3000.
• Příklady běžného použitého převodového poměru jsou 20, 40, 116, 130 a 140: 1.
• Odvodňovací kal se efektivněji zpracovává pomocí odstředivek s většími objemy bazénu.
• Hloubku bazénu (radiální výšku kapaliny) lze u většiny odstředivek změnit.
• Rozsah pevné koncentrace v koláči je mezi 4 až 6% při zahušťování a 10 až 35% při odvodňování.
• Poměr délky k průměru je v rozmezí 2,5: 1 až 4: 1.
• Výkon odstředivky v pevné misce je určen kvalitou pevných látek ve vypouštěné vodě a suchostí koláče. Účinnost centrifugy se však obvykle měří procentem regenerace pevných látek pomocí vzorce:^[11]

${ displaystyle {Procento z Solid Recovery} = { frac {solid in feed-solid in effluent} {solid in feed}} krát {100 \%}}$

Tabulka níže ukazuje procento separace pevných látek, kterého bylo dosaženo v rámci různých pevných látek a vzniklých koláčových pevných látek, přičemž se bere v úvahu účinek přidání polymeru:^[12]

.

Posouzení charakteristik

• Délka odvodňovací pláže a rozdílná rychlost mezi mísou a dopravníkem mohou ovlivnit obsah pevných látek v oddělených pevných látkách.^[8] Optimální doby zdržení pevných látek v odstředivce a obsahu vody v oddělených pevných látkách lze dosáhnout úpravou diferenciální rychlosti. Vysoká diferenciální rychlost má tendenci zvyšovat vlhkost pevného koláče a snižovat obsah pevných látek ve vypouštěném stavu, protože doba zdržení je kratší. V některých případech je však také možné, že pevné látky ve vypouštěné vodě se zvyšují v důsledku míchacích účinků.^[10]
• Kaly s vyšším podílem jemných a vodnatých částic s největší pravděpodobností odolávají při dopravování až k bodu vypouštění pevných látek. Upřednostňují se těžší částice, proto se zpočátku používá gravitační zahušťování k úpravě většiny kalů spolu s přídavkem organických polyelektrolytů.^[8]
• Když je rychlost otáčení v misce vyšší, dochází k větší separaci pevných látek, protože rychlost usazování pevných látek se zvyšuje s druhou mocninou rychlosti otáčení. Náklady na údržbu se však úměrně zvyšují se zvyšující se rychlostí otáčení.^[1] Rychlost odstředivky s hnacím motorem s proměnnými otáčkami lze nastavit, když je stroj v provozu. Jinak jsou otáčky pevné podle konstrukce motoru a velikosti kladky.^[10]
• Zvýšení průtoku snižuje dobu zdržení kalu v nádobě, což způsobuje zvýšení množství pevných látek ve odpadní fázi. Výsledkem bude tedy účinnost oddělování. Kromě toho se hloubka bazénu zvyšuje současně díky hlavě, která přetéká jezové desky.^[10]
• Hloubka bazénu je řízena jezovými deskami na kapalném konci odstředivky. Objem bazénu a doba zdržení kejdy v misce jsou úměrné hloubce bazénu. Snížení hloubkové zásoby snižuje účinnost odstředivky, snižuje faktor g a současně zvyšuje množství pevných látek ve odpadní fázi. Kromě toho je na odvodňovací pláži větší plocha, která není pokryta bazénem, ​​což vede ke snížení pevné vlhkosti dortu.^[10]

Heuristika

• Testovaný materiál je považován za ideální materiál pro odstředivku v pevné misce, pokud se objem pevných látek a objem zhutnění spojí během 90–120 sekund s čistým odpadem.^[13]
• Točení obtížného materiálu může vyžadovat vyšší sílu G, tj. 2 500 x G.^[13]
• Pokud se usazené pevné látky nepřenášejí ven dostatečným množstvím, mísa se naplní pevnými látkami a nedochází k oddělování.^[13]
• Delší retenční čas umožňuje vyšší solidní zotavení. Toho lze dosáhnout použitím misky o větším průměru při současném zpomalení otáčení stroje udržováním odstředivé síly a zvýšením výšky kapalného mezikruží v odstředivce (hloubka bazénu).^[13]
• Odstředivky by měly být zahřívány po dobu čtyř až pěti hodin, udržovány na konstantním tlaku a poté ochlazeny před zahájením výroby.^[13]
• 15-20% pevné látky bude přítomno v odvodněném primárním kalu, když všechna nastavení budou následovat všechny charakteristiky odstředivek.^[13]
• Obecně se celková výtěžnost pevné látky bez přidání polymeru pohybuje v rozmezí od 74 do 84%.^[13]
• Účinky procesních proměnných lze vidět v následující tabulce:^[5]

• Aby se zlepšila solidní obnova, lze proměnné stroje ovládat následujícím způsobem:^[5]

Produkce toku odpadu

Následné zpracování proudu odpadu produkovaného odstředivkou v pevné misce se liší v závislosti na průmyslovém použití. Vzhledem k tomu, že různá průmyslová odvětví mají pro systém odstředivky různá krmiva, bude se lišit také tok odpadu, a proto bude vyžadovat různé následné úpravy. Níže uvádíme několik příkladů produkce proudu odpadu a jeho nezbytného následného zpracování v různých aplikacích v průmyslu.

Čištění odpadních vod^[14]

Při úpravě vody je požadovaným produktem čistá voda, zatímco odpadem je kal obsahující rozpuštěné organické a anorganické materiály, vláknité látky a extracelulární polymer (ECP). Kal se běžně odkládá do kanalizace nebo na skládku. Kal se příležitostně používá při výrobě cihel a betonu, v zemědělství jako přísada do půdy nebo při rekultivaci půdy. V této aplikaci se odstředivka s pevnou mísou používá jako poslední krok kalu z úpravy vody před likvidací, aby se snížily poplatky za skládkování a náklady na dopravu.

Úpadek podteku z úpravy uhlí^[2]

Odstředivka s pevnou mísou se používá k odvodnění kalu uhelného odpadu spolu s deskovým a rámovým filtračním lisem při výrobě uhlí k odvodnění kalu před jeho likvidací. Krmení kejdy bylo získáno z podtečení funkčního zahušťovacího zařízení na čištění asfaltového uhlí. Pokud jde o odpadní proud, ten se obvykle ukládá do kejdy nebo do opuštěného podzemního dolu, pokud je k dispozici, nebo častěji do kejdy.

Výroba polymerů^[3]

V tomto odvětví se acetát získává během výroby polymerů. V tomto případě je hledaným produktem vlastně polymer; avšak ani acetát není odpadem, protože se regeneruje. Zatímco pevné látky polymeru jsou odváděny výstupním otvorem pro pevnou látku a dále zpracovávány, octan, který je izolován výstupním otvorem pro kapalinu, a dále je oddělen od promývací kapaliny, aby se získal čistý acetát.

Nový vývoj

Existují různé aspekty, které lze zlepšit ze současných pevných odstředivek s miskou, aby se zvýšil jejich výkon a spolehlivost. Aby byla zajištěna větší kontrola a jednodušší provoz, byly navrženy a přidány podpůrné systémy, jako je dávkovací zařízení, dávkovač chemikálií a lepší přenosová čerpadla. Kromě toho lze provozní parametry upravit tak, aby se optimalizoval proces odvodňování kalu. Spoléhá se na rotační sílu, aby vyhazoval pevné látky a aby se kal držel na všech vnějších površích. K dosažení lepší suchosti pevných látek lze také přidat kovové síto nebo nějaký vhodný filtrační materiál.^[15]

externí odkazy

• Odstředivka Flottweg Decanter - Parametry a faktory ovlivňující dekantér, které zajišťují nejlepší možný výsledek separace, včetně videa z dekantační odstředivky

Reference