离心浓缩/脱水机选型参数初论

肖炜 　　　　　　　　肖忠伟
（贝亚雷斯集团）（北京德加美华环保技术有限公司）

　　在工程实践中，选择最合理的离心机机型，是保证用户理想的使用效果、合理进行设备一次性投资和实现较低的运行成本的关键。通常，离心机的转鼓直径、长径比、转速、分离因素等技术参数能够反映离心机的性能，是体现离心机规格的重要参数，但是，当考虑离心机的处理能力时，认为仅仅考虑上述参数是不够的。针对离心机机型选择的几个重要参数，本文集中介绍了：
　　（1）脱水体积；
　　（2）物料的液相部分在离心机内的停留时间；
　　（3）物料的固相部分在离心机的“沙滩”部分的停留时间；
　　（4）分离效果与转速差Dn的关系，这四个概念和相关的计算说明。
　　我们认为，只有这些参数选择的合理，才能确保离心机的选用是合理、可靠的。

1　脱水体积

　　离心机转鼓内圆柱部分的脱水体积是指进入转鼓圆柱部分的液体的总容量，也可以理解为离心机实际工作的体积。脱水体积的大小直接决定了物料在离心机内的停留时间（见下述第2部分），进而决定了离心机的处理能力。用户在买离心机时，既不是买它的转鼓直径，也不是买它的长径比，更不是买它的电功率的大小，实际上买的是这部分脱水体积。脱水体积的大小才是脱水能力的最重要的参数。它是转鼓直径、长径比等诸多参数的最终结果，是离心机处理能力的核心参数。
　　现以某离心机为例进行说明：
　　计算圆柱部分的脱水体积应考虑：转鼓圆柱体部分的长度L（米），转鼓内半径r_e（米）及非液环区半径r_i（米），r_i可按r_e的60%考虑。
　　某离心机 Dmax（最大转鼓直径）＝470mm
　　rmax（最大转鼓半径）＝0.235m（r_e）
　　r_i＝60%×0.235＝0.141 m
　　Lcyl（圆柱部分的长度）＝1.23m
　　脱水体积为：
　　（π×r_e²×Lcyl）－（π×r_i²×Lcyl）＝（3.14×0.235²×1.23）－（3.14×0.141²×1.23）＝137 lts

2　物料的液相部分在离心机内的停留时间

　　停留时间即液体从进入转鼓直至排出前所保持的时间。停留时间越长，达到的固－液分离效果越好，从而絮凝剂的耗量越少。
　　物料的液相部分在离心机内的停留时间R_t的计算公式为：

_{Rt(秒）＝3600(秒)×btdw} （转鼓总的脱水体积）
　　　　　　　　Q＝进料流量（升／小时）
　　　　　　　　btdw＝转鼓总的脱水体积（升）
　　例：（1）某离心机X
　　　　处理量要求为Q＝22m³／h
　　　　脱水体积＝146升（装备的可调溢流堰坝的直径为：310mm）
　　　　R_t=（3600×146）/22000=24秒
　　例：（2）某离心机X
　　　　处理量要求为Q＝22m³／h
　　　　脱水体积＝179升（装备的可调溢流堰坝的直径为：273mm）

　　　　　　　Rt=（3600×179）/22000=29秒　　　　

　　　例：（3）某离心机Y
　　　　处理量要求为Q＝22m³／h
　　　　脱水体积＝73升（装备的可调溢流堰坝的直径为：273mm）

　　　　　　　Rt=（3600×73）/22000=12秒

　　通过对比例（1）和例（3），可以看到离心机X的脱水体积和停留时间均为离心机Y的2倍。如果20秒为合理的最少停留时间，那么离心机Y明显小于实际需求。如果采用离心机Y，则处理效果将不会满足要求，或者絮凝剂用量明显高于采用合理机型的情况。

3　物料的固相部分在离心机的“沙滩”部分的停留时间R_t

　　物料的固相部分在离心机的“沙滩”部分的停留时间R_t越长，越容易获得越高的泥饼干度。停留时间决定于“沙滩”部分的长度，而“沙滩”部分的长度取决于转鼓圆锥角度，液面高度等离心机结构因素。
　　下面以某离心机为例说明。
　　Dn＝10
　　螺旋叶片空间＝13 cm
　　10×13＝130:20＝6.5
　　60（sec）:6.5＝9.2 seconds

　　Rt（seconds)=60×"沙滩"部分的长度（cm）/△n×螺旋叶片空间（cm）
　　流速：22m³／h

　　假设：Dn＝10，进料Q＝22 m³／h，固－液分离的停留时间为24秒。计算出停留时间内，污泥在转鼓“沙滩”部分的总长度＝200 mm
　　比如：将Dn＝10变成Dn＝6，最终会得到更干的泥饼。

4　分离效果与转速差Dn的关系

　　（以某离心机为例）

　　总的转鼓容量＝146升（装备了直径310 mm的可调溢流堰坝）
　　停留时间＝1分钟
　　污泥进料点：从液相出口100米处
　　输入流量：22m³／h
　　AtoB＝转鼓中的液相在排出前经过的距离。它将是：
　　　　　　@ Dn＝0 100:13×3.14×0.47＝11 m
　　　　　　@ Dn＝10 11＋（10×3.14×0.47）＝25 m
　　由此可见，随着Dn的增大，液相在被排出离心机之前经过的路径将增加，从而可以获得更好的液相清度，即分离效率。
　　由上述第3部分中对“物料的固相部分在离心机的“沙滩”部分的停留时间R_t”的分析中可以知道，Dn的增大会减少固相部分在离心机的“沙滩”部分的停留时间R_t，从而降低泥饼的干度。这是一个矛盾的两个方面，片面强调其中任何一个方面都将影响离心机对物料的处理效果。