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淺析離心機在飛灰水洗固液分離流程中的應用
一、前言
飛灰泥漿是指在垃圾焚燒發電廠煙氣凈化系統收集得到的殘余物（簡稱“HW18”），其中包括重金屬（汞、砷、鉛等）、苯系物、二惡英等污染物，會造成環境污染，危害人體健康，必須對其進行無害化、減量化、資源利用化處理。
二、飛灰水洗固液分離工藝流程
飛灰水洗固液分離工藝流程共包括三級水洗，每級配備兩臺離心機。上一級一次分離后的渣相用作下級水洗（脫鹽），除一級第二臺水洗離心機分離的液相用于提取工業鹽外，其余各級液相均回配至上一級作為稀釋水使用，經過三次水洗分離后的渣相用于煅燒水泥（去除有害物質）。
三、離心機
3.1 離心機配置
LW630EB離心機是專門針對飛灰水洗泥漿固液分離研發生產的具有高水平的臥螺離心機。該離心機主要由主電機、副電機、轉鼓部件、螺旋部件、軸承座部件、機座部件、行星齒輪差速器等部分組成。其主要技術參數如下：
轉鼓內直徑：630mm。
設計轉速：2800r/min。
分離因數：2550。
工作轉速：2600r/min。
主電機功率：75kW。
副電機功率：22kW。
3.2 離心機工作原理
離心機的工作原理是利用離心力的作用分離比重不同的物體。飛灰泥漿經由進料泵進入離心機轉鼓內部，通過離心力的作用使固液分層，比重較大的固體顆粒沉積在轉鼓內壁上，被螺旋輸送器不斷推送出轉鼓出渣口；分離后的清液則經液層調節板開口處溢流出轉鼓，從而實現了離心機對飛灰泥漿的連續分離過程。螺旋與轉鼓之間的轉速差是通過差速器來實現的，轉速差的大小可通過副電機進行調節。
3.3 LW630EB離心機技術特性
根據飛灰泥漿的物料特性，對LW580EB離心機進行了針對性的結構設計。
3.3.1 采用大長徑比和BD板技術
增大長徑比可以增加物料的沉降區域，延長物料在離心機內的停留時間，提高固形物的去除率；采用BD板技術可使飛灰泥漿中的固相被進一步壓縮，提高固相的干度。
3.3.2 *的渦流式出料口設計
螺旋卸料器的出料口采用渦流式物流，可使物料加速進入轉鼓，減少出料對已形成的分離固相的擾動，提高設備的處理能力。
3.3.3 先進的耐磨保護措施
螺旋葉片推物料面及葉片頂面采用全程堆焊高硬度碳化鎢硬質合金材料，由于碳化鎢是100%硬質合金材料，堆焊后葉片依然平滑，降低了物料對葉片的磨損。轉鼓出渣和螺旋進料口端采用鑲陶瓷瓦加耐磨片結構，該結構對出料部位進行了全程保護，且易于更換。
3.3.4 關鍵部件采用高性能不銹鋼材料
飛灰泥漿物料具有顆粒較大、氯離子含量較高等特性。為保證離心機的使用壽命和運行的穩定性，轉鼓部件采用高強度、耐腐蝕性更好的SAF2205材料，而螺旋部件采用316L材料。
3.3.5 先進的雙電機雙變頻共直流母線和恒扭矩控制技術
離心機的主副電機各由一臺高性能矢量變頻器控制，副電機在差速作用下始終操持發電機狀態。由于電機采用變頻器共直流母線技術，副變頻器能很好地將副電機產生的電能轉化后供主電機使用，從而達到節能降耗的目的。雙電機雙變頻控制技術可對離心機差速實現無級調控，且具有反應速度快，扭矩檢測準確率高，故障率低等優點。
離心機恒扭矩控制是目前上先進的控制模式，通過高性能副變頻器對恒扭矩變頻電機實際輸出扭矩并對螺旋輸送器的推料速度進行實時調整，以保證離心機實現連續、穩定、經濟地運行。
3.4 離心機常見故障分析及解決措施
3.4.1 罩殼、外轉鼓及螺旋內部積料
飛灰泥漿顆粒較小、黏性較大，容易在出渣部位和罩殼上積料，使離心機頻繁出現“過電流”保護停機的情況。除了需要在出渣部位增加排料小罩殼外，也要完善離心機控制系統中的全自動清洗程序。“高速清洗→低速清洗（多段）→高速清洗”的多級清洗模式可保證每一次機械式清洗均清潔*，避免人為因素的影響，同時該系統采用了360°高壓清洗噴嘴對機罩、機座內腔、轉鼓外表面進行清洗。
3.4.2 物料在轉鼓內部堆積不易推出
為了解決飛灰泥漿物料黏度大、易結塊、不易推出的問題，螺旋體采用犁形合金片結構。該結構對分離的物料具有導向作用，減小了螺旋葉片推料過程中的阻力及離心機堵料的發生幾率；同時也提高了螺旋的推料效率，減輕了螺旋葉片的摩擦作用，在提高了硬質合金片的使用壽命的同時，保證了螺旋體推料的順暢。
3.4.3 進料管磨損
由于進料管只靠進料管托架單邊支撐，另一端處于懸空狀態，而進料管與螺旋體的單邊間隙只有2～3mm，飛灰泥漿物料比較黏，容易在螺旋腔體內堆積，造成進料管的單邊磨損或折斷情況。采用旋轉進料管的結構方式，使進料管與主電機皮帶輪固定連接并隨皮帶輪一起旋轉，進料管收到物料沖擊力比較均勻，從而有效地避免了磨損或斷裂現象。
3.4.4 因停機沖洗不*而造成的二次開機困難
為了避免離心機停機后沉渣堆積，造成下次開機時設備出現振動大或頻繁“過載”停機的現象，在離心機電氣控制系統內設計了一套自動化控制CIP在線清洗系統，可使離心機停機后按照編制好的程序自動進行清洗。CIP沖洗流程包括轉鼓內部沖洗和轉鼓外部沖洗兩部分。內部沖洗過程為沖洗水進入離心機轉鼓內部后，在螺旋的推動下不斷將轉鼓內部的積料排出轉鼓；同時通過多次啟停操作，不斷破壞因離心力形成的積料料環，停機時水環的破壞過程也對螺旋葉片及轉鼓內壁造成了沖刷，保證了離心機內部的沖洗力度。而轉鼓外部沖洗采用工業用高壓噴嘴，通過噴淋可有效清洗轉鼓外壁、機座內腔以及機罩內腔。轉鼓外部噴淋沖洗控制程序較為簡單，一般在離心機對轉鼓內部進行沖洗時開啟外部噴淋系統即可。
3.4.5 離心機運行過程中的信號干擾
在離心機運行過程中，某些干擾信號常常造成控制系統失靈，部分數值（如轉速、差速、進料流量等）出現偏差，影響離心機的正常運行，因此在安裝布線時所有模擬量信號應采用屏蔽線并有效接地，強、弱電應有獨立接地，防止離心機堵料等現象的發生。
3.5 離心機處理效果分析
飛灰泥漿的進料含固率（質量分數，下同）10%～30%，處理量為15～20m³/h。其分離效果為：經一級A，二級A，三級A水洗后的渣相含水率（質量分數，下同）≤40%，液相含固率≤5%；經過一級B，二級B，三級B水洗后的渣相含水率≤50%，液相含固率≤2%。
3.5.1 飛灰泥漿固液分離后體積的減量化
飛灰泥漿經過離心機分離脫水后，泥餅的含水率從70%～90%降低到40%～45%，泥漿體積減少了50%左右。
3.5.2 飛灰泥漿處理后的無害化、資源化利用
飛灰經水洗處理可去除95%以上氯離子和70%以上鉀鈉離子，處理后飛灰中氯質量含量小于0.5%，該水泥產品符合GB 175-2007《通用硅酸鹽水泥》標準的要求。預處理飛灰從窯尾進入1000℃高溫水泥窯高溫熔融煅燒，在水泥窯協同處理過程中，二惡英被*分解，重金屬被有效固化在水泥熟料晶格中，實現了飛灰的無害化處理。
經過三級水洗后的飛灰洗水進入后續的機械式蒸汽再壓縮技術（MVR）濃縮結晶工藝，提取出其中的鉀鹽和鈉鹽，蒸餾水則重新回到水洗系統中，實現了資源利用。
四、結論
采用離心機進行飛灰水洗固液分離，*改變了飛灰泥漿的傳統處理方式，無論是設備的生產效率、分離效果，還是穩定性、可靠性都得到了大大的提高。該方法為國內飛灰處理市場開辟了一種更加符合環境保護要求和真正實現資源再利用的處理方式，值得在業內進行推廣。