1 前言

某煉化企業污水處理廠在生產過程中，通過分析離心機工作原理，結合生產實際情況，總結出影響離心機脫水效果的各種因素。影響離心機分離效果的因素主要包括不可調節的機械因素、可調節的機械因素。其中不可調節的機械因素在設備選型前期根據現場物料情況給出具體參數，選擇了符合生產實際的D5LL型離心機。本文重點分析在實際生產過程中，影響離心機脫水效果的可調節的機械因素，為離心脫水機的生產維護提供理論基礎。

2 不可調節的機械因素

2.1 轉鼓直徑和有效長度

離心機的轉鼓直徑和長度是影響分離效果的重要因素，轉鼓的直徑和長度與離心機處理能力成正比，隨著轉鼓直徑和長度的增加，物料在轉鼓內沉降分離的面積增加，物料停留的時間也隨之增加，在轉鼓轉速相同的情況下，大直徑和長轉鼓的分離效果明顯提高。因此，在同等情況下，選擇大轉鼓直徑可以提高離心力，并且可以降低轉鼓轉速，節約電耗。但是，離心機的轉鼓直徑也不能毫無根據地增加，由于受材料的限制，離心機的轉鼓直徑是有極限值的，一般情況下離心機的轉鼓直徑控制在200～1000mm。D5LL型離心機轉鼓長度為4570mm、轉鼓直徑為1090mm，經過長周期運行證明，符合現場生產實際情況，較好地實現了污泥脫水效果。D5LL型離心機采用的大直徑轉鼓可以實現較低的差速運行，大直徑轉鼓的螺旋刮泥能力也隨之提升，在相同的排泥量下，小直徑轉鼓的離心機只能提高差速，減少分離沉降時間，以致脫水效果不佳，因此大直徑轉鼓的離心機分離效果較好。

2.2 轉鼓半錐角

離心機在運行過程中，螺旋輸送器將已經脫水的固環層不斷推向出泥口，螺旋推力的扭矩大小由轉鼓半錐角的大小決定，半錐角越大，脫水后的污泥受到的離心力和擠壓力也越大，脫水后的污泥容易產生回流，排泥變得困難，嚴重時會造成螺旋葉片磨損。反之，半錐角越小，物料在轉鼓分離的有效面積也越小，影響著離心機的分離效果。當轉鼓內的物料深度固定時，如果轉鼓半錐角增大，則會導致污泥脫離液面到排泥口的距離縮短，這將會使污泥的脫水時間縮短，脫水后的污泥含水率增高，但是，轉鼓的沉降區長度則會加長，物料在轉鼓內的分離沉降面積增加，污泥脫水后的澄清液會更加清澈。相反，如果轉鼓半錐角減小，將會導致污泥的干燥區長度增加，污泥的脫水時間也隨之增加，排泥的含固率增加。

轉鼓半錐角是離心機選型的一項重要參數。作為煉化企業的污水處理廠，脫水離心機的運行首先要保證出泥含固率，要選擇合適的轉鼓半錐角來適應現場的實際需要。一般情況下，為保證污泥能夠順利排出，轉鼓半錐角設定為10°以內。D5LL型離心機轉鼓半錐角為8°，能夠滿足生產需要。

2.3 螺旋類型

螺旋輸送器也稱螺旋，螺旋作為輸送沉降污泥并排泥的離心機卸料裝置，影響著離心機的脫水效果和處理能力。D5LL型離心機的螺旋輸送器采用安德里茨專利技術設計制造的多性能轉子，采用中空式設計。采用這種設計可以實現較好的固液分離效果，在排出澄清液的過程中減少對固體的干擾。這種新型的螺旋排出的澄清液順軸向直接排出，也可縮減澄清液排出的行程。

2.4 螺距

螺距是螺旋輸送器相鄰的兩個葉片之間的距離。作為離心機的一項非常重要的結構參數，決定著污泥排泥的成功與失敗。在螺旋輸送器的直徑固定時，螺距越小，與之對應的螺旋升角越小，污泥在螺旋葉片間就越不容易堵塞。另外，減小螺距可以增加螺旋葉片的圈數，可以避免轉鼓錐端物料分布不均，從根本上消除機器振動的現象。所以，對于不容易分離的物料，例如活性污泥等，排泥比較困難，螺距選擇趨于小一些，通常為轉鼓直徑的1/5～1/6。對于比較容易分離的物料，螺距選擇會大一些，通常為轉鼓直徑的1/2～1/5，從而提高污泥的排泥能力。D5LL型離心機的螺距為260mm，對于現場的活性污泥和化學污泥能夠起到較好的輸渣效果。

3 可調節的機械因素

3.1 轉鼓轉速

離心機依靠轉鼓的高速旋轉產生強大的離心力，在離心力的作用下實現物料的分離，因此，轉鼓轉速越高，離心力越大，分離效果越好。但是，經過實踐證明，過高的轉速會導致污泥絮凝劑遭到破壞，絮凝劑的絮凝效果明顯降低，進而導致污泥脫水效果的下降。另外，較高的轉鼓轉速對離心機的破壞力也隨之增加，材料的磨損、機械部件的損壞、設備振動和噪音都會不同程度的增加。

轉鼓轉速和離心機的分離因數有關，分離因數是離心機內物料所承受的離心力與所承受的重力的比值。分離因數是離心加速度和重力加速度的比值，它反映了離心機分離能力的高低，也是離心機非常重要的一項參數。通常情況下，分離因數和離心機的分離效果成正比。

D5LL型離心機在投用初期，為獲得較佳脫水效果，將轉鼓轉速設定為3000r/min，低于安全轉速3200r/min，并實現連續長周期平穩運行。但是離心機屬于高速旋轉設備，由于螺旋磨損、停機沖洗不徹底等原因都會導致產生振動及噪音，甚至出現軸承損壞情況。

3.2 差轉速

差轉速也稱差速，是轉鼓和螺旋之間的速度差，同轉鼓轉速一樣，差速也決定著離心機的分離效果。離心機在運行時，轉鼓在高速轉動時產生一個強大的離心力，在離心力的作用下，污泥顆粒被分離在轉鼓的內壁上，脫水后的污泥成環狀，離心機的控制系統會根據轉鼓內的扭矩情況，調節轉鼓和螺旋輸送器之間的差轉速，然后通過螺旋輸送器的推進，脫水后的污泥從排渣口排出，從而完成固液分離。在D5LL型的控制系統中設定差速1～12r/min。

根據離心機的機械結構和工作原理分析，提高速差，可以加快轉鼓內的污泥排出速度，但是會縮短污泥在轉鼓內的沉降時間，造成排出的污泥含濕率較高，無法形成泥餅，給污泥的運輸造成不便，而且過高的差速會導致螺旋干擾澄清液，造成澄清液質量下降。反之，降低速差，可減緩污泥的排泥速度，增加污泥在轉鼓內的停留時間，提高分離效果，脫水后的污泥含濕率較低，污泥成餅狀，方便運輸，并且減小螺旋對澄清液的干擾，提高濾液的清潔度。理論上差速越低，分離效果越好，污泥干度越高，但是過低的差速會導致污泥含濕量明顯下降，增加螺旋輸送器的排泥負荷，造成排泥不暢，嚴重時會發生堵料現象，給離心機的運行帶來沖擊，螺旋輸送器的磨損明顯加快。

在運行過程中，如何保證污泥的脫水效果，差速調整非常關鍵，過高或過低的差速都不適合生產需要，結合污泥的特性、離心機處理能力和處理要求，探尋差速的較佳值是離心機運行管理的一項重要內容。一般認為泥餅在干燥區的脫水時間應控制在4～6s，時間再加長效果增加不明顯。按照操作規程，差速器給出的范圍在1～12r/min，在自動控制系統中設定差速1～12r/min，系統會根據離心機內物料的扭矩情況自動調節差速，滿足分離要求。

在離心機運行過程中，進泥量和進泥濃度通常變化不大，當轉鼓轉速固定，絮凝劑消耗保持一定范圍時，離心機的脫水效果和處理量主要受差速的影響。

3.3 液環層厚度

液環層厚度同樣是影響離心機運行效果的重要工藝參數，離心機運行時是無法調節的，只有當離心機處于停車狀態時，手動調節液位擋板，從而控制液位的高低，在調整擋板時，務必保證離心機的每個擋板都處于同一水平位置，避免離心機高速運轉時產生劇烈振動。D5LL型離心機的液位擋板設置在離心機螺旋的出料端，使得離心機的液位足夠深，這種結構的擋板經過優化設計，分離能力得到提升，在運行過程中節省了藥劑的消耗，并且降低了污泥的含水率。調整液位擋板可以實現液環層厚度的控制，從而實現對排泥含濕率的控制。

4 結論

詳細分析了影響離心機脫水效果的各種因素，主要分為不可調節的機械因素、可調節的機械因素和工藝因素。其中不可調節的機械因素包括轉鼓直徑和有效長度、轉鼓半錐角、螺旋類型和螺距。可調節的機械因素包括轉鼓轉速、差轉速和液環層厚度。由于不可調節的因素在設備選型時已經確定，在可調節的機械因素中，液環層厚度必須在開車前完成設定，運行中無法調節，因此，在離心機的運行過程中，重點將對轉鼓轉速和差速度進行調控。