Горизонтальные осадительные центрифуги непрерывного действия со шнековой выгрузкой осадка, тип ОГШ.

Центрифуги ОГШ отличаются от других машин непрерывного действия тем, что в них обеспечивается осаждение частиц твердой фазы с последующей частичной сушкой осадка при транспортировании его в зоне сушки. Эти центрифуги обычно имеют цилиндроконический ротор, внутри которого находится шнек, вращающийся со скоростью, отличающейся от скорости ротора на несколько процентов. Ротор и шнек вращаются в одном направлении таким образом, что образующийся осадок перемещается шнеком вдоль ротора. Поскольку промывка осадка в осадительных центрифугах малоэффективна, ее обычно заменяют репульпацией выгружаемого осадка.

Центрифуги ОГШ делятся на осветляющие, предназначенные для обработки тонкодисперсных систем (отношение длины зоны осаждения к диаметру ротора L/d_рт =2,5 ... 2,8, фактор разделения Fr' = 3000 ... 3500, d_рт до 350 мм), и осаждающие, предназначенные для средне- и крупноизмельченной твердой фазы (L/d_рт = 2, Fr' = 1000, d_pт = 500 ... 1800 мм). В химической промышленности используют центрифуги ОГШ с d_рт≤1200 мм для обработки суспензий с нерастворимой твердой фазой (поливинилхлорида, полистирола, сульфатов бария, калия, брома, растворов щелочей, кислот, сточных вод и т. п.) при размерах частиц 0.05 - 10 мм и концентрации их в жидкости 0,5—50 %.

В зависимости от направления потоков жидкости и осадка в роторе центрифуги ОГШ делятся на прямоточные (при совпадении направлений потоков осадка и фугата) и противоточные (при противоположных направлениях потоков). Принципиальные схемы прямоточной и противоточной центрифуг ОГШ приведены на рис. 172. В противоточных центрифугах, спроектированных в соответствии с общепринятой схемой (см.рис.172,а)суспензия подается в цилиндро-конический ротор на границе цилиндрической и конической обечаек. Далее обрабатываемая суспензия течет по сливным окнам фугата, расположенным у широкого края ротора на определенном расстоянии от оси вращения.Осевшие на внутренней поверхности ротора частицы твердой фазы перемещаются шнеком в противоположном направлении, т.е. реализуется противоток осадка и фугата.

Недостатком этой схемы является опасность срыва осевших на роторе твердых частиц встречным потоком суспензии и вынос их с потоком фугата, что вызывает ухудшение степени разделения суспензии.

Рис. 172. Схемы потоков внутри ротора непрерывнодействующей осадительной центрифуги ОГШ:

а- противоточной;

б- прямоточной.

Прямоточная схема лишена этого недостатка, но и ей могут быть присущи свои специфические дефекты, например, неизбежное снижение степени разделения суспензии из-за частичного смешения фугата и суспензии через кольцевой зазор между днищем ротора и шнеком. В прямоточных центрифугах суспензия подается в ротор его широкого цилиндрического торца, где еще не сформирован слой осадка. Вдоль внутренней поверхности ротора обрабатываемая суспензия движется в том же направлении, что и осадок, перемещаемый шнеком. При этом осуществляется прямоток этих потоков. В зоне сопряжения цилиндрической части ротора с конической фугат через отверстия в барабане шнека попадает во внутреннюю его полость и далее через сливные окна выбрасывается в сборник фугата.

Таким образом можно заключить, что применение прямоточных центрифуг целесообразно в тех случаях, когда к чистоте фугата предъявляются повышенные требования (например, в процессах осветления низко концентрированных суспензий с тонкодисперсной фазой). В тех случаях, когда необходима большая производительность по осадку, а требования к чистоте фугата не очень жестки, целесообразно применение противоточной схемы.

Обобщая опыт промышленной эксплуатации центрифуг типа ОГШ, необходимо отметить присущее им достоинства: высокую производительность, малые габариты, стационарность технологического процесса, отсутствие быстроизнашиваемых фильтрующих элементов, возможность разделения весьма тонких суспензий различной концентрации.

К недостаткам центрифуг ОГШ следует отнести: невысокую степень обезвоживания осадка, невозможность качественной промывки осадка непосредственно в центрифуге, повышенный эрозионный износ шнека и ротора при центрифугировании абразивных суспензий.

Рис.172.1 Горизонтальная непрерывнодействующая противоточная осадительная центрифуга ОГШ со шнековой выгрузкой осадка:

1-планетарный редуктор – раздвоитель привода;

2- коренные подшипники; 3- кожух; 4- ротор; 5- питающая труба; 6- шнек; 7- ведомый шкив клиноременной передачи; 8- станина;

9- сборник фугата; 10- приемник осадка;

а- отверстие для выхода фугата;

б- окна для выгрузки осадка.

Центрифуга ОГШ (рис.172.1) имеет горизонтальный электродвигатель, планетарный редуктор 1, ротор 4, коренные подшипники 2, кожух 3, шнек 6, станину 8. Ротор вращается от электродвигателя через шкив 7; планетарный редуктор 1 изменяет частоту вращения, благодаря чему шнек вращается со скоростью, отличающейся от скорости ротора на 2-3 %. Конструкция планетарного редуктора 1 аналогична конструкции редуктора в центрифугах ФГШ.

По питающей трубе 5 суспензия подается в приемную камеру, расположенную внутри шнека, откуда через окна попадает в ротор, в цилиндрической части которого происходит осаждение частиц; фугат выливается через сливные отверстия “а” в крышке ротора в сборник 9 фугата. Расстояние от сливных отверстий до оси вращения определяет степень заполнения ротора, его производительность и качество осаждения: чем больше степень заполнения, тем больше производительность по осадку

и влажность осадка.

Управление технологическим режимом в центрифугах ОГШ регулируют изменением скорости подачи исходной суспензии ( рассмотрено выше), изменением частоты вращения ротора и регулированием расстояния от сливных отверстий фугата до оси вращения ротора (т.е. регулированием диаметра кольцевого сливного порога фугата).

Расстояние от сливных отверстий «а» до оси вращения ротора в ряде конструкций центрифуг может регулироваться с помощью сменных заслонок или поворотных шайб. Скорость вращения ротора изменяют путем смены шкивов клиноременной передачи или при использовании гидропривода.

Осевшие на стенках ротора частицы твердой фазы сдвигаются шнеком к разгрузочному концу ротора, где осадок выгружается через окна “б” в приемник 10 осадка.

Тенденции развития центрифуг ОГШ сводятся к созданию самостоятельных групп машин для осветления и для осаждения, увеличению отношения L/d_рт до 3,6— 4,0, внедрению комбинированных центрифуг с роторами двойной конусности, применению в приводе волновых и фрикционных редукторов.

Горизонтальные фильтрующие центрифуги непрерывного действия с пульсирующей выгрузкой осадка (ФГП).

Горизонтальные фильтрующиецентрифуги с пульсирующей выгрузкой осадка (ФГП) применяют для обработки суспензий с кристаллической твердой фазой, размеры частиц которой больше 100 мкм, а концентрация твердой фазы превышает 25 % (сульфаты аммония, железа, натрия, хлориды калия и натрия, фосфаты кальция, медный купорос, минеральные удобрения).

Центрифуги ФГП отличаются высокой производительностью, низкой металло- и энергоемкостью, качественной промывкой. Применение центрифуг ФГП эффективно при обработке высококонцентрированных суспензий и при условии минимального разрушения частиц в процессе выгрузки осадка.

Поясним эти особенности работы центрифуг ФГП. Во первых, суспензия периодически при возвратном перемещении толкателя, поступает на небольшой, практически очищенный толкателем от осадка участок щелевидного фильтрующего сита. Следовательно, часть времени фильтрация, соответствующая возвратному движению толкателя, происходит на практически чистом щелевидном сите, что связано с интенсивном уносом твёрдой фазы суспензии с размером частиц менее ширины щелей на фильтрующих ситах ротора. Поэтому фильтрование мелкокристаллических малоконцентрированных суспензий в центрифугах ФГП нецелесообразно.

Во вторых, регенерация сит центрифуг ФГП производится в основном путём промывки их регенерирующими жидкостями, растворяющими забивший их обрабатываемый материал. Это объясняется тем, что механическая очистка сит весьма трудоемка и по этой причине практически не применяется. Поэтому на центрифугах типа ФГП обрабатываются только суспензии с растворимой твёрдой фазой.

В третьих, плохо фильтрующиеся суспензии, дольше сохраняющие свою текучесть, могут покидать ротор в жидкотекучем состоянии, что повышает влажность осадков таких суспензий. По этой же причине в центрифугах ФГП не могут обрабатываться аморфные и леофильные вещества.

В четвёртых, частицы осадка, обладающие высоким коэффициентами внешнего трения по фильтровальному ситу, при своём выталкивании требуют повышенного расхода энергии. Кроме этого повышенное сцепление таких осадков с внутренней поверхностью сит приводит вспучиванию осадка, появлению дисбаланса ротора и повышенных вибраций.

Обычно центрифуги ФГП имеют цилиндрический перфорированный ротор (d_рт = 160 ... 1400 мм), внутренняя поверхность которого покрыта сборными щелевидными ситами; фактор разделения 200—1000. Внутри ротора находится толкатель, совершающий возвратно-поступатель

ое движение с числом двойных ходов в минуту 10—100; ход толкателя обычно l_т=0,lL. (где L — длина ротора). Толкатель смещает осадок от загрузочного к разгрузочному концу ротора; при обратном ходе освобождается пространство для новой порции суспензии.

Рис.174. Схема многокаскадной центрифуги с пульсирующей выгрузкой осадка:

1-поршень; 2- цилиндр гидравлического привода; 3- подшипник;

4- полый вал; 5- шток; 6- кожух; 7- первая ступень; 8- фильтрующая поверхность; 9-вторая ступень; 10- третья ступень; 11- четвертая ступень;

12- труба для подачи промывной жидкости; 13- питающая труба;

14- загрузочная воронка; 15- толкатель.