含油浮渣脫水臥螺離心機(jī)的性能研究.pdf

1、臥式螺旋卸料沉降式離心機(jī)是一種利用轉(zhuǎn)鼓帶動(dòng)物料旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力來(lái)強(qiáng)化分離過(guò)程的分離設(shè)備，具有高速運(yùn)轉(zhuǎn)，連續(xù)進(jìn)料、分離分級(jí)、螺旋推進(jìn)器卸料等特點(diǎn)。含油浮渣脫水是個(gè)難題。傳統(tǒng)的臥式螺旋卸料離心機(jī)只能分離沉渣，不能分離密度小于液相的浮渣。利用臥螺離心機(jī)來(lái)分離密度比液體小的輕質(zhì)固體浮渣,需要對(duì)普通臥螺離心機(jī)進(jìn)行結(jié)構(gòu)上的改進(jìn)，故基于此本課題對(duì)一種分離輕質(zhì)固體的臥螺離心機(jī)進(jìn)行理論和數(shù)值模擬研究，為企業(yè)在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中諸如冷焦水除去輕質(zhì)含油焦粉、“三

2、泥”處理中含油浮渣脫水﹑輕質(zhì)纖維和塑料的回收利用等工藝提供技術(shù)支持和理論依據(jù)。本課題主要工作如下：
　　1﹑使用Pro-E軟件建立三維模型，應(yīng)用計(jì)算流體力學(xué)軟件Fluent，基于Euler多相流模型，采用RNG k-ε湍流模型既多重參考系（MRF）方法，模擬分析了這種臥螺離心機(jī)內(nèi)的速度場(chǎng)和壓力場(chǎng)。結(jié)果表明：浮渣的軸向速度大都為正值，少量為負(fù)值，在轉(zhuǎn)鼓錐段內(nèi)的軸向速度變化比較明顯，在徑向的梯度也比較大；浮渣的徑向速度在進(jìn)料、出口與溢

3、流口處變化比較明顯，且大都為負(fù)；液體以及浮渣的周向速度變化較大，尤其是在進(jìn)料管以及轉(zhuǎn)鼓壁附近。隨著轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速的增大，相1液體的動(dòng)壓和混合物的靜壓基本成拋物線(xiàn)的變化規(guī)律，即二次方正增長(zhǎng)，且液體的動(dòng)壓與理論值接近，這體現(xiàn)了轉(zhuǎn)鼓壁處的壓力主要是來(lái)自液體高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)對(duì)鼓壁所產(chǎn)生的壓力，而鼓壁處混合物的靜壓要明顯低于此動(dòng)壓值。
　　2、隨著轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速的增大，在轉(zhuǎn)鼓的帶動(dòng)下，自由液面的轉(zhuǎn)速逐漸增大，而滯后系數(shù)先是在0.75~1.05之間擺動(dòng)，而當(dāng)

4、轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速在4500r/min以上時(shí)，趨于穩(wěn)定，大概為1.07。滯后系數(shù)變化不穩(wěn)定，有時(shí)甚至超過(guò)1，主要是由于我們研究的點(diǎn)的徑向位置為轉(zhuǎn)鼓壁與螺旋內(nèi)筒壁的中間處，流體流動(dòng)時(shí)常也會(huì)受到螺旋轉(zhuǎn)動(dòng)的影響，而轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速較高時(shí)，在轉(zhuǎn)鼓旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)筋板一起以相同的速度高速旋轉(zhuǎn)的作用下，流體的轉(zhuǎn)動(dòng)基本與轉(zhuǎn)鼓保持一致。
　　3、此結(jié)構(gòu)的臥螺離心機(jī)適用于高濃度、中粗粒子的分離；流體沉降分層比較明顯，水在液池的外層，浮渣在內(nèi)層；轉(zhuǎn)速差總體上對(duì)分離性能影響不大

5、，但不能過(guò)低或是過(guò)高，保持在30r/min~70r/min是比較好的選擇；進(jìn)料濃度增加，顆粒沉降速度降低，分離效率會(huì)下降；小顆粒沉降速度底且易“反混”而分離性能差，較大顆粒沉降速度高，分離性能明顯高于小粒徑顆粒。隨著浮渣密度的增大，固液兩相密度差減小，從而顆粒沉降速度降低，使得顆粒在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)的停留時(shí)間增長(zhǎng)，顆粒未及時(shí)沉降而從溢流口跑出，從而影響輸渣，使得出渣含濕率增大，固相回收率降低。
　　4、加入第三相油相,對(duì)此臥螺離心機(jī)進(jìn)行了三

6、相模擬，分析了油相和渣相的體積分?jǐn)?shù)分布。并改變油滴粒徑，油相密度和進(jìn)料含油體積分?jǐn)?shù)，模擬分析了各自對(duì)分離性能的影響，結(jié)果表明：大油滴顆粒會(huì)降低固相回收率；油相密度的變化對(duì)浮渣含濕率和固相回收率變化規(guī)律不是很明顯，油相密度過(guò)高會(huì)對(duì)除油效果有一定的影響；進(jìn)料含油量總體上對(duì)離心分離效果影響不太明顯，當(dāng)含油量較高時(shí)，更多的油滴將浮渣顆粒包裹住，致使浮渣顆粒密度增大從而上浮，使得固相回收率略有下降，同時(shí)更多的油團(tuán)向出液口方向排出，油相除去率上升。

7、
　　5、當(dāng)浮渣濃度較低時(shí)，改變臥螺離心機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)，基于DPM模型，采用RNG k-ε湍流模型既滑移參考系（moving mesh）方法，模擬分析了浮渣的流線(xiàn)圖和浮渣在不同時(shí)刻的顆粒軌跡圖，并分別加入50μm和1mm單一粒徑的顆粒，計(jì)算了各自的分離效率，分別大約為53％和80％。最后對(duì)雙 R-R分布的顆粒群進(jìn)行了模擬分析，計(jì)算出分離總效率在45％左右，做出了粒級(jí)效率曲線(xiàn)圖。0μm~300μm顆粒由于在短時(shí)間內(nèi)集團(tuán)沉降至浮渣層，粒級(jí)