分離機(jī)械的應(yīng)用與發(fā)展前景
行業(yè)動(dòng)態(tài)
1 引言
分離機(jī)械是實(shí)現(xiàn)固液分離、液-液分離以及液-液-固分離的設(shè)備，主要分為過(guò)濾機(jī)和離心機(jī)兩大類。過(guò)濾分離是在推動(dòng)力的作用下，將位于一側(cè)的懸浮液（或含固體顆粒發(fā)熱氣體）中的流體（或氣體）通過(guò)多孔介質(zhì)的孔道向另一側(cè)流動(dòng)，顆粒被截留，從而實(shí)現(xiàn)流體與顆粒的分離操作過(guò)程；離心分離則是在離心力作用下使分散在懸浮液中的固相粒子或乳濁液中的液相粒子沉降的過(guò)程。在工業(yè)生產(chǎn)中，由于分離機(jī)械具有過(guò)程連續(xù)、設(shè)備不復(fù)雜、操作簡(jiǎn)便、使用范圍廣、需求量大以及品種規(guī)格多等特點(diǎn)，再加之其分離成本較其他分離方式低，因而被廣泛應(yīng)用，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中具有重要作用，是化工、冶金、礦山、醫(yī)藥、生物和環(huán)保等部門不可缺少的重要技術(shù)裝備。
2 應(yīng)用現(xiàn)狀與拓展
分離機(jī)械種類繁多，主要包括推料離心機(jī)、臥螺離心機(jī)、真空轉(zhuǎn)鼓過(guò)濾機(jī)等，在節(jié)能環(huán)保（特別是工業(yè)減排和污水處理方面）、石油化工、醫(yī)藥食品、鋼鐵冶金、煤炭開(kāi)采及其他礦山開(kāi)采、城市地下工程等重要領(lǐng)域有著多種應(yīng)用。
2.1 真空轉(zhuǎn)鼓過(guò)濾機(jī)
真空轉(zhuǎn)鼓過(guò)濾機(jī)是工業(yè)中應(yīng)用較多的連續(xù)操作固液分離設(shè)備，廣泛應(yīng)用于化工、醫(yī)藥、礦山、食品等行業(yè)。
在淀粉轉(zhuǎn)化生產(chǎn)葡萄糖的過(guò)程中，淀粉經(jīng)過(guò)液化、糖化后需濾除糖液中的蛋白質(zhì)及雜質(zhì)，目前大多數(shù)企業(yè)通用的方法是采用真空轉(zhuǎn)鼓過(guò)濾機(jī)預(yù)涂硅藻土進(jìn)行吸附過(guò)濾。在硫酸法鈦白粉生產(chǎn)中多道工序要用真空轉(zhuǎn)鼓過(guò)濾機(jī)。
純堿是重要而基礎(chǔ)的化工原料之一，被稱為工業(yè)之母。作為純堿行業(yè)碳化出堿液分離的關(guān)鍵設(shè)備，真空轉(zhuǎn)鼓過(guò)濾機(jī)自美國(guó)道爾-奧利弗首創(chuàng)以來(lái)，已經(jīng)使用了整整一個(gè)世紀(jì)。中國(guó)作為世界純堿大國(guó)，多年來(lái)在純堿生產(chǎn)中一直采用真空轉(zhuǎn)鼓過(guò)濾機(jī)。自上世紀(jì)80年代中期天津堿廠自主研發(fā)出第一代大型20㎡真空轉(zhuǎn)鼓過(guò)濾機(jī)，20㎡真空轉(zhuǎn)鼓過(guò)濾機(jī)即成為中國(guó)純堿行業(yè)濾堿機(jī)主力機(jī)型。
在氧化鋁生產(chǎn)過(guò)程中，赤泥漿的固液分離是重要的生產(chǎn)工序，國(guó)內(nèi)外許多氧化鋁廠將真空轉(zhuǎn)鼓過(guò)濾機(jī)應(yīng)用到赤泥過(guò)濾生產(chǎn)中，以實(shí)現(xiàn)赤泥與其附液的固液分離，回收以鋁酸鈉形式夾帶于赤泥中的Na2O和Al2O3。中國(guó)鋁業(yè)山東分公司還進(jìn)行了真空轉(zhuǎn)鼓過(guò)濾機(jī)赤泥高效過(guò)濾機(jī)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，研制了100㎡卸料輥式真空轉(zhuǎn)鼓過(guò)濾機(jī)，減少堿液浪費(fèi)，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，在氧化鋁生產(chǎn)中得到了很好的應(yīng)用。
真空轉(zhuǎn)鼓過(guò)濾機(jī)是國(guó)內(nèi)煉油廠酮苯脫蠟裝置的主要設(shè)備之一，用于潤(rùn)滑油溶劑脫蠟和蠟溶劑脫油過(guò)程。國(guó)內(nèi)煉油廠使用的真空轉(zhuǎn)鼓過(guò)濾機(jī)主要機(jī)型為50㎡真空轉(zhuǎn)鼓過(guò)濾機(jī)。
PTA即精對(duì)苯二甲酸，是聚酯生產(chǎn)的重要原料。我國(guó)PTA生產(chǎn)能力位居世界第一位。在PTA的生產(chǎn)工藝中，世界90%的PTA裝置均采用真空轉(zhuǎn)鼓過(guò)濾機(jī)來(lái)分離粗對(duì)苯二甲酸及PTA漿料。近年來(lái)隨著國(guó)產(chǎn)真空過(guò)濾機(jī)技術(shù)的日趨成熟，揚(yáng)子石化、中國(guó)石化上海石化公司等，在PTA裝置精制單元增設(shè)國(guó)產(chǎn)真空過(guò)濾機(jī)系統(tǒng)，運(yùn)行至今，設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定，過(guò)濾和洗滌效果明顯優(yōu)于原采用的離心機(jī)。真空過(guò)濾機(jī)投用后，PTA產(chǎn)品中的PT-酸含量得到了有效控制，不僅解決二線精制中PT-酸含量波動(dòng)幅度大的難題，而且PT-酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)值也明顯降低。保證了PTA單元安、穩(wěn)、長(zhǎng)、優(yōu)、高負(fù)荷運(yùn)行，經(jīng)濟(jì)效益顯著，為PTA裝置高負(fù)荷生產(chǎn)創(chuàng)造了良好條件。
2.2 離心機(jī)
2.2.1 臥螺離心機(jī)
臥式螺旋卸料沉降離心機(jī)（簡(jiǎn)稱臥螺離心機(jī)）由于能夠連續(xù)出料，生產(chǎn)能力大，對(duì)物料的適應(yīng)性強(qiáng)，結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積少等特點(diǎn)，應(yīng)用越來(lái)越廣泛，其發(fā)展速度很快，在水處理和許多工業(yè)領(lǐng)域都有重要應(yīng)用。
2.2.1.1 污水處理和污泥脫水
上海三得利啤酒將臥螺離心機(jī)應(yīng)用于啤酒生產(chǎn)污泥脫水，發(fā)揮了臥螺離心機(jī)特長(zhǎng)，性能優(yōu)越，表現(xiàn)突出。我國(guó)抗生素工業(yè)及其他微生物發(fā)酵的發(fā)酵液過(guò)濾大都采用手動(dòng)板框壓濾機(jī)，設(shè)備較落后，勞動(dòng)條件差，濾液純度不高。石藥集團(tuán)中潤(rùn)制藥公司利用臥螺離心機(jī)處理發(fā)酵液，取得了很好效果。河北中潤(rùn)制藥公司將臥螺離心機(jī)應(yīng)用于處理青霉素發(fā)酵廢水，出水濃度達(dá)到COD降低50%，固形物去除在90%以上，效果令人滿意。中國(guó)鋁業(yè)山東分公司將臥螺離心機(jī)應(yīng)用于擬薄水鋁石生產(chǎn)表明，擬薄水老化液和一次漿液可用臥螺離心機(jī)進(jìn)行固液二相離心沉降分離，自動(dòng)化程度高，勞動(dòng)強(qiáng)度低，占地面積小，能耗小并可改善環(huán)境。保定天鵝公司在粘膠廢水處理過(guò)程中應(yīng)用LW450-2150-N型臥螺離心機(jī)污泥脫水，能滿足處理要求。
國(guó)外，美國(guó)圣騎士（Centrisys）離心機(jī)公司的臥螺離心機(jī)技術(shù)和性能代表了同行業(yè)的世界領(lǐng)先水平。是美國(guó)環(huán)保行業(yè)的臥螺離心機(jī)制造商，在全世界范圍內(nèi)為近400座污水處理設(shè)施提供了臥螺離心機(jī)及污泥脫水方案。成都天保公司與美國(guó)圣騎士合作研發(fā)的大長(zhǎng)徑比臥螺離心機(jī)技術(shù)參數(shù)國(guó)內(nèi)領(lǐng)先，并達(dá)到了國(guó)際同類產(chǎn)品的先進(jìn)水平。目前天保公司臥螺離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓直徑可達(dá)1000mm，長(zhǎng)徑比達(dá)4.57。
臥螺離心機(jī)在處理污水時(shí)，污水易透過(guò)間隙進(jìn)入軸承工作腔，造成軸承損壞。上海市離心機(jī)械研究所對(duì)臥螺離心機(jī)密封結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造，采用新型孔用骨架油封，與O型密封圈配合，構(gòu)成組合型密封結(jié)構(gòu)，解決滲水問(wèn)題引發(fā)的軸承使用壽命縮短的問(wèn)題。成都天保公司創(chuàng)新設(shè)計(jì)了一種用于臥螺離心機(jī)軸承的新型密封結(jié)構(gòu)，摩擦力小、密封可靠，有效地防止?jié)櫥屯庑购屯饨鐨?、液體滲入軸承室，使主軸承始終處于良好的潤(rùn)滑狀態(tài)，延長(zhǎng)主軸承的使用壽命，改善離心機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。
2.2.1.2 白泥分離煤泥脫水
在氨堿廠蒸餾廢液處理中，一個(gè)非常重要的工序是對(duì)廢液中固體沉淀物的分離，即白泥的分離，臥螺離心機(jī)分離白泥在國(guó)外氨堿廠是成熟技術(shù)。澳大利亞PENRICE純堿廠用臥螺離心機(jī)分離白泥后的清液完全達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，分離后的白泥可直接裝車外運(yùn)，省略了晾曬過(guò)程。國(guó)內(nèi)青島堿業(yè)公司與濟(jì)南化機(jī)廠共同開(kāi)發(fā)直徑為φ800mm的大型臥螺離心機(jī)，并進(jìn)行工業(yè)化試驗(yàn)，取得較好白泥分離效果。但也表明，處理氨堿法白泥，臥螺離心機(jī)的大型化十分必要。其直徑至少要做到1m，這樣1臺(tái)1m的大型臥螺離心機(jī)的能力可以達(dá)到1臺(tái)800㎡的板框壓濾機(jī)的能力。臥螺離心機(jī)用于白泥的分離具有優(yōu)勢(shì)和發(fā)展前景。隨著國(guó)內(nèi)大型臥螺離心機(jī)的研發(fā)成功，其投資費(fèi)用將大大降低，優(yōu)勢(shì)也將進(jìn)一步顯現(xiàn)。天地科技公司用WLL1000臥螺離心機(jī)在煤泥脫水回收應(yīng)用，大大提高選煤廠粗煤泥脫水的生產(chǎn)效率，全面降低粗煤泥脫水成本，對(duì)促進(jìn)選煤企業(yè)向環(huán)保節(jié)能型企業(yè)發(fā)展意義顯著。
2.2.1.3 液-液-固三相分離
萊鋼公司焦化廠等使用阿法拉伐公司生產(chǎn)的P2-520液-液-固三相臥螺離心機(jī)進(jìn)行煤焦油處理，對(duì)焦油乳化問(wèn)題處理效果明顯，同時(shí)有效降低了瀝青產(chǎn)品中銨鹽含量，解決了瀝青Na+含量，提高了產(chǎn)品質(zhì)量。蘭州石化公司使用德國(guó)福樂(lè)偉公司Z53-4/455型臥螺離心機(jī)，滿足高懸浮物、大泥量催化劑污泥脫水，效果顯著，解決了高懸浮物和高氨氮廢水處理的環(huán)保難題，實(shí)現(xiàn)了催化劑污水達(dá)標(biāo)排放。河南安鋼焦化廠、石焦集團(tuán)采用福樂(lè)偉Z4E-3/441型三相臥螺離心機(jī)進(jìn)行焦油氨水分離和脫水脫渣，效果良好，達(dá)到了提高質(zhì)量、節(jié)能減排，降低生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益的目的。
2.2.1.4 合成塑料及合成纖維生產(chǎn)
在合成塑料及合成纖維生產(chǎn)的分離設(shè)備中，臥螺離心機(jī)已成為關(guān)鍵設(shè)備之一。在PVC生產(chǎn)過(guò)程中，離心機(jī)運(yùn)行是否正常，將影響干燥工序的生產(chǎn)能力及產(chǎn)品質(zhì)量，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)绊懻麄€(gè)PVC裝置的正常運(yùn)行。目前，國(guó)內(nèi)PVC行業(yè)均采用臥螺離心機(jī)來(lái)完成脫水工藝。新疆天業(yè)（基團(tuán)）有限公司20萬(wàn)t/a PVC裝置漿料脫水系統(tǒng)采用重慶江北機(jī)械公司與法國(guó)堅(jiān)納公司合作制造的D6NC臥螺離心機(jī)，處理能力大，滿足生產(chǎn)需要。
2.2.2 推料離心機(jī)
推料式離心機(jī)具有諸多特性，適用于分離平均粒徑大于0.05mm的各種顆粒，聚合物和短纖維狀等懸浮液的連續(xù)脫水或洗滌，在許多場(chǎng)合已取代了真空轉(zhuǎn)鼓過(guò)濾機(jī)和刮刀卸料離心機(jī)，可分離物料達(dá)200余種，已在化工、輕工、食品、醫(yī)藥等行業(yè)成功應(yīng)用。
廣重企業(yè)集團(tuán)公司離心機(jī)研究所近年設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了HR500-NA雙級(jí)推料離心機(jī)。具有當(dāng)今國(guó)際同類型分離機(jī)的先進(jìn)水平，其處理量相當(dāng)于WH-800離心機(jī)處理量的3倍，且占地面積小。分離物料有銨鹽、鉀鹽、三聚酰胺、聚苯乙烯等等。根據(jù)其結(jié)構(gòu)特性和技術(shù)特征，可以替代WH-800離心機(jī)和刮刀離心機(jī)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的更新?lián)Q代，市場(chǎng)前景可觀。
我國(guó)近幾年在用于純堿分離的推料離心機(jī)研發(fā)方面取得了長(zhǎng)足進(jìn)步。2007年，成都天保公司研發(fā)的轉(zhuǎn)鼓直徑1米的大型臥式三級(jí)活塞推料離心機(jī)試車成功，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)大型活塞推料離心機(jī)制造領(lǐng)域的空白。
隨后，又相繼開(kāi)發(fā)了應(yīng)用領(lǐng)域更大的大型二級(jí)柱錐式活塞推料離心機(jī)，推出“新型真空轉(zhuǎn)鼓過(guò)濾機(jī)與三級(jí)活塞推料離心機(jī)組合工藝流程單元技術(shù)及裝備”方案，“新型水合機(jī)與三級(jí)離心機(jī)配套工藝流程”重質(zhì)純堿生產(chǎn)方案，進(jìn)一步擴(kuò)大了大型離心機(jī)在純堿行業(yè)的應(yīng)用范圍。擁有核心技術(shù)及自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的HS/HRZ三/二級(jí)活塞推料離心機(jī)φ1000及系列，已經(jīng)占領(lǐng)純堿行業(yè)重堿和一水堿分離離心機(jī)國(guó)產(chǎn)市場(chǎng)80%的份額，得到行業(yè)的廣泛認(rèn)可，產(chǎn)品綜合技術(shù)水平已達(dá)到國(guó)際同期先進(jìn)水平，可以替代進(jìn)口產(chǎn)品。在真空轉(zhuǎn)鼓濾堿機(jī)后配置推料離心機(jī)，對(duì)真空過(guò)濾后重堿進(jìn)行二次分離，以進(jìn)一步降低重堿水分并力求取得洗水的分離及得到二次利用。目前此工藝流程在純堿行業(yè)中得到認(rèn)可并逐漸得到推廣。甘肅金昌化工集團(tuán)引進(jìn)成都天保公司HS1000-NA離心機(jī)，對(duì)真空過(guò)濾后重堿進(jìn)行二次分離，大大改善了純堿生產(chǎn)的各項(xiàng)工藝條件。
在芒硝生產(chǎn)中，廣東南方堿業(yè)股份有限公司在離心干燥工序采用P-500雙極推料離心機(jī)對(duì)無(wú)水芒硝進(jìn)行脫水處理，運(yùn)行一直很平穩(wěn)，為公司帶來(lái)了良好經(jīng)濟(jì)效益。青島堿業(yè)公司在小蘇打5萬(wàn)t/a擴(kuò)建裝置中采用國(guó)內(nèi)HR630雙級(jí)活塞推料式離心機(jī)，滿足連續(xù)穩(wěn)定的生產(chǎn)能力。并對(duì)設(shè)備關(guān)鍵部位進(jìn)行改造，使整機(jī)性能得到突破性改進(jìn)，幾乎達(dá)到了進(jìn)口同類機(jī)型的水平。小蘇打環(huán)境效益大為改觀，順利通過(guò)了食品生產(chǎn)企業(yè)健康認(rèn)證，提升了小蘇打的品牌效應(yīng)及市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，取得了較大的環(huán)境效益。在硫酸銨和碳酸氫銨生產(chǎn)中，結(jié)晶產(chǎn)品和母液的分離必須使用臥式活塞推料離心機(jī)。大化集團(tuán)大連化工股份公司將HR630-NC雙級(jí)活塞推料離心機(jī)用于氯化銨、鹽漿的分離，具有生產(chǎn)效率高、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。
3 發(fā)展趨勢(shì)及前景
分離作為生產(chǎn)中重要的后處理工序，對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量有著顯著的影響，而分離機(jī)械的性能又直接控制著分離效果的優(yōu)劣，因此世界各國(guó)對(duì)分離機(jī)械的研究從未中止過(guò)。目前，隨著能源、資源的日趨枯竭，環(huán)境的惡化，新行業(yè)的崛起，這都要求分離機(jī)械向高分離精度、節(jié)能方向發(fā)展，同時(shí)也為分離機(jī)械的發(fā)展提供了極大的機(jī)遇，促使分離機(jī)械有了進(jìn)一步的、更為廣闊的發(fā)展前景。
3.1 提高技術(shù)參數(shù)研制新機(jī)型新材料
為了提高分離機(jī)械的性能、強(qiáng)度、剛度、耐磨性和抗腐蝕性，眾多新材料不斷涌現(xiàn)。成都天保公司研制了一種用于制作離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓的強(qiáng)度高、耐腐蝕性好、材質(zhì)穩(wěn)定不變形并有良好加工性能的雙相不銹鋼。并申請(qǐng)了轉(zhuǎn)鼓制作方法發(fā)明專利，克服了鍛造和焊接的工藝缺陷，制作難度低，轉(zhuǎn)鼓整體成形好，內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)致密，變形量小，穩(wěn)定性好，對(duì)國(guó)產(chǎn)臥螺離心機(jī)的大型化作出了貢獻(xiàn)。德國(guó)Wischnouskii等研制的分離機(jī)轉(zhuǎn)鼓新材料，具有強(qiáng)度高、塑性和耐腐蝕性好的特點(diǎn)。這些材料用在諸如轉(zhuǎn)鼓等回轉(zhuǎn)件的制造上，可以在提高分離效果的同時(shí)，減輕重量，從而降低能耗。近年國(guó)內(nèi)對(duì)分離機(jī)械的易損件，包括機(jī)殼、刮刀、螺旋葉片、出料腔等進(jìn)行表面改性使用新型材料，延長(zhǎng)其壽命，減輕維修工作量，節(jié)約維修費(fèi)用。
當(dāng)下，工業(yè)大型化的進(jìn)程已越來(lái)越迫切，同時(shí)，出于提高設(shè)備工作效率、實(shí)現(xiàn)制品更高純度及節(jié)能的目的，越來(lái)越多的高參數(shù)大規(guī)格機(jī)型逐步面世。如德國(guó)BHS公司推出的轉(zhuǎn)鼓直徑為2m、過(guò)濾面積為7.68㎡的轉(zhuǎn)鼓加壓過(guò)濾機(jī)。意大利Pieralisi公司推出的長(zhǎng)徑比5.12、轉(zhuǎn)速3360r/min、分離因數(shù)2950、處理能力55000L/h的臥螺離心機(jī)。德國(guó)KMPTAG-G1公司推出的轉(zhuǎn)鼓直徑1.8m、轉(zhuǎn)鼓長(zhǎng)度1.25m、轉(zhuǎn)鼓容積1350L、過(guò)濾面積7.07㎡、分離因數(shù)710、轉(zhuǎn)速840r/min的刮刀卸料離心機(jī)等。
在提高參數(shù)的同時(shí)，世界各國(guó)也不斷開(kāi)發(fā)新結(jié)構(gòu)機(jī)型。德國(guó)Westfalia公司的DiscDecanter，它首次在臥螺離心機(jī)中融合了碟式分離機(jī)技術(shù)。通過(guò)在臥螺離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓液相出口前放置碟片，有效地將臥螺離心機(jī)和碟式分離機(jī)各自的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合在一臺(tái)機(jī)器中。碟片給液相提供了額外的、高效的二次澄清；同時(shí)殘留在液相中的超細(xì)顆粒得以進(jìn)一步被分離，然后返回到臥螺離心機(jī)中，與固體物質(zhì)一起排出。這種結(jié)構(gòu)的離心機(jī)，使分離效果變得更好，有效地減少了沉降面積，從而降低了空間需求與設(shè)備成本。國(guó)內(nèi)成都天保公司通過(guò)對(duì)真空轉(zhuǎn)鼓過(guò)濾機(jī)母液與洗后液分離、吹風(fēng)卸料、主傳動(dòng)系統(tǒng)構(gòu)造和錯(cuò)氣頭密封等關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行改造，解決了困擾純堿行業(yè)幾十年的一些技術(shù)難題。隨著材料技術(shù)的發(fā)展、真空技術(shù)的進(jìn)步，新型帶式真空過(guò)濾機(jī)成為用于純堿生產(chǎn)的新型過(guò)濾裝置。在歐洲的純堿廠，在上世紀(jì)末或更早時(shí)間水平帶式真空過(guò)濾機(jī)成為重堿過(guò)濾的主要設(shè)備。國(guó)內(nèi)自上世紀(jì)80年代開(kāi)始研究設(shè)計(jì)水平帶式真空過(guò)濾機(jī)，形成獨(dú)具特點(diǎn)的國(guó)產(chǎn)機(jī)型，達(dá)到了一定的技術(shù)水平。大連化工公司引進(jìn)產(chǎn)自意大利的真空帶式過(guò)濾機(jī)，于2009年10月開(kāi)車成功，并進(jìn)行改進(jìn)，取得了好的效果。
3.2 多功能復(fù)合機(jī)型與成套系統(tǒng)新式產(chǎn)品問(wèn)世
隨著分離機(jī)械向大型化發(fā)展，如何用小的能耗提高其濾餅的脫水效果得到干的濾餅，或?yàn)楹罄m(xù)的干燥工藝節(jié)能，已變得十分必要。各種組合機(jī)和專用機(jī)的問(wèn)世一定程度上解決了這一問(wèn)題。例如，帶壓榨隔膜的箱式壓濾機(jī)增加干燥單元，采用機(jī)械壓榨力脫液，可以使加壓過(guò)濾后的濾餅更干，比直接干燥脫液大大節(jié)能，同時(shí)增加干燥單元，使濾餅在一個(gè)流程中達(dá)到工藝要求的干度。英國(guó)Euroby公司推出的CentriDry離心機(jī)，它將離心脫水和熱烘干技術(shù)集合在一臺(tái)機(jī)器上。上海離心機(jī)械研究所研制了新一代污泥脫水（濃縮脫水一體）高干度離心機(jī)LW530×2270NY成套設(shè)備，采用國(guó)際先進(jìn)水平的大長(zhǎng)徑比、高轉(zhuǎn)速、液壓小差速系統(tǒng)，差速根據(jù)負(fù)載自動(dòng)反饋調(diào)節(jié)，推料功率自動(dòng)補(bǔ)償使污泥得到雙向擠壓從而得到更高的干度。該成套設(shè)備與臥螺離心機(jī)和帶式壓濾脫水機(jī)相比，無(wú)論是在性能上還是在處理能力上，都遠(yuǎn)高于該廠的這兩種機(jī)型，藥耗和電耗也有不同程度降低，其性價(jià)比優(yōu)于兩種機(jī)型。天保公司將過(guò)濾機(jī)與活塞推料離心機(jī)組合使用，在大幅度降低重物料鹽份、水份的同時(shí)，無(wú)須在過(guò)濾工序添加助濾劑，對(duì)節(jié)能降耗、增產(chǎn)增收帶來(lái)巨大效益，一座年產(chǎn)30萬(wàn)噸的純堿企業(yè)，一年可節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤1.35萬(wàn)噸，可減少?gòu)U液排放量1.5萬(wàn)噸，其技術(shù)工藝達(dá)到了國(guó)內(nèi)領(lǐng)先、國(guó)際先進(jìn)水平。該公司研發(fā)的大直徑自身返堿蒸汽煅燒爐，與國(guó)內(nèi)外同類產(chǎn)品相比也具有明顯的節(jié)能降耗效果。天保公司還將臥螺離心機(jī)做成撬裝式集成或車載式移動(dòng)成套系統(tǒng)，集成臥螺離心機(jī)、進(jìn)料泵、絮凝劑制備及稀釋系統(tǒng)、干泥輸送系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、電線和管道等脫水處理需要的所有設(shè)備，減少安裝時(shí)間，節(jié)省工程費(fèi)用，減少設(shè)備占用空間，方便運(yùn)輸，應(yīng)用于分散式脫水處理或者臨時(shí)脫水項(xiàng)目。
3.3 設(shè)計(jì)研究方法的進(jìn)步
進(jìn)入新世紀(jì)后，節(jié)能、環(huán)保、高效成為新時(shí)期對(duì)分離機(jī)械的新要求。這一要求不僅僅體現(xiàn)在機(jī)器設(shè)備上，也體現(xiàn)在其設(shè)計(jì)研究、制造等過(guò)程中。
隨著客戶要求的多元化與個(gè)性化，分離機(jī)械更新?lián)Q代速度變得越來(lái)越快，從設(shè)計(jì)到投放市場(chǎng)的周期也變得越來(lái)越短，傳統(tǒng)二維設(shè)計(jì)的局限性越顯突出。二維設(shè)計(jì)時(shí)，通過(guò)繪制多個(gè)視圖來(lái)體現(xiàn)三維特征，以固定尺寸定義幾何要素，修改時(shí)，必須重畫線條，而設(shè)計(jì)過(guò)程中不可避免地要進(jìn)行多次修改。大強(qiáng)度的重復(fù)勞動(dòng)，不僅增加了設(shè)計(jì)難度，也延長(zhǎng)了設(shè)計(jì)周期。三維實(shí)體設(shè)計(jì)以立體三維模型，實(shí)現(xiàn)形狀、尺寸及裝配關(guān)系的完整與準(zhǔn)確，在設(shè)計(jì)階段可視地進(jìn)行干涉檢測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)各零部件間裝配關(guān)系是否合理，進(jìn)行實(shí)時(shí)修改，為實(shí)物的制作及裝配提供一切必要的準(zhǔn)備，降低了設(shè)計(jì)和加工制造難度。同時(shí)，還可以應(yīng)用完成的模型與其他分析軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，進(jìn)一步進(jìn)行強(qiáng)度剛度等分析和優(yōu)化設(shè)計(jì)。由三維模型而生成工程圖，保證形狀尺寸準(zhǔn)確無(wú)誤，盡可能地避免了繪圖錯(cuò)誤，將由圖紙錯(cuò)誤而造成的經(jīng)濟(jì)損失降低。由于三維實(shí)體設(shè)計(jì)能夠直觀地反映設(shè)計(jì)方案，在設(shè)計(jì)水平、設(shè)計(jì)效率、產(chǎn)品質(zhì)量等方面有重大提升，目前國(guó)內(nèi)主要分離機(jī)械廠家都已實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)三維化，而且在不遠(yuǎn)的將來(lái)，三維實(shí)體設(shè)計(jì)會(huì)完全替代傳統(tǒng)二維設(shè)計(jì)。
強(qiáng)度剛度設(shè)計(jì)是分離機(jī)械設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容。有限元法不受構(gòu)件幾何形狀的約束，能直接對(duì)各個(gè)部位進(jìn)行詳細(xì)計(jì)算。被科研機(jī)構(gòu)和大專院校采用，可以解決隨著分離機(jī)械單機(jī)生產(chǎn)能力和分離因數(shù)的提高，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的強(qiáng)度、變形和振動(dòng)等問(wèn)題。用傳統(tǒng)方法很難準(zhǔn)確計(jì)算出如轉(zhuǎn)鼓之類復(fù)雜的高速回轉(zhuǎn)件的應(yīng)力應(yīng)變，需要對(duì)回轉(zhuǎn)件結(jié)構(gòu)做較大簡(jiǎn)化，得到的計(jì)算結(jié)果與實(shí)際差異較大。為能保證其安全運(yùn)行，往往加大保險(xiǎn)系數(shù)，使設(shè)計(jì)強(qiáng)度過(guò)大而造成浪費(fèi)。盡管如此，仍然經(jīng)常因設(shè)計(jì)強(qiáng)度不合理而引起應(yīng)力集中，使其破壞甚至造成事故。用有限元法能夠得到與實(shí)際情況比較相近的結(jié)果，能夠直觀的顯示出轉(zhuǎn)動(dòng)部件各個(gè)部位的應(yīng)力分布，使其結(jié)構(gòu)能得到優(yōu)化，得到制造成本和機(jī)器性能的平衡。四川大學(xué)與成都天保公司聯(lián)合，通過(guò)對(duì)大長(zhǎng)徑比臥螺離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓系進(jìn)行有限元分析，實(shí)現(xiàn)了離心機(jī)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化。
3.4 對(duì)分離條件的智能化響應(yīng)
工業(yè)生產(chǎn)中，進(jìn)入機(jī)器進(jìn)行分離操作的物料，其各組分含量不可能一直保持不變，每次進(jìn)料組分的含量發(fā)生改變時(shí)，就需要機(jī)器停機(jī)，進(jìn)行調(diào)整。而現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)，一般是一個(gè)整體的流程，一旦其中某個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)中止，則整個(gè)流程都會(huì)被迫停滯，造成時(shí)間和金錢的浪費(fèi)。因此，要求工作中的機(jī)器在不影響生產(chǎn)的前提下，具備能自動(dòng)適應(yīng)進(jìn)料含量改變的能力。目前國(guó)外已在此方面有所進(jìn)展。例如：德國(guó)Westfalia公司開(kāi)發(fā)的VariPond系統(tǒng)，它能在運(yùn)行中改變離心機(jī)液池深度，從而在進(jìn)料改變時(shí)，也能保證恒定的排放濃度，而以往則是需要停機(jī)進(jìn)行調(diào)整。意大利Pieralisi公司開(kāi)發(fā)的離心機(jī)可移動(dòng)投料系統(tǒng)和Rotovariator差速自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。前者可以實(shí)現(xiàn)隨時(shí)調(diào)整投泥點(diǎn)的位置，在相當(dāng)大的范圍內(nèi)調(diào)整進(jìn)料在離心機(jī)內(nèi)的停留時(shí)間，從而得到優(yōu)秀的脫水效果，并節(jié)省絮凝劑的投加量以及電耗；后者可以根據(jù)離心機(jī)內(nèi)的扭矩值的設(shè)定和變化，來(lái)調(diào)整離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓和螺旋的差轉(zhuǎn)速，從而確保出泥含固率始終保持在設(shè)定值。國(guó)內(nèi)汾礦集團(tuán)洗煤廠對(duì)離心機(jī)進(jìn)行了計(jì)算機(jī)控制研究；湖南大學(xué)進(jìn)行了智能離心機(jī)通用開(kāi)發(fā)平臺(tái)的研究與實(shí)現(xiàn)。山東?；鹃_(kāi)發(fā)了純堿裝置先進(jìn)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化控制和優(yōu)化生產(chǎn)，解決了常規(guī)控制中不易解決的多種難題，在能滿足人們對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的安全、高效、優(yōu)質(zhì)和低耗的要求，取得了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。但是，相較于國(guó)外，國(guó)內(nèi)在此領(lǐng)域做出的研究還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，而未來(lái)的分離機(jī)械勢(shì)必應(yīng)對(duì)分離條件具有智能化響應(yīng)、具有自動(dòng)適應(yīng)分離條件改變的能力，因此急待國(guó)內(nèi)的企業(yè)和學(xué)者在此領(lǐng)域做出更大努力才行。
4 結(jié)束語(yǔ)
目前，基本上各種行業(yè)都存在固液分離的工業(yè)要求，并且許多行業(yè)在工藝中存在固液分離困難、效率低、能耗高、效果差的難題。必須選用效率高、能耗少、噪音低、自動(dòng)化程度高的固液分離設(shè)備，才能滿足當(dāng)前發(fā)展的需要。因此，需要在分離機(jī)械的基礎(chǔ)理論研究上加大投入，從客戶需求出發(fā)，提供個(gè)性化解決方案。同時(shí)重視產(chǎn)品的工業(yè)設(shè)計(jì)和可靠性設(shè)計(jì)，不斷開(kāi)發(fā)新機(jī)型和新材料，發(fā)展多功能集成化、大型化、專業(yè)化和自動(dòng)化的產(chǎn)品。隨著技術(shù)的發(fā)展，分離機(jī)械的研制技術(shù)將更科學(xué)、運(yùn)行更可靠、更能滿足不同行業(yè)的分離要求。
