Skjermskruesentrifuge: Hvordan forbedrer den prosesshastigheten?

Det kontinuerlige filtreringsprinsippet som endrer kapasitetslikningen

En skjermormsentrifuge virker på et grunnleggende annet prinsipp enn avsetningsbaserte sentrifuger. I stedet for å stole på tyngdekraft eller sentrifugalkraft for å avsette faste partikler gjennom en væskepool, presser skjermormen faste partikler over en sylindrisk skjerm mens væsken renner gjennom skjermåpningene. Denne kontinuerlige, positivt forskyvende handlingen betyr at maskinen ikke venter på at faste partikler skal settes seg – den transporterer dem aktivt gjennom separasjonsområdet. Resultatet er en kapasitet som kan være to til tre ganger høyere enn en dekanter av tilsvarende størrelse som behandler samme fritt drenerende krystallslam.

Kompromisset i skjermutformingen som avgjør den praktiske hastighetsgrensen

Skjermen er den hastighetsbegrensende komponenten i en skjermvormsentrifuge. Væske må passere gjennom åpningene i skjermen, og den totale åpne arealet bestemmer den maksimale hydrauliske kapasiteten. En skjerm med spalter på 0,10 millimeter produserer en svært klar filtrat, men begrenser strømmen. En skjerm med spalter på 0,25 millimeter tillater 30 til 50 prosent mer væske gjennom, men lar mer fine faste partikler slippe gjennom sammen med filtratet .

Den praktiske hastigheten til en skjermskruesentrifuge – altså den tilførselshastigheten den kan opprettholde uten overbelastning eller for mye faststofftransport – er direkte avhengig av valg av skjerm. En fabrikk som behandler natriumsulfatkristaller fant ut at bytte fra en skjerm med spalter på 0,15 millimeter til en skjerm med spalter på 0,20 millimeter økte den bærekraftige tilførselshastigheten med 38 prosent. Klareheten i filtratet sank litt, men den nedstrøms plasserte krystallisatoren kunne håndtere de ekstra fine partiklene uten problemer. Forbedringen av prosesshastigheten kom ikke fra å kjøre maskinen raskere, men fra å justere skjermen til den nedstrøms toleransen for faststofftransport.

Skjermblindering er en annen faktor som begrenser vedvarende hastighet. Når fine faste partikler setter seg fast i åpningene i skjermen, reduseres den åpne arealet, og maskinen overfylles. Beste forsvar mot blindering er en skjerm med en kiletråd-konstruksjon, der spaltene utvides innover slik at partikler kan passere gjennom i stedet for å bli klemt fast. Anlegg som behandler klissete eller lett hygroskopiske materialer installerer ofte et skjermvaskesystem som periodisk sprøyter vaskeløsning gjennom skjermen fra utsiden for å fjerne fastsittende partikler.

Skruens geometri som styrer transporthastigheten og tørketiden

Inne i skjermskruen gjør skruen mer enn å bevege faste stoffer – den kontrollerer også hvor lenge de faste stoffene forblir i kontakt med skjermen og hvor mye mekanisk trykk som påføres kaken. En enkeltskru med liten stigning holder faste stoffer på skjermen lengre, noe som gir en tørrere kake, men begrenser volumetrisk gjennomstrømning. En dobbeltskru med mer aggressiv stigning kan nesten doble kapasiteten for håndtering av faste stoffer, selv om kaken vanligvis blir våttere. .

Valget av skruens geometri representerer en avsiktlig avveining mellom prosesshastighet og kakekvalitet. En anlegg som trenger en tørr kake for videre håndtering – for eksempel en roterende tørker med en spesifikk fuktnivågrense – kan velge enkeltskruen og akseptere lavere gjennomstrømning. Et anlegg der kaken går direkte til en beholder for videre behandling kan velge dobbeltskruen for å maksimere linjehastigheten.

Noen nyere design av skrueskiveapparater inneholder skruer med variabel stigning som starter med en tett stigning ved inntaksenden for å maksimere vannavskillning og overgår til en bredere stigning ved utgangsenden for å akselerere utgangen av faste stoffer. Denne variable geometrien gjør at maskinen kan oppnå både god vannavskillning og høy gjennomstrømning på samme inntak. Mekanisk kompleksitet er høyere, men prosesshastighetsgevinstene kan være betydelige.

Fôrfordeling som den oversette kapasitetsheisen

Hvordan slammet kommer inn i skrueskiveapparatet avgjør om hele skjermbredden utfører nyttig arbeid. En ujevn fôrfordeling oversvømmer én del av skjermen mens en annen del blir underlastet. Resultatet er en maskin som opererer ved 60–70 prosent av sin virkelige kapasitet, med dårlig filtratklarhet på den overlastede delen og ubrukt skjermbredde andre steder .

Riktig fordeling av tilførsel krever en tilførselsfordeler som sprenger slammet jevnt over hele bredden av skjermet. Noen maskiner bruker en roterende kjegle som kaster slammet utover i et jevnt mønster. Andre bruker en stasjonær fordelerskive med nøyaktig utformede brytere. Fordeleren må også håndtere variasjoner i tilførselskonsentrasjon – en plutselig økning i faststoffinnholdet skal ikke føre til at fordeleren tettes til eller sender en konsentrert strøm til én del av skjermet.

En anlegg i Hebei som behandler kaliumsulfat oppgraderte tilførselsfordeleren sin fra en enkel rørtilførsel til en roterende kjeglekonstruksjon. Den bærekraftige tilførselshastigheten økte med 22 prosent uten andre endringer på maskinen. Forbedringen kom utelukkende fra bedre utnyttelse av den tilgjengelige skjermearealet.

Foruttykking og tilførselskonsentrasjonen som frigjør full hastighet

Skjermvormsentrifuger fungerer best når konsentrasjonen av faste stoffer i tilførselen er over en viss terskel – vanligvis 40–60 prosent faste stoffer vektmessig . Under denne rekkevidden overbelaster væskevolumet hydraulisk kapasitet til skjermen, og maskinen oversvømmes før den når sitt maksimale kapasitetsnivå for håndtering av faste stoffer.

Foruttykkning av tilførselen – ved bruk av et avsettningstank, en hydrocyklon eller en liten dekanter – kan øke konsentrasjonen av faste stoffer til det optimale området og frigjøre skjermvormsentrifugens fulle hastighetskapasitet. En kjemisk fabrikk i Jiangsu som behandler ammoniumsulfat installerte en liten hydrocyklon foran sin skjermvormsentrifuge. Hydrocyklonen økte konsentrasjonen av faste stoffer i tilførselen fra 32 til 48 prosent. Den bærekraftige tilførselshastigheten til skjermvormsentrifugen økte med 65 prosent, og klarheten i filtratet forbedret seg fordi skjermen ikke lenger ble overbelastet av væskevolum.

Forstørkelsessteget før selve prosessen legger til utstyr og øker kompleksiteten, men økningen i produksjonskapasitet rettferdiggjør ofte investeringen. For anlegg der skjermskrue-sentrifugen er flaskehalsen, kan forstørkelse være den mest kostnadseffektive måten å øke linjehastigheten på.

Produsenter med omfattende erfaring med skjermskrue-sentrifuger, som Huada, tilbyr applikasjonsingeniørtjenester for å hjelpe brukere med å velge riktig skjerm, skrugeommetri og strategi for tilførsel av materiale til deres spesifikke materiale. Fartsgvinster fra riktig konfigurasjon kan være betydelige, men de krever en systematisk tilnærming til optimalisering av hele separasjonssystemet, ikke bare sentrifugen selv.