Thiết bị máy ly tâm gạt: Tối ưu hóa hiệu suất

Khi vận hành thiết bị ly tâm phân tách (decanter centrifuge) tại cơ sở của bạn, bạn hoàn toàn có thể khẳng định đây là một thiết bị công nghệ chất lượng cao. Rất có thể, máy ly tâm phân tách sẽ là thành phần quan trọng nhất trong quy trình kiểm soát chất rắn của bạn, bất kể quy trình đó được áp dụng trong lĩnh vực xử lý nước thải, chế biến hóa chất hay sản xuất thực phẩm. Tuy nhiên, cần lưu ý rằng ngay cả những thiết bị tốt nhất cũng có thể mất đi vùng vận hành tối ưu. Có thể là phần xả chất rắn đang trở nên ẩm hơn một chút, mức tiêu thụ điện năng đang tăng lên, hoặc toàn bộ quy trình đơn giản là chưa đạt hiệu suất cao enough. Dẫu vậy, vẫn có tin vui: trong hầu hết các trường hợp, việc khắc phục các vấn đề này không phụ thuộc vào việc mua mới một thiết bị. Thay vào đó, có thể chỉ cần điều chỉnh một số thông số trong quy trình vận hành và chú ý kỹ lưỡng hơn đến các chi tiết vận hành. Với hơn ba thập kỷ kinh nghiệm trong việc thiết kế, chế tạo và phát triển các thiết bị này, đội ngũ chuyên gia tại Huada hoàn toàn đủ tư cách để đưa ra các khuyến nghị nhằm nâng cao hiệu suất hoạt động của thiết bị ly tâm phân tách (decanter centrifuge) của bạn. Trong bài viết này, chúng tôi mong muốn hướng dẫn bạn cách cải thiện hiệu suất thiết bị nhằm đạt được hiệu quả vận hành tối ưu.

Chất lượng đầu vào: Chất lượng vào, chất lượng ra

Chất lượng đầu vào ảnh hưởng lớn nhất đến hiệu suất của máy ly tâm. Việc cấp đầu vào kém chất lượng vào máy ly tâm sẽ dẫn đến hiệu suất hoạt động thấp, ngay cả khi sử dụng công nghệ tiên tiến nhất hiện nay. Mọi thứ đều bắt đầu từ loại đầu vào bạn đưa vào máy ly tâm.

Đầu tiên, cần xem xét tốc độ cấp liệu. Nếu để bơm hoạt động quá tải, máy sẽ không có đủ thời gian để thực hiện nhiệm vụ của mình. Nếu thời gian dành cho quá trình tách nước khỏi pha rắn quá ngắn, bạn thậm chí có thể mất một phần pha rắn ở đầu ra pha lỏng. Ngược lại, việc cấp liệu quá chậm sẽ dẫn đến việc sử dụng không hiệu quả công suất thiết kế của máy. Do đó, tốt nhất nên duy trì tốc độ cấp liệu sao cho máy vận hành ở công suất tối ưu mà không bị quá tải.

Kiểm tra độ đồng nhất của dòng cấp liệu. Nếu ở bất kỳ thời điểm nào độ đặc của bùn cấp liệu quá thấp, máy sẽ gây khó khăn cho bạn. Máy ly tâm kiểu gạt (decanter) vẫn hoạt động bình thường và đáp ứng được các kết quả hiệu suất như mong đợi. Tuy nhiên, trong trường hợp này, máy có thể tự điều chỉnh kiểm soát mô-men xoắn, dẫn đến hiệu quả tách kém. Nếu có thể, hãy sử dụng một bơm tốt để đồng nhất vật liệu. Bơm là một giải pháp nâng cao hiệu suất rẻ và dễ triển khai — hãy tận dụng nó. Duy trì vận tốc và lưu lượng cấp liệu ổn định để đạt được kết quả tốt hơn nữa.

Điều chỉnh tốc độ chênh lệch

Hãy xem tốc độ chênh lệch như trái tim của máy ly tâm kiểu gạt (decanter). Thông số này mô tả sự chênh lệch tốc độ giữa thân máy (bowl) và trục vít đẩy (scroll). Nó xác định tốc độ di chuyển của pha rắn trong máy cũng như mức độ khô của pha rắn sau khi tách. Việc ưu tiên thiết lập thông số này là hết sức quan trọng.

Khi tốc độ chênh lệch tăng lên, phần vít xoáy sẽ quay nhanh hơn nhiều so với phần thân máy (bowl), từ đó đẩy phần rắn đi nhanh hơn đáng kể. Mặc dù điều này có vẻ hấp dẫn do năng suất đầu ra tăng, nhưng vì phần rắn di chuyển nhanh hơn trong máy, nên thực tế chúng sẽ bắt đầu rời khỏi máy ở trạng thái ẩm hơn nhiều. Điều này tương tự như việc đẩy vội một người qua cửa ra mà không cho họ cơ hội thu dọn đồ đạc của mình. Khi tốc độ chênh lệch giảm xuống, phần rắn sẽ di chuyển chậm hơn nhiều trong máy. Thậm chí, ở một mức độ nhất định, chúng có thể trở nên khô hơn; tuy nhiên, chúng cũng có thể bắt đầu tích tụ đến mức phần vít xoáy bị quá tải vật liệu, dẫn đến mô-men xoắn vượt mức có thể gây ngừng hoạt động (stall) máy. Mục tiêu trong trường hợp này là tìm ra điểm tối ưu (điểm 'ngọt'). Hầu hết các máy ly tâm kiểu gạt (decanter centrifuge) đều đi kèm sách hướng dẫn sử dụng do nhà sản xuất cung cấp với các khuyến nghị cụ thể; do đó, cách tốt nhất là bắt đầu từ những khuyến nghị đó và sau đó tiến hành điều chỉnh nhỏ dần. Hãy theo dõi sát cả hai thông số: mô-men xoắn và độ khô của bã (cake); sự khác biệt giữa các giá trị có thể rất nhỏ, nhưng lại có tác động cực kỳ lớn.

Tối ưu hóa Tốc độ Bát và Lực G

Bạn cũng có thể điều khiển tốc độ quay của bát. Lực G, tức là lực tách thực tế, tăng theo bình phương của tốc độ. Do đó, một thay đổi nhỏ về số vòng quay mỗi phút (RPM) của bát có thể cải thiện đáng kể hiệu suất của máy tách.

Thông thường, lực G tăng lên sẽ dẫn đến độ khô của chất rắn cao hơn và độ đục của pha lỏng thấp hơn. Tuy nhiên, nhược điểm là càng sử dụng máy tách nhiều thì chi phí vận hành và bảo trì càng tăng; tốc độ quay cao hơn sẽ đòi hỏi thay thế bạc đạn thường xuyên hơn, v.v. Ngoài ra, tải có thể trở nên quá mức tùy thuộc vào loại vật liệu đang được tách. Ví dụ, nếu bạn đang xử lý các vật liệu dễ tách nước, bạn có thể tăng tốc độ quay ở một mức độ nhất định nhằm cải thiện hiệu quả tách mà vẫn tiết kiệm năng lượng. Do đó, mục tiêu quan trọng nhất là đảm bảo sự cân bằng phù hợp giữa lực G và yêu cầu công việc tách. Trong các nhiệm vụ tách khó như bùn hoặc tách các hạt mịn, cần áp dụng lực G cao hơn; trong khi ở các nhiệm vụ tách thô hơn, lực G thấp hơn là đủ. Giải pháp thích hợp nhất để đạt được sự cân bằng này trên thiết bị ly tâm gạt liên tục của bạn là lắp đặt bộ biến tần (VFD), đồng thời giúp tránh tình trạng thiết bị xử lý bị khai thác dưới công suất thiết kế.

Thiết lập chiều sâu hồ chứa

Cài đặt này thường bị bỏ qua nhiều lần, nhưng lại ảnh hưởng rất lớn đến hiệu suất hoạt động. Độ sâu của vùng chứa (pond depth) là lượng chất lỏng có trong lòng phễu ly tâm. Bạn điều chỉnh độ sâu này bằng cách thay đổi kích thước các tấm chắn (weir plates) hoặc đập ngăn tại đầu xả chất lỏng.

Một vùng chứa sâu hơn sẽ giữ các chất rắn trong chất lỏng lâu hơn trong quá trình vận chuyển dọc theo lòng phễu, nhờ đó các chất rắn có thêm thời gian để lắng xuống, có thể dẫn đến chất lỏng trong hơn. Tuy nhiên, các chất rắn cũng phải di chuyển qua vùng chứa dài hơn, nên có thể ra ngoài ở trạng thái ẩm hơn. Ngược lại, một vùng chứa nông hơn nghĩa là các chất rắn sớm tiếp xúc với vùng khô (drying beach), từ đó tạo thành bã (cake) khô hơn; tuy nhiên, chất lỏng thu được có thể đục hơn do các chất rắn chỉ đi qua một đoạn ngắn trên vùng khô. Nếu mục tiêu của bạn là đạt được chất lỏng trong nhất có thể, hãy chọn vùng chứa sâu hơn. Nếu mục tiêu là thu được chất rắn khô nhất có thể và không quá quan tâm đến độ trong của chất lỏng, hãy chọn vùng chứa nông hơn. Việc xác định giá trị tối ưu đòi hỏi một số lần thử nghiệm và điều chỉnh, vì vậy hãy tiến hành thực nghiệm với vật liệu cụ thể của bạn.

Kiểm tra và Bảo trì Các Bộ phận Bị Mài Mòn

Hiệu suất sẽ suy giảm ngay cả khi các thông số được điều chỉnh hoàn hảo, nếu máy đã bị mài mòn. Hiện tượng hao mòn các bộ phận của thiết bị ly tâm dạng phễu (decanter centrifuge) đặc biệt đúng với lớp lót lòng phễu (bowl liners) và các cánh xoắn (scroll flights) – nếu thiết bị của bạn có các bộ phận này. Theo thời gian, những bộ phận này bị mài mòn do tiếp xúc với các vật liệu mài mòn. Khi các cánh xoắn bị mài mòn, khả năng vận chuyển chất rắn của chúng sẽ kém hiệu quả hơn. Điều này có thể dẫn đến hiện tượng dao động lưu lượng (surging) và việc xả bã (cake discharge) kém.

Việc kiểm tra có thể được thực hiện trực tiếp trên máy và mang lại lợi ích rất lớn. Hãy đảm bảo định kỳ ngừng vận hành máy để kiểm tra bên trong. Kiểm tra khe hở giữa phần xoắn (scroll) và lòng phễu (bowl). Nếu khe hở quá lớn, đã đến lúc sửa chữa hoặc thay thế các bộ phận tương ứng. Quan sát dấu hiệu mài mòn trên các ổ bi băng tải (conveyor bearings) và lên kế hoạch bảo trì phù hợp với thời gian dừng sản xuất đã lên lịch, nhằm tránh các sự cố bất ngờ giữa ca sản xuất. Phần lớn môi trường làm việc khắc nghiệt đòi hỏi phải chủ động phát hiện và xử lý kịp thời hiện tượng mài mòn trong công tác bảo trì.

Tối ưu Hóa Polymer và Chất Keo Tụ

Khi được tối ưu hóa đúng cách, việc sử dụng polymer hoặc chất keo tụ có thể nâng cao đáng kể hiệu suất trong các quy trình tách nước. Cụ thể, việc áp dụng polymer hoặc chất keo tụ có thể giúp giải quyết vấn đề các hạt mịn vẫn lơ lửng trong dòng nước thải, cũng như giải quyết vấn đề bùn đặc.

Tùy thuộc vào yêu cầu cụ thể của bạn, việc bổ sung lượng polymer hoặc chất keo tụ tối ưu có thể giúp bạn tránh lãng phí hóa chất, bên cạnh những lợi ích đã nêu trước đó như loại bỏ các hạt mịn, làm đặc bùn và làm trong nước thải. Trong một số trường hợp, polymer hoặc chất keo tụ phải được trộn đều kỹ lưỡng trước khi đưa bùn vào máy ly tâm; do đó, thường được khuyến nghị sử dụng một phương pháp tạo nhiễu để đáp ứng yêu cầu trộn này. Các thử nghiệm bình thủy tinh đơn giản có thể được thực hiện để kiểm tra và xác định nồng độ tối ưu của polymer hoặc chất keo tụ nhằm đạt được kết quả cải thiện đối với nước thải và phần bã rắn (cake solids) từ máy ly tâm. Chúng tôi khuyến nghị bạn bắt đầu thực hiện các thử nghiệm này để tối ưu hóa nồng độ polymer hoặc chất keo tụ trong phần bã rắn của bạn.

Giám sát và ghi nhật ký dữ liệu

Mặc dù có thể cải tiến một quy trình mà không cần đo lường, nhưng điều này rất khó xảy ra. Ví dụ, nếu máy ly tâm phân tách (decanter centrifuge) của bạn được trang bị hệ thống điều khiển cho phép ghi dữ liệu, thì bạn nên sử dụng tính năng này. Nếu chưa có, có thể cần bổ sung một số thiết bị ghi cơ bản hoặc thiết bị đo lường. Chẳng hạn, việc ghi lại và theo dõi các thông số như lưu lượng đầu vào, hàm lượng chất rắn trong đầu vào, mô-men xoắn, tốc độ chênh lệch và công suất tiêu thụ là rất hữu ích.

Dữ liệu, khi được thu thập trong một khoảng thời gian, thường sẽ cho thấy những xu hướng nhất định. Ví dụ, liệu mô-men xoắn có tăng đột ngột mỗi khi nhân viên rời đi ăn trưa hay không? Nếu đúng như vậy, điều này có thể gợi ý về khả năng thay đổi thành phần đầu vào. Hoặc độ khô của bã (cake) có giảm khi nhiệt độ xuống dưới một ngưỡng nhất định hay không? Việc nắm rõ những mối liên hệ như vậy sẽ giúp bạn chẩn đoán sự cố và cải thiện quy trình. Đúng là các máy móc hiện đại thường có thể đề xuất các thông số cài đặt tối ưu, nhờ đó hoạt động thông minh hơn. Tuy nhiên, chúng ta cũng không nên quên rằng ngay cả một cuốn sổ nhật ký — nơi người vận hành ghi chép các dữ liệu quan trọng — cũng có thể trở thành kho báu quý giá cho việc tối ưu hóa quy trình.

Kết Luận

Tối ưu hóa hiệu suất của máy ly tâm phân tách (decanter centrifuge) không phải là một phép màu, mà là sự hiểu biết về những chi tiết nhỏ và cơ chế vận hành bên trong của thiết bị. Hãy tập trung vào việc đảm bảo dòng cấp liệu ổn định, điều chỉnh tốc độ quay của lòng máng (bowl) và tốc độ chênh lệch (differential speed) phù hợp với đặc tính vật liệu xử lý. Điều chỉnh độ sâu vùng lắng (pond depth) tùy theo độ khô của cặn rắn và độ trong của pha lỏng mà bạn yêu cầu. Trong trường hợp sử dụng các hóa chất nhất định, hãy đảm bảo liều lượng đưa vào là phù hợp. Cuối cùng nhưng quan trọng nhất, cần thực hiện bảo trì thiết bị một cách định kỳ và đầy đủ. Một cách thành thật mà nói, những việc nhỏ, dễ kiểm soát này lại chính là những yếu tố nằm trong tầm tay bạn để chủ động duy trì hiệu quả hoạt động của máy ly tâm phân tách. Bằng cách thực hiện những biện pháp trên, bạn sẽ giảm được chi phí vận hành đồng thời đạt được kết quả tách biệt mong muốn trong quy trình của mình. Các thiết bị như Huada được thiết kế dựa trên kinh nghiệm dày dặn của các kỹ sư qua nhiều thập kỷ nhằm đảm bảo hiệu năng vận hành cao. Tuy nhiên, việc tối ưu hóa vẫn hoàn toàn phụ thuộc vào bạn.