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.

Р ис.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.

Производительность центрифуги ОГШ по суспензии, м³/с:

где d — минимальный диаметр осаждаемых в роторе частиц, м; r_ср = r_рт – 0,5h — средний радиус потока жидкости в роторе, м; r_рт — максимальный радиус ротора, м; h — глубина потока жидкости в роторе, м; ω_р — угловая скорость ротора, рад/с; l₀ — длина зоны осаждения, м; _т и _ж — плотность твердой и жидкой фаз, кг/м³; μ — динамическая вязкость суспензии, Па·с.

Более точно индекс производительности и производительность центрифуги ОГШ определяют опытным путем.

Составляющие мощности центрифуг ОГШ находят по формулам, приведенным выше. Кроме того, дополнительно определяют составля­ющие мощности на перемещение осадка: в цилиндрической части ротора:

в конической части ротора:

где Q_oc — производительность центрифуги по осадку, кг/с; t_ш — шаг шнека, м; r_рт — внутренний радиус цилиндрической части ротора, м; l_ц — длина цилиндрической части ротора, м; Fr' — фактор разделения; β_ц = arctg (t_ш /2π r_рт) — угол подъема винтовой линии шнека;

(во втором сомножителе для центрифуг ОГШ ставят знак минус, а для фильтрующих центрифуг – плюс);

φ_тр=arctgƒ_ш — угол трения осадка по виткам шнека;

r_с– расстояние от оси poтopa до отверстий; м; r_ос — внутренний радиус слоя осадка в роторе, м; — угол между образующей конуса и его осью; β_ср — средний угол подъема винтовой линии шнека в конической части ротора; f — коэффициент трения осадка о внутреннюю поверхность ротора.

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.