含油浮渣脫水臥螺離心機的性能研究.pdf

1、臥式螺旋卸料沉降式離心機是一種利用轉鼓帶動物料旋轉產生的離心力來強化分離過程的分離設備，具有高速運轉，連續(xù)進料、分離分級、螺旋推進器卸料等特點。含油浮渣脫水是個難題。傳統(tǒng)的臥式螺旋卸料離心機只能分離沉渣，不能分離密度小于液相的浮渣。利用臥螺離心機來分離密度比液體小的輕質固體浮渣,需要對普通臥螺離心機進行結構上的改進，故基于此本課題對一種分離輕質固體的臥螺離心機進行理論和數(shù)值模擬研究，為企業(yè)在實際生產過程中諸如冷焦水除去輕質含油焦粉、“三

2、泥”處理中含油浮渣脫水﹑輕質纖維和塑料的回收利用等工藝提供技術支持和理論依據(jù)。本課題主要工作如下：
　　1﹑使用Pro-E軟件建立三維模型，應用計算流體力學軟件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內的速度場和壓力場。結果表明：浮渣的軸向速度大都為正值，少量為負值，在轉鼓錐段內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料、出口與溢

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

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

5、，但不能過低或是過高，保持在30r/min~70r/min是比較好的選擇；進料濃度增加，顆粒沉降速度降低，分離效率會下降；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，使得顆粒在轉鼓內的停留時間增長，顆粒未及時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,對此臥螺離心機進行了三

6、相模擬，分析了油相和渣相的體積分數(shù)分布。并改變油滴粒徑，油相密度和進料含油體積分數(shù)，模擬分析了各自對分離性能的影響，結果表明：大油滴顆粒會降低固相回收率；油相密度的變化對浮渣含濕率和固相回收率變化規(guī)律不是很明顯，油相密度過高會對除油效果有一定的影響；進料含油量總體上對離心分離效果影響不太明顯，當含油量較高時，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，同時更多的油團向出液口方向排出，油相除去率上升。

7、
　　5、當浮渣濃度較低時，改變臥螺離心機結構參數(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圖和浮渣在不同時刻的顆粒軌跡圖，并分別加入50μm和1mm單一粒徑的顆粒，計算了各自的分離效率，分別大約為53％和80％。最后對雙 R-R分布的顆粒群進行了模擬分析，計算出分離總效率在45％左右，做出了粒級效率曲線圖。0μm~300μm顆粒由于在短時間內集團沉降至浮渣層，粒級