三相离心机在餐厨垃圾分离行业中的应用

发布时间：2022-02-14所属分类：电工职称论文浏览：1次

摘 要： 摘 要：介绍了三相卧式螺旋卸料沉降离心机(以下简称三相离心机)在餐厨垃圾三相分离行业中的应用。 对餐厨垃圾三相分离的生产工艺、三相离心机的结构、工作原理、技术特点、分离效果进行了详细的阐述，通过对餐厨垃圾三相分离新老工艺的对比，得出结论，三相离心机在对

　　摘 要：介绍了三相卧式螺旋卸料沉降离心机(以下简称三相离心机)在餐厨垃圾三相分离行业中的应用。 对餐厨垃圾三相分离的生产工艺、三相离心机的结构、工作原理、技术特点、分离效果进行了详细的阐述，通过对餐厨垃圾三相分离新老工艺的对比，得出结论，三相离心机在对餐厨垃圾进行的无害化、减量化处理中具备一定的优势，值得行业推广。

　　关键词：三相离心机;餐厨垃圾;三相分离;分离效果

　　0 前言

　　餐厨垃圾，又称泔水，食品加工产生的食物加工下脚料(厨余)和食用残余(泔脚)，其成份复杂，是城市固体废弃物中有机废弃物的重要组成部分，其主要特点是含水量高，油脂高，盐分含量高;易腐烂变质，滋长寄生虫、卵及病原微生物和霉菌等有害物质，若不经专门处理，在对环境造成污染的同时， 地沟油现象的存在也对人民的身心健康造成了严重危害，必须进行无害化、减量化、资源化处理，而三相离心机则是餐厨垃圾处置的首选。

　　1 工艺流程

　　餐厨垃圾三相分离工艺流程如图 1 所示。

　　餐厨垃圾由环卫车收集后输送到浆化机中打碎由渣液分离器对塑料、编织袋及液相进行筛选，筛选出的塑料、编织袋等由提渣机进行回收，液相经滤网过滤大颗粒的杂质后经缓冲罐输送到灭菌罐中进行加热、保温(80℃～95℃)杀菌后进入 LWS580ED 离心机进行三相分离，分离后的渣相落入调浆缓冲罐中稀释后进行氮氧发酵处理或制作有机肥;分离后的油相除杂质后进行提取工业柴油，液相进行厌氧发酵转换成沼气。

　　2 三相离心机结构、工作原理、技术特点及分离效果分析

　　2.1 三相离心机的结构特性、工作原理

　　以目前国内最为成熟的 LWS580ED 为 例 ， LWS580ED 离心机由主副驱动电机、行星齿轮差速器、螺旋部件、转鼓部件、左右主轴承、机座、上机罩及传动皮带等部件组成。 相关技术参标如表 1 所示。

　　2.1.1 工作原理

　　高温蒸煮后的餐厨垃圾混合液经输送装置进入离心机转鼓，在高速旋转所产生的离心力的作用下，渣相、油相、水相因存在比重差而产生分层， 比重较大的固体渣相沉积在转鼓内壁上，与转鼓作相对运动的螺旋叶片不断将沉积在转鼓内壁上的固体渣相刮下并推出转鼓排渣口;油相和水相则形成同心圆环，轻相液体(油相)在转鼓最内层，通过轻相堰板溢出转鼓;重相液体(水相)在转鼓外层，则经重相堰板溢出转鼓溢流出转鼓。 由于螺旋转速滞后转鼓转速，因而存在转速差 (即差转速)， 转速差的大小由副电机来控制，从而实现了离心机对物料的连续分离过程[1]。

　　2.1.2 离心机电器系统的组成及特性

　　采用双电机、双变频 PLC 自动控制，以人性化的液晶触摸屏作为人机操作界面，组成了稳定可靠的 LWS580ED 离心机电器控制系统，离心机的进料、冲洗、PID 差速调节、故障诊定、自动保护及修正采用一键式操作，无需人为干预，真正实现了餐厨垃圾三相分离的全自动一体化操作;在进料过程中采用差速与力矩二种控制方式，有利于进行原始参数设定和适应进料浓度、处理量的变化而自动修正离心机的运行参数，以提高离心机对工艺波动的适应性，保证稳定的分离效果和离心机良好的运行状态。

　　2.2 离心机技术特性及分离效果

　　2.2.1 技术特性

　　2.2.1.1 采用高性能不锈钢材料

　　经过高温水解后的餐厨垃圾料浆，由于固体颗粒细小，各相比重相差不大(油与水比较)，离心机需要近 3 000 G 的分离因数， 才能取得较为理想的分离效果。 为保证离心机运行稳定性和使用寿命，采用高强度、耐腐蚀性更好的 SAF2205。

　　2.2.1.2 关键部件的防磨保护技术

　　针对餐厨垃圾料浆中含中盐类、 玻璃碎片、砂石等具有腐蚀性和磨损性的物质，因此在转鼓出料口采用可以更换的耐磨合金瓦结构及螺旋叶片采用堆碳化钨镶硬质合金技术，在耐磨的同时， 大大延长了转鼓出料口和螺旋体的使用寿命， 同时也提高了离心机运行的稳定性和可靠性; 转鼓筒体内壁采用可更换的耐磨条结构，在防止物料在筒体内打滑的同时，也有效防止了转鼓内壁的磨损，有利于顺畅排料。

　　2.2.1.3 阻隔器结构

　　由于地域差异造成不同饮食习惯，餐厨浆料中不可避免地存在着或多或少的诸如花椒籽、辣椒籽、塑料片等漂浮物，因此有针对的在螺旋体中增加了漂浮物阻隔器结构(见图 2)，该结构可在离心分离过程中把液相中的花椒籽、 辣椒籽、塑胶片等漂浮物阻挡住并使之从转鼓排渣口排出，大大降低了分离过程中油相和水相中的含渣量，提高固体回收率。

　　2.2.1.4 合理的长径比结构

　　LWS580ED 离心机长径比为 4.14， 这种长径比结构可延长餐厨垃圾混合液物料在转鼓内的沉降区域，增加了物料在转鼓内的驻留时间，使油相和水相中含渣量大大降低，提高了固体回收率。

　　2.2.1.5 提高处理量所采取的措施

　　相对标准螺距的 LWS580 离心机， 采用变螺旋的螺旋体设计制造技术，可有效降低螺旋推料扭矩，处理能力可提升 10%以上。

　　2.2.1.6 螺旋进料口采用双 S 涡流式设计

　　螺旋进料口采用双 S 涡流式设计方法，使餐厨垃圾混合液注入顺畅，避免物料堵塞现象的发生，同时也提高了处理量。

　　2.2.1.7 先进的节能省电技术

　　主副电机使用共直流母线技术，当副电机被拖动处于发电状态时，所产生的电能经母线反馈到主电机上达到节能的目的， 据测， 节能效果 15%以上。

　　2.2.1.8 CIP 自动冲洗程序

　　LWS580ED 离心机自动控制系统采用 CIP 自 动冲洗程序，可有效地解决停机过程中因清洗不彻底影响环境卫生以及在二次开机过程中因内部积料引起的设备故障。

　　2.2.2 分离效果分析

　　LWS580ED 离心机用于餐厨垃圾三相分离的效果如下：

　　物料名称：餐厨垃圾混合液

　　进料温度 ：85℃～100℃; 进 料 含 渣 率 ：9%～ 11%，离心机处理量：18～20 m3 /h，分离后的水相含油率：≤0.05%，分离后油相水杂含量≤2%;分离后的渣相含水率 75%～78%。

　　2.2.3 影响分离效果的诸因素

　　2.2.3.1 进料温度对分离效果的影响

　　温度越高，餐厨垃圾固相内部油脂液化浸出进入液相的效果较佳;并且温度越高，可浮油含量增长越快、混合液的体粘度小、流动性也较好，固、液、液的分离效果也就越好，实践证明，进料温度控制在 85 ℃～100 ℃为宜， 否则会影响分离后的油中含水率、水中含油率以及渣相含油率等等。

　　2.2.3.2 转速对分离效果的影响

　　离心机转速越高，分离因数也就越高，三相分离效果也就越好。 但当转速提升一定值后，再提高不但不能提高离心机的分离效果，反而增加离心机的功率损耗。 实践得出，在餐厨垃圾分离过程中转速控制在 2 950 r/min 即可达到良好的分离效果

　　2.2.3.3 副电机转速对分离效果的影响

　　当主电机转速恒定时，要通过调节副电机的转速来调整离心机分离效果，由于采用的是恒力矩控制方式，进料出现波动时，副电机转速会随着实际力矩检测值来自动调整转速，当实际力矩高于设定值时，副电机转速自动降低，使转鼓与螺旋之间的转速差增大、 螺旋排料速度增快，从而使力矩减小，反之副电机转速增大，从而保证了三相分离的正常进行。

　　2.2.3.4 三相分离界面对分离效果的影响

　　根据油相、水相实测不同比重来分析油相与水相的分离界面，选择合适的轻相或重相液层调节片的规格，液层调节板(片)的开口越接近转鼓中心液层越深，反之越浅。

　　3 餐厨垃圾三相分离新老工艺的对比

　　(1)原餐厨垃圾处理工艺中，在二相离心机进行固液分离后还要有碟片离心机进行后续的油水分离;新工艺中，应用三相离心机，处理后的油相、水相、渣直接分别进入下道工序分别提取工业柴油、制作饲料和厌氧发酵处理，减少了工艺环节，并且投资可省。

　　(2)原餐厨垃圾处理工艺中，餐厨垃圾进行筛选后进入二相离心机进行固液分后的液相再经加热后进入碟片离心机进行固、液、液的分离，如前道工序出现问题则直接影响到后道工序的正常进行，故障点较多;新工艺中，应用三相离心机，餐厨垃圾经筛选、高温蒸煮后直接进入三相离心机进行固-液-液的三相分离，在生产效率大大提高的同时，也提高了油相的回收率。

　　4 结论

　　用三相离心机对餐厨垃圾进行无害化、减量化、资源化处理，既改善了环境，又可变废为宝。因此，无论从分离效能，还是从运行成本、离心机稳定性、可靠性方面来看，三相离心机都是一种较为理想的选择，值得推广。——论文作者：李 强

　　参考文献：

　　[1] 李振威.新型一体化卧螺离心机污泥脱水机组[J].中国给水排水，2003，(04)：16～20.

　　[2] 李强.离心机在蓝藻处理领域中的应用[J].水工业市场，2012，(15)：12～15.

　　[3] 梅永晖，李振威.卧螺离心机在高浓度二氧化钛分级中的应用[J].过滤与分离，2017，27(02)：34～37.