أجهزة الطرد المركزي لتكثيف الحمأة وتجفيف المنتجات | شنتشو

وصف جهاز الطرد المركزي ذو الإبريق

جهاز الطرد المركزي ذو الوعاء الأفقي، أو جهاز الطرد المركزي ذو الوعاء الصلب، أو جهاز الطرد المركزي الحلزوني، هو آلة تُستخدم لفصل المواد الصلبة عن السوائل باستخدام عملية دورانية عالية السرعة ومستمرة. وبينما يُعدّ معالجة مياه الصرف الصحي للمواد الصلبة الحيوية تطبيقًا أساسيًا، فإن فصل مادة صلبة واحدة عن سائل واحد (التجفيف ثنائي الطور) في الملاط يُعدّ مهمًا أيضًا لعدد من الصناعات، بما في ذلك الصناعات الكيميائية والغذائية والنفطية والتعدينية، على سبيل المثال لا الحصر.

كيف يعمل

يعتمد فصل المواد الصلبة عن السوائل في نظام الطرد المركزي على مبدأ قوى الجاذبية. فبينما يستغرق فصل خليط طيني (ليسقط إلى القاع) عن الماء (ليصعد إلى الأعلى) وقتاً طويلاً في تقنيات الفصل القائمة على مبدأ الجاذبية الأرضية (1xG)، مثل الحاويات الثابتة أو أجهزة التصفية أو الفواصل الطبقية، فإن الدوران السريع لجهاز الطرد المركزي يُسرّع هذه العملية بشكل كبير.

في الواقع، يمكن أن تتجاوز قوة التسارع الناتجة عن جهاز الطرد المركزي ذي الطورين ثلاثة آلاف ضعف قوة الجاذبية الأرضية، مما يقلل مدة عملية الفصل من ساعات إلى ثوانٍ معدودة. تعتمد أجهزة الطرد المركزي الحديثة على تقنية التيار المعاكس. في جهاز الطرد المركزي ثنائي الطور، تتراص جزيئات المواد الصلبة الأكثر كثافة وتترسب في الأسطوانة الداخلية، ثم تُنقل وتُزال عبر منفذ تصريف المواد الصلبة. يُوجّه السائل الناتج إلى الطرف المقابل للجهاز ويُزال عبر منفذ التصريف. أما في جهاز الطرد المركزي ثلاثي الطور، فيُبنى نظام الحواجز داخل الجهاز، حيث يمنع هذا النظام خروج الزيت مع الماء. يُجمع الزيت (السائل الأخف) بين الحاجزين ويُكشط من السطح.

مخطط تشغيل جهاز الطرد المركزي:

تتضمن العملية الأساسية أجزاء جهاز الطرد المركزي التالية وكيفية عملها:

تدخل مادة التغذية إلى جهاز الطرد المركزي عبر مدخل أنبوب التغذية الموجود في أحد طرفي جهاز الطرد المركزي

بسبب قوة الطرد المركزي، تُدفع الجزيئات الأثقل عبر السائل وتتجمع على الجدار الداخلي للوعاء؛ ويفصل الدوران عالي السرعة للوعاء المواد الصلبة والسائلة

يمكن تحقيق الدوران المستمر للوعاء بواسطة محرك التردد المتغير (VFD).

يدور ناقل اللفائف (اللفائف) داخل الوعاء بسرعة مختلفة قليلاً عن سرعة الوعاء (السرعة التفاضلية).

يقوم الناقل الحلزوني بكشط المواد الصلبة باستمرار من الجدار الداخلي للوعاء، وينقلها باتجاه منطقة تفريغ المواد الصلبة في المخروط المركزي لجهاز الطرد المركزي.

يتحرك السائل (المركز) في الاتجاه المعاكس للمواد الصلبة بسبب قانون باسكال (أو نظام الأنابيب المشتركة) ولأن نهاية تصريف المواد الصلبة مغلقة بواسطة المواد الصلبة.

تتحكم السرعة التفاضلية لجهاز الطرد المركزي في مدة بقاء المواد الصلبة؛ فكلما طالت مدة تعرض المواد الصلبة لقوة الجاذبية، زادت جفافها في عملية التجفيف.

أجهزة الطرد المركزي لتكثيف الحمأة وتجفيفها

تؤثر تكلفة تخزين ونقل واستخدام أو التخلص من المواد الصلبة الحيوية بشكل كبير على اختيار أجهزة الطرد المركزي المستخدمة في عمليات التكثيف أو التجفيف. وبشكل عام، يقلل تكثيف الحمأة قبل التجفيف من حجم الخزانات اللازمة للتخزين عن طريق إزالة الماء؛ بينما يعمل التجفيف على إزالة المزيد من الماء، مما ينتج عنه مادة أكثر جفافًا (المصدر: وكالة حماية البيئة الأمريكية - تكثيف وتجفيف المواد الصلبة الحيوية باستخدام أجهزة الطرد المركزي).

بحسب موقع ScienceDirect، ينتج عن تكثيف الحمأة عادةً تركيزات للمواد الصلبة تتراوح بين 3% و7%، مما يؤدي إلى انخفاض حجمها بنسبة 80%. وتحدد عدة عوامل مدى كفاءة نظام تكثيف الحمأة في معالجة المواد الصلبة الحيوية، ومنها:

أنواع الحمأة

الحمأة المنشطة المهدرة (WAS) / الحمأة الثانوية – (0.8-1.3% مواد صلبة كلية)

يتميز بفصل طبيعي للماء الحر (الندف) وسهل التركيب

لا يتطلب الأمر سوى كمية قليلة من البوليمر أو لا يتطلب أي بوليمر على الإطلاق. (*)(**)

* يمكن لأجهزة الطرد المركزي التقليدية المستخدمة في تكثيف الحمأة العمل باستخدام كميات قليلة من البوليمر أو بدونه، ولكنها تتطلب استهلاكًا أعلى للطاقة أو تكون سعة الجهاز محدودة. أما تقنيات التكثيف الأخرى (الأسطوانة الدوارة، الحزام الجاذبي، DAF) فتحتاج إلى البوليمر لإنتاج تركيز مواد صلبة بنسبة 4-5%. **سيحقق جهاز تكثيف الحمأة من شنتشو تركيزًا للمواد الصلبة بنسبة 4-5% بدون استخدام البوليمر، مع استهلاك طاقة أقل بنسبة 50% وسعة أكبر مقارنةً بأجهزة الطرد المركزي التقليدية.

الحمأة الأولية - (1.5-5% مواد صلبة كلية)

المواد الصلبة ثقيلة وقابلة للترسيب ولكنها محملة بمواد غروانية (ضبابية).

يصعب إزالة الجزيئات الدقيقة

عادةً ما يكون البوليمر مطلوبًا

الحمأة المهضومة – (1.5-3% مواد صلبة كلية)

لا يمكن ضبطه بسهولة؛

عادةً ما يكون البوليمر مطلوبًا

تكاليف النقل محسوبة على أساس الحمولة

متطلبات نسبة تركيز المواد الصلبة في مكب النفايات

هل يمكن التخلص من الحمأة في بحيرة الحمأة؟

يُسهم تكثيف الحمأة باستخدام جهاز طرد مركزي قبل عملية المعالجة بالهضم في تقليل حجم الهاضم، ويمكن استخدامه قبل تخزين الحمأة واستخدامها في الأراضي الزراعية. وبحسب استخدام الحمأة (دفنها، أو استخدامها في الأراضي الزراعية، أو تجفيفها)، كلما كانت الحمأة أكثر جفافًا، كان تخزينها ونقلها والتخلص منها أكثر فعالية من حيث التكلفة.

تجفيف الحمأة

يمكن أن يؤدي التجفيف الميكانيكي باستخدام جهاز طرد مركزي إلى تقليل الحجم بنسبة 95%، مع تركيز للمواد الصلبة الجافة يتراوح بين 15% و35%، مقارنةً بتقليل الحجم بنسبة 80% وتركيز للمواد الصلبة يتراوح بين 3% و7% في عملية تكثيف الحمأة فقط. وبإزالة كمية أكبر من الماء، وبالتالي إنتاج كعكة أكثر جفافًا، يوفر التجفيف وفورات كبيرة في تكاليف المعالجة والمناولة والتخلص.

تشمل مزايا نزح المياه ما يلي (المصدر: وكالة حماية البيئة - صحيفة حقائق تقنية المواد الصلبة الحيوية حول التكثيف والتجفيف بالطرد المركزي):

يقلل من الحجم، مما يوفر المال على التخزين والنقل

يزيل السوائل الحرة قبل التخلص منها في مكب النفايات

يقلل من متطلبات الوقود إذا كان سيتم حرق المخلفات أو تجفيفها بالحرارة

يزيل تجمع المياه وجريانها السطحي

يعمل على تحسين تجفيف الهواء والعديد من عمليات التثبيت

في جهاز الطرد المركزي للتجفيف من Centrisys، كلما زاد تشغيل الجهاز، زادت دقة ضبط الإعدادات. لا يقتصر دور وحدة التحكم في جهاز الطرد المركزي على بدء تشغيل النظام تلقائيًا، بل تتيح أيضًا للمشغل تحديد وضع التشغيل مسبقًا. عادةً ما يتم تحسين أداء جهاز الطرد المركزي Centrisys بنسبة 95% خلال 45 دقيقة من بدء التشغيل. يوفر نظام Rotodiff® الهيدروليكي ذو الدفع العكسي تغذية راجعة فورية (عبر معادلة الضغط) لمستوى المواد الصلبة في الكعكة بدقة تفوق ما يمكن تحديده بالملاحظة البصرية. بمجرد الوصول إلى الضغط المطلوب، يحافظ نظام Rotodiff® الهيدروليكي ذو الدفع العكسي على مستوى المواد الصلبة في الكعكة بغض النظر عن تغير تركيز التغذية، وذلك عبر وحدة تحكم تناسبية مدمجة. سيحتاج مشغل المصنع إلى مراقبة السائل المركزي من حين لآخر وتعديل البوليمر وفقًا لذلك، ولكن يظل النظام في أفضل حالاته مع الحد الأدنى من تدخل المشغل.

أداء العملية. من الصعب تصنيف الحمأة البلدية وتوقعات الأداء بشكل كامل بسبب الاختلافات الواسعة النطاق في العمليات المختلفة بالإضافة إلى المساهمات المنزلية والصناعية في الكتلة الحيوية.

هناك حاجة إلى:

حدد خصائص الحمأة

حدد مستويات الأداء المثلى المتوقعة على المعدات

تعريفات الحمأة. لتحسين قياس الأداء، يجب وضع حدود وتحديد المصطلحات بدقة أكبر. تفترض جميع أنواع الحمأة، كما هو مُعرّف أدناه، أن المساهمات الصناعية أقل من 20% من تركيز المواد الصلبة النهائية بعد التجفيف، وأن عمليات معالجة مياه الصرف الصحي التقليدية مُستخدمة. يُفترض أن الإضافات الكيميائية (مثل برمنجنات البوتاسيوم المستخدمة في التحكم بالروائح) لا تؤثر بشكل كبير على تهيئة الحمأة.

الخام الأساسي:

يُفترض أن المواد الصلبة المغذية تأتي من قاع حوض الترسيب الأولي، وبالتالي يكون قوامها بين 2 و7% من إجمالي المواد الصلبة. وللتكثيف قبل الهضم اللاهوائي أو النقل بالصهاريج، يُنصح باستخدام كعكة بقوام 5-10% من إجمالي المواد الصلبة بنسبة استخلاص تزيد عن 95%، وهي سهلة الحصول عليها.

الحمأة المنشطة المهدرة:

تتراوح نسبة المواد الصلبة في معظم المواد المغذية بين 0.4 و2.0% من إجمالي المواد الصلبة. ينتج عن تكثيف الحمأة بدون بوليمر كعكة بنسبة 4-6% عند معدلات استخلاص تتراوح بين 85 و90%. يُصبح استخدام البوليمر ضروريًا عند معدلات استخلاص أعلى، أو أثناء عملية التكثيف عند نسبة 7-10%. عادةً ما تتم عملية التجفيف، وخاصةً تجفيف الحمأة ذات المحتوى العالي من المواد الصلبة، عند معدلات استخلاص تتراوح بين 90 و95%.

الحمأة الأولية/الثانوية المختلطة الخام:

توجد عادةً تركيبات مختلفة من الحمأة الأولية والثانوية المختلطة بتركيز يتراوح بين 3 و6% من إجمالي المواد الصلبة. يفترض هذا التحليل مزيجًا بنسبة 50:50 من أنواع الحمأة. ويمكن تحقيق مستويات استخلاص تزيد عن 95% باستخدام البوليمر في جميع طرق الفصل.

الحمأة المختلطة المهضومة لا هوائياً:

بافتراض مزيج بنسبة 50:50 من الحمأة الأولية والثانوية إلى الهاضم، فإن المواد الصلبة المغذية بنسبة 2-4% من إجمالي المواد الصلبة الكلية تؤدي عادة إلى مواصفات عند +95% استرداد مع البوليمر.

الحمأة المهضومة هوائياً:

بالنسبة للحمأة المهضومة هوائياً، ينتج عادةً مواد صلبة بنسبة 1-2.5% من إجمالي المواد الصلبة. ويُستخدم البوليمر لإجراء عمليات الفصل بنسبة استخلاص تتراوح بين 90-95%.

مسرد المصطلحات المستخدمة في هذا القسم

ما هي السرعة التفاضلية لجهاز الطرد المركزي؟

السرعة التفاضلية لجهاز الطرد المركزي هي الفرق بين سرعة الوعاء وسرعة اللولب.

بافتراض أن سرعة دوران الوعاء تبلغ 3000 دورة في الدقيقة

إذا كانت سرعة التمرير متقدمة عند سرعة تفاضلية قدرها 1 دورة في الدقيقة، فإن سرعة التمرير هي 3001

إذا كان التمرير متأخرًا عند سرعة تفاضلية قدرها 1 دورة في الدقيقة، فإن سرعة التمرير هي 2999

تتميز أجهزة الطرد المركزي من نوع Centrisys بقدرتها على العمل بنظامي اللفائف الأمامية والخلفية. تدور اللفائف الأمامية بسرعة أكبر من حوض الطرد المركزي، بينما تدور اللفائف الخلفية بسرعة أقل. يساهم هذا التصميم المبتكر في إطالة عمر فوهات التفريغ في كل من حوض الطرد المركزي واللفائف. وتتمثل فائدة ذلك لعملائنا في تقليل الصيانة، حيث يمكن لللفائف العمل بنظامي اللفائف الأمامية والخلفية.

لماذا تعتبر السرعة التفاضلية لجهاز الطرد المركزي ضرورية لتجفيف الحمأة؟

بافتراض أن جهاز الطرد المركزي يحتوي على 15 مجموعة من الشفرات وسرعة تفاضلية تساوي 1، فإن المواد الصلبة التي تُدفع عبر الجهاز (من مدخل التغذية إلى مخرج المواد الصلبة) ستبقى فيه لمدة أقصاها 15 دقيقة تحت تأثير قوة الطرد المركزي. ويُحدد زمن بقاء المواد الصلبة بالسرعة التفاضلية. فكلما طالت مدة بقاء المواد الصلبة في الجهاز، زادت جفافها. أما السرعة التفاضلية المنخفضة فتؤدي إلى كعكة أكثر جفافًا.

بزيادة سرعة الدوران التفاضلية من دورة واحدة في الدقيقة إلى دورتين في الدقيقة، ينخفض ​​زمن بقاء المواد الصلبة إلى النصف. وبالتالي، فبدلاً من بقاء المواد الصلبة في جهاز الطرد المركزي لمدة 15 دقيقة تحت تأثير قوة الطرد المركزي، فإنها تبقى الآن لمدة 7 دقائق ونصف فقط، مما ينتج عنه نظرياً كتلة أكثر رطوبة ولكن سائل مركزي أنقى. وبمضاعفة سرعة الدوران التفاضلية، ينخفض ​​مخزون المواد الصلبة داخل جهاز الطرد المركزي إلى النصف؛ مما يوفر مساحة أكبر للتصفية، وبالتالي سائل مركزي أنقى.

يُعدّ فرق سرعة جهاز الطرد المركزي عاملاً حاسماً في عملية التجفيف، وذلك عند حساب مستوى الجفاف المطلوب للكعكة مقابل معدل التدفق الإجمالي للعملية. وكما ذكرنا سابقاً، فإنّ انخفاض فرق السرعة يعني قضاء وقت أطول في جهاز الطرد المركزي، مما ينتج عنه كعكة أكثر جفافاً. في المقابل، فإنّ ارتفاع فرق السرعة يعني قضاء وقت أقل في جهاز الطرد المركزي، ووجود مادة صلبة أكثر رطوبة، ولكن مع سائل مركزي أنقى، وسعة تدفق أعلى (غالون/دقيقة).

ما هي أسرع طريقة للتحقق من ضبط السرعة التفاضلية بشكل صحيح في جهاز الطرد المركزي ذي القارورة؟

أسرع مؤشر على ضبط سرعة التفاضل بشكل صحيح هو نظافة السائل الراشح. فما دام السائل الراشح صافياً ونظيفاً، يمكن تقليل سرعة التفاضل لتحسين جفاف المواد الصلبة في الكعكة.

يستحيل رؤية جفاف المواد الصلبة في الكعكة، ولكن يمكن ملاحظة صفاء السائل المركزي بصريًا وتعديله بناءً على درجة نقائه أو اتساخه أثناء عملية التحسين. عند تعديل فرق السرعة، إذا أصبح السائل المركزي اتساخًا أو عكرًا، فهذا مؤشر على أن سرعة فرق السرعة الفعلية منخفضة جدًا. يتم تخزين كمية كبيرة من المواد الصلبة في جهاز الطرد المركزي، مما يؤدي إلى تعكر السائل المركزي وتلوثه.

ربما لاحظتَ أن جهاز الطرد المركزي لا يعمل كما هو متوقع، أو أن المواد الصلبة رطبة جدًا، أو أن السائل الناتج عكر جدًا. كما هو موضح في فيديو "التحقق من معايرة السرعة التفاضلية"، يمكنك إجراء تغييرات مؤقتة والتحقق من السرعة التفاضلية دون إيقاف العملية باتباع الخطوات التالية:

قم بتشغيل جهاز الطرد المركزي وضع نظام التغذية في الوضع اليدوي

تأكد من أن ضغط البار منخفض، أقل من 20 بار

انتقل إلى صفحة التحكم في المنحنى في لوحة التحكم

حدد دلتا N وأدخل قيمة أعلى، ثم اضغط على مفتاح الإدخال.

تأكد من قبول القيمة الفعلية التي أدخلتها

يجب أن يتغير التفاضل الفعلي إلى القيمة المحددة في غضون 30 ثانية

أعد ضبط القيمة إلى دورة واحدة في الدقيقة

تأكد من أن سرعة التفاضل تتغير إلى القيمة المحددة (يُسمح باختلاف بسيط مثل 0.5 دورة في الدقيقة).

وهذا يؤكد أن صمام التحكم والنظام الهيدروليكي يستجيبان.

إذا لم تستجب سرعة الدوران الفعلية، فسيلزم إعادة معايرة جهاز الطرد المركزي.

أعد ضبط قيمة دلتا N إلى الإعداد الأصلي

اتصل بشركة Centrisys إذا كانت لديك أي أسئلة حول إعادة معايرة سرعة جهاز الطرد المركزي الخاص بك.

أهمية موازنة جهاز الطرد المركزي ذي القارورة عند سرعة التشغيل

كما هو الحال مع جهاز الطرد المركزي الذي يحتاج إلى إعادة معايرة السرعة التفاضلية إذا كان يعمل خارج نطاق تشغيله الطبيعي، فإن وعاء الطرد المركزي واللولب يحتاجان إلى إعادة توازن في ظروف معينة. سيتناول هذا القسم تفاصيل عملية موازنة جهاز الطرد المركزي وأهمية تحقيق التوازن عند سرعة التشغيل.

لماذا يجب موازنة جهاز الطرد المركزي؟

إن جهاز الطرد المركزي غير المتوازن يشبه وجود إطارات سيارة غير متوازنة. فعندما يكون الإطار غير متوازن، فإنه يرتد على الطريق، مما يؤدي إلى مشاكل متعددة في الأداء تشمل التوجيه والسرعة والسلامة، بالإضافة إلى التآكل المبكر للأجزاء. إن الاستهانة بأهمية التوازن الدقيق لجهاز الطرد المركزي خطأ فادح. فالاهتزازات العالية تُسبب تلفًا وتآكلًا مبكرًا لأجزاء جهاز الطرد المركزي ومكوناته الهيكلية، مما يزيد من تكاليف الإصلاح ويُؤدي إلى توقف غير ضروري للعملية.

متى يجب موازنة جهاز الطرد المركزي ذي القارورة؟

ينبغي إجراء عملية موازنة جهاز الطرد المركزي بعد إجراء إصلاح رئيسي أو إعادة بناء بعد 15000 إلى 20000 ساعة، أو في أي وقت يكون لديك ضوضاء واهتزاز زائدين أثناء التشغيل.

ما هي أجزاء جهاز الطرد المركزي التي تحتاج إلى موازنة؟

عادةً ما يتم موازنة وعاء جهاز الطرد المركزي واللولب. تتم موازنة كل منهما على حدة، ثم يتم موازنتهما واختبارهما معًا للتأكد من سلاسة عملهما ومطابقتهما للمواصفات التشغيلية المطلوبة.

أين وكيف ينبغي موازنة جهاز الطرد المركزي ذي القارورة؟

من المهم موازنة جهاز الطرد المركزي عند سرعة التشغيل. يمكن لأجهزة الطرد المركزي أن تعمل بسرعات عالية جدًا: من 2000 إلى 4000 ضعف سرعة الجاذبية الأرضية (ما يُعرف بقوة التسارع). والطريقة الوحيدة لموازنة وعاء الطرد المركزي واللولب بدقة هي موازنتهما عند سرعات التشغيل العادية.

كما تتخيل، لا يُنصح بموازنة المعدات بسرعات عالية دون توفير الحماية اللازمة واتباع البروتوكولات المناسبة. لهذا السبب، ابتكرنا في سينتريسيس نهجًا مبتكرًا من خلال ملجأ الموازنة المتطور لدينا.

تُجرى عمليات موازنة أجهزة الطرد المركزي التي تُرسل إلى شركة Centrisys لإصلاحها أو إعادة بنائها، والتي تتطلب بعد ذلك موازنة، في ورشة موازنة أجهزة الطرد المركزي التابعة لنا. توفر هذه الورشة المخصصة السلامة والحماية اللازمتين للموظفين والعملاء الذين يأتون لمشاهدة العملية. فهي لا تقتصر على تقليل الضوضاء أثناء الموازنة عالية السرعة فحسب، بل توفر أيضًا مستوىً بالغ الأهمية من الأمان للمشغلين وفنيي الصيانة لدينا.

إضافةً إلى ضمان سلامة فريقنا، يبلغ عمق حفرة موازنة جهاز الطرد المركزي 13 قدمًا، وعرضها 20 قدمًا، وطولها 40 قدمًا. وقد استُخدمت ست عشرة شاحنة محملة بالخرسانة لصب الحفرة لضمان قاعدة متينة قدر الإمكان. وتقوم رافعتان، سعة كل منهما 15 طنًا، بنقل أوعية الطرد المركزي واللفائف داخل الحفرة وخارجها. ويُغطي الحفرة سقف قابل للسحب مصنوع من الفولاذ والخرسانة أثناء تشغيل جهاز الموازنة.

تستطيع آلة الموازنة Schenck HM7U موازنة أجهزة الطرد المركزي التي يبلغ قطرها 44 بوصة أو أكثر، سواءً عند سرعات التشغيل العادية أو عند سرعات أعلى، كما أنها قادرة على التعامل مع الدوارات الأكبر حجمًا والأثقل وزنًا. ويُعدّ إنشاء هذه الآلة المتطورة للموازنة خطوة طبيعية لتصنيع وصيانة الجيل القادم من أجهزة الطرد المركزي.

يمكن للعملاء الذين لا يرغبون في الحضور لإجراء عملية الموازنة في مركز الخدمة الخاص بنا الحصول على قراءات الموازنة مباشرة إليهم عبر الوصول إلى واجهة الويب.

يُعدّ ضبط توازن جهاز الطرد المركزي بدقة، عند سرعة التشغيل أو أعلى منها، الخطوة الأولى الحاسمة لتنفيذ برنامج صيانة وقائية مُخطط له جيدًا. سيضمن ذلك استمرار تشغيل جهاز الطرد المركزي بسلاسة، ويقلل من الأعطال وفترات التوقف غير الضرورية.