Швейцарские
традиции.
Качественные
и технологичные
инжиниринговые
решения.

Декантеры

Швейцарская производственно-инжиниринговая компания ENCE GmbH (ЭНЦЕ ГмбХ) образовалась в 1999году, имеет 16 представительств и офисов в странах СНГ, предлагает оборудование и комплектующие с производственных площадок в США, Канаде и Японии, готова разработать и поставить декантеры по Вашему индивидуальному техническому заданию.

Вступление

Декантерами называют горизонтальные осадительные центрифуги с шнековой выгрузкой осадка, и это определение как нельзя лучше раскрывает суть и этапы становления данного устройства. Сам по себе процесс осаждения как способ разделения жидкой и твердой фаз настолько привычен и очевиден, что мы принимаем его как данность, точнее если речь идет об отстаивании, то есть гравитационном осаждении. В то же время этот принцип, известный еще в древности, прошел с тех пор долгий путь развития и совершенствования, и к настоящему времени приобрел множество различных форм практического применения.

Путем простого отстаивания очищали воду от взвесей, разделяли молочные продукты, осветляли виноградное сусло и т.д. Такой процесс было легко организовать, не прибегая к использованию сложных устройств, но очевидным минусом являлась низкая эффективность ввиду длительности процесса, который мог занимать в некоторых случаях дни и даже недели. Так в попытках интенсификации осаждения получила реализацию идея замены силы земного притяжения как основного двигателя процесса на центробежную силу, и произошло это в 1877 году в Германии, где изобретателем Лефельдом была сконструирована первая осадительная центрифуга, использовавшаяся для отделения молока от сливок. Если раньше это занимало около суток времени, то с использованием центрифуги длительность операции удалось сократить до часа.

Итак, центробежное осаждение как способ сепарации было освоено, и запустился процесс совершенствования соответствующего оборудования. Одной из главных проблем стал периодический режим работы и как следствие необходимость постоянных остановок центрифуги для удаления образующегося в барабане осадка, что является процессом трудоемким и сопряженным с большими затратами времени и сил. Данную задачу пытались решить различными путями, и действительно значимым стал перевод центрифуги на непрерывный режим работы. Одним из результатов такого пути стала разработка декантеров с шнековой выгрузкой осадка, о которых и пойдет речь ниже.

Конструкция

Рассмотрим подробнее типичную конструкцию декантера. Основу составляют барабан и располагающийся внутри него шнек, которые имеют совпадающие оси вращения. Они способны вращаться независимо друг от друга и с различной скоростью, для чего оснащаются независимыми приводами. Барабан имеет два ярко выраженных участка: цилиндрический и конический, а шнек выполнен таким образом, что повторяет его внутренний контур. С торцов барабан имеет прорези, через которые осуществляется выгрузка твердой и жидкой фаз. Зона отвода жидкой фазы может быть оснащена регулировочным кольцом, с помощью которого задается высота уровня перелива. Внутри винта располагается подающая труба, которая сообщается с внутренним объемом барабана через распределительное устройство, находящееся примерно посередине длины винта.

Также нужно упомянуть такую разновидность горизонтальных центрифуг с шнековой выгрузкой осадка, как трикантеры. Их особенность состоит в том, что они предназначены для разделения трехкомпонентных смесей, одна из компонент которой твердая, а две других – жидкие, причем не смешивающиеся друг с другом. Отличие от обычных декантеров состоит в иной конструкции отводящего аппарата жидкой фазы, так как вместо одного отводного канала у трикантера их два, один из которых расположен по периметру барабана, а другой ближе к основанию.

Вращающийся барабан прикрыт корпусом, а в зонах выгрузки твердой и жидкой фаз он образует отводящие каналы, выполняющие роль коллекторов. Декантеры изготавливаются обычно в виде единого агрегата, устанавливаемого на общую раму, где помимо самой горизонтальной центрифуги монтируются также электродвигатели и соответствующие им редукторы, образующие приводы барабана и шнека, а также подшипниковые узлы и прочее вспомогательное оборудование.

Общее описание

Декантер позволяет разделять на одной машине и за один проход твёрдую и жидкую фазы.

Регулируемое рабочее колесо является одним из ключевых преимуществ декантера. Данная система регулируемого рабочего колеса даёт возможность оператору оптимизировать фазу разделения жидкости во время работы установки на полной скорости, тем самым обеспечивая максимальную гибкость и оптимальные результаты сепарации при всех возможных обстоятельствах, даже с изменением составов подачи. Ещё одним преимуществом рабочего колеса является то, что тяжелая жидкая фаза выходит под давлением, вследствие чего дополнительная ёмкость или насос для перекачки не требуются.

В то время как твердая фаза транспортируется шнеком к конусообразному концу, где она выгружается центробежной силой.

Значительное энергосбережение – прямая выгода данной технологии.

При конкурентном сравнении необходимо принимать во внимание, что все установки в основном изготавливаются из высококачественной стали. Это является стандартом, что все детали, соприкасающиеся с продуктом, например, подвижные элементы барабана, изготавливаются из высокопрочной стали, производимой методом центробежного литья. Все контактирующие с продуктом комплектующие детали, например, кожух твердой фазы и выгрузки, также выполнены из нержавеющей стали 316 Ti.

Согласно промышленным требованиям наши машины оснащены расширенной высокоэффективной защитой от износа, которая может быть изменена на площадке, в случае интенсивного износа. Все подающие и выпускные отверстия защищены высокопрочной спеченной керамикой или защитными втулками и скребками из твердого металла соответственно. Данные компоненты присоединены, либо привинчены, в случае необходимости их можно заменить на месте в течение нескольких часов. Обратная транспортировка в компанию со сложным и дорогостоящим покрытием и балансировкой становится ненужной.

Компактное исполнение – Трикантеры имеют самые компактные установки и не требуют много места для обслуживания установки, позволяя заказчику наиболее эффективно использовать производственные площади.

Подача шлама в Трикантер должна производиться регулируемым насосом, а выгрузка жидкой и твёрдой фазы должна контролироваться.

Горизонтальная цилиндро-коническая центрифуга со сплошным барабаном для непрерывного разделения трехфазной смеси - двух жидкостей разных плотностей и одной твердой фазы с более высокой плотностью, чем у двух жидкостей. Отвод тяжелой жидкой фазы производится под давлением через регулируемое рабочее колесо, расположенное на цилиндрическом торце барабана. Отвод легкой жидкости производится самотеком через кольцевой затвор, расположенный на цилиндрическом торце. Регулируемое рабочее колесо позволяет конечному заказчику обеспечивать точную и качественную регулировку линии раздела фаз жидкость-жидкость внутри машины во время работы. Обезвоженная твердая фаза перемещается к коническому торцу барабана, где она выгружается через отверстия под действием центробежной силы.

Принцип действия

Как уже отмечалось выше, основная идея центрифуг – это осаждение твердых частиц в жидкости под действием не гравитационных, а центробежных сил, которые могут иметь значения в несколько тысяч раз большие. Для создания такого поля центробежных сил и служит вращающийся барабан, в котором при вращении жидкость принимает форму кольца, а осаждение происходит по направлению от центра к периметру барабана, на внутренней поверхности которого и скапливается осажденная твердая фаза. Помимо непосредственно разделения фаз происходит также и уплотнение осадка, который требует удаления из устройства, для чего и предназначен шнек.

Шнек также приходит во вращательное движение, но его задача состоит в перемещении образующегося осадка вдоль декантера по направлению к зоне выгрузки, поэтому скорость вращения шнека отличается от скорости вращения барабана в меньшую сторону. Под действием винтовой поверхности осажденные частицы начинают перемещаться вдоль барабана, постепенно переходя из цилиндрической его части в коническую, где к горизонтальному движению добавляется радиальная составляющая. В определенный момент он и вовсе оказывается выше уровня жидкости, после чего начинается процесс отжима. Далее отжатый осадок достигает торца конической части и выгружается наружу через отверстия в барабане.

В свою очередь вывод жидкости организован в противоположной части барабана, где находится выходной канал, положение которого устанавливается с помощью регулировочного кольца. Проходя вдоль цилиндрической части барабана жидкость осветляется, после чего переливается в отводящий канал и далее уже самотеком удаляется из декантера. Таким образом, происходит разделение фаз внутри барабана и их последующее раздельное удаление.

Что до трикантеров, то происходящие в них процессы несколько сложнее, поскольку к центробежному осаждению добавляется еще и разделение жидкостей. Идея состоит в том, что под действием значительной центробежной силы происходит расслаивание жидкостей, при котором более тяжелая жидкость занимает пространство ближе к стенкам барабана, а более легкая – к его оси. Таким образом, при приближении к зоне выгрузки жидкость не только избавится от твердых примесей, но и расслоиться на составляющие, благодаря чему станет возможным их раздельный вывод. При этом более тяжелая жидкость отводится под давлением, а более легкая - без. На практике такой способ реализуется благодаря регулировочному кольцу сложной конструкции, имеющему несколько выходных каналов.

Преимущества и недостатки

Обобщая, у горизонтальных осадительных центрифуг с шнековой выгрузкой осадка можно выделить следующие основные преимущества:

  • непрерывный режим работы
  • высокий уровень автоматизации
  • отсутствие расходных материалов
  • возможность разделять трехфазные смеси
  • хорошие эксплуатационные качества

Одно из основных и наиболее очевидное преимущество декантеров – это, конечно же, их непрерывный режим работы, ведь именно для этого они и создавались. Такое достоинство сложно переоценить, особенно на фоне трудностей, с которыми сталкиваются обычные вертикальные центрифуги периодического действия при удалении скапливающегося осадка. Безостановочный же режим позволяет не только значительно повысить производительность всего процесса, но и свести к минимуму вовлеченность человека в процесс, что в реалиях современной промышленности особенно ценно.

Возможность работы в непрерывном режиме помимо прочего упрощает автоматизацию декантеров. При комплектации дополнительным оборудованием они могут, как работать при заранее заданных параметрах, так и быть полностью автоматизированными. Это особенно актуально в случае трикантеров, у которых важно поддерживать линию разделения жидких фаз на заданном уровне для возможности параллельного отведения этих жидкостей.

В дополнение к вышесказанному можно добавить и преимущество, присущее всем осадительным центрифугам, а именно отсутствие дополнительных расходных материалов, таких как фильтрующие элементы, реагенты и т.д. Да и в целом в декантерах отсутствуют детали, испытывающие серьезные ударные нагрузки, то есть не возникает необходимость в их частой замене, что в свою очередь повышает надежность всего механизма.

Отдельно можно упомянуть удачную компоновку. Декантеры компактны, из-за чего занимают мало пространства в сравнении с альтернативными устройствами осаждения и сепарации, а горизонтальное положение облегчает их ремонт и обслуживание, когда доступ ко всем частям установки возможен без использования дополнительных средств, таких как лестницы или площадки. Помимо этого закрытая конструкция, дополнительно прикрытая кожухом, предотвращает загрязнение окружающей среды компонентами очищаемой жидкости, исключая разбрызгивание и предотвращая распространение запаха.

Что до недостатков декантеров, то он фактически один, а именно большой расход электроэнергии, поскольку в движении должен находиться не только барабан, обеспечивающий разделение, но и шнек, ответственный за выгрузку осадка, для чего используется два одновременно работающих электродвигателя. С другой стороны электричество – это универсальный и доступный источник энергии, и весь комплекс преимуществ окупает дополнительный расход электроэнергии. Поэтому с уверенностью можно утверждать, что декантеры являются современным и эффективным средством осаждения и сепарации.

Применение

Исходя из конструкции и принципа работы, для горизонтальных осадительных центрифуг с шнековой выгрузкой осадка можно выделить ряд основных выполняемых задач, таких как:

  • очистка (осветление) двухфазных смесей (твердая фаза + жидкая фаза)
  • разделение трехфазных смесей (твердая фаза + две жидких несмешиваемых фазы)
  • обезвоживание и сгущение шлама
  • гидравлическая классификация частиц твердой фазы в жидкости

Отсюда вытекает перечень основных направлений применения декантеров, которые преимущественно лежат в области водоочистки или обработки осадков:

  • очистка промышленных сточных вод
  • очистка коммунальных сточных вод
  • обезвоживание ила на станциях аэрации
  • обезвоживание шламов металлургической, химической и других промышленностей
  • обезвоживание и разделение жиров и масел
  • получение экстрактов чая и кофе
  • обработка нефтешламов и т.д

Как можно видеть, затронутыми оказываются самые разные отрасли, что обусловлено, во-первых, распространенностью выполняемой декантерами задачи, а во-вторых, высокой эффективностью и экономичностью данного вида центрифуг. Причем в каждом отдельном случае популярность декантеров обуславливается определенным набором их преимуществ, так если обобщить различные направления очистки стоков, то большое значение сыграли высокая производительность и высокий уровень автоматизации. В качестве приятного дополнения идут и хорошие эксплуатационные качества, такие как пониженная шумность и повышенная безопасность использования. Кроме того, получение обезвоженного осадка может давать прямую выгоду за счет его последующей переработки или иного использования, а в отдельных случаях, таких как обезвоживание ила, это и вовсе является главным назначением горизонтальных центрифуг.

В рамках пищевой и химической промышленностей также основной задачей становится обезвоживание получаемого осадка, и здесь на передний план выходит эффективность этого процесса, а также возможность обеспечить высокие требования к герметичности и коррозионной и химической стойкости самого декантера, что в подобных областях имеет критическое значение. Следствием высокого уровня герметизации становится и отсутствие загрязнения получаемого осадка со стороны внешних источников.

Отдельно нужно упомянуть случаи использования трикантеров, которые в силу своих особенностей могут объединять в себе сразу несколько стадий. Типичная трехфазная смесь, с которой им приходится иметь дело, представляют собой, к примеру, нефтешлам, составными частями которого являются непосредственно углеводороды нефти, вода и механические примеси. Вода может попасть в нефть самыми разными способами: в процессе добычи или очистки, вследствие аварии с розливом нефти и т.д. Твердая фаза представлена различными механическими примесями, такими как песок, глина, окислы металлов и подобное. Поскольку вода и компоненты нефти не смешиваются друг с другом, это и дает возможность их разделения.

Обработка нефтешламов с помощью трикантера позволяет в пределах одного устройства проводить, как отделение механических примесей, так и разделение жидких фаз. В данном случае смесь углеводородов оказывается легкой фракцией и образует слой, находящийся ближе к оси барабана, а вода наоборот как более тяжелая жидкость отбрасывается к стенкам барабана. Далее они раздельно выводятся из трикантера и собираются в соответствующих емкостях, после чего могут пройти стадию доочистки и направиться на дальнейшую обработку, либо же использоваться повторно. Отделенный шлам с твердыми включениями собирают и специальным насосом направляют на сжигание.

Пример нашего декантера

Объем поставки

Поз. Кол-во Описание
1 1 Система подачи продукта
2 1 20' Контейнер декантера
3 1 Декантер
4 1 Система транспортировки твёрдой фазы
5 1 Шкаф управления
6 1 Конструктивное исполнение и документация
7 1 Электрическая и механическая установка

Технологические параметры

Норма сепарации Сепарация шлама
Скорость подачи: 10-15 м3/день
Температура 60 – 70 оС
Содержание твёрдых частиц: 10 – 20 %

Техническое описание

Компоненты установки встроены внутрь контейнеров. Это обеспечивает сборку с готовностью к эксплуатации.

Исполнение системных компонентов, смонтированных на установке, - в соответствии со стандартами производителя

Технические данные:

Внутренний диаметр барабана     300 мм

Отношение диаметра к длине     1:4

Угол конуса     8°

Объем     45 литров

Длина/Ширина/Высота     прим. 2930 х 840 х 810 мм

Вес     прим. 1500 кг

Скорость барабана     5250 об/мин (регулируемая)

Максимальный коэффициент ускорения     4600 х g

Дифференциальная скорость     0,5…10 об/мин (регулируемая)

Ном. крутящ. момент шнека     2750 Н*м

Исполнение в соответствии с ATEX 95 - Директивой по взрывозащите.

Зона 2 – идентификация машины II 3G EEx T3

Предлагаемая центрифуга подходит только для обработки таких продуктов, которые при любых условиях технологического процесса не образуют газов, паров, тумана или пыли в концентрациях, которые в сочетании с воздухом могут привести к образованию взрывоопасной атмосферы.

По этой причине необходимо обеспечить, чтобы точки возгорания потока сырья и всех выгружаемых продуктов были минимум на 15 K выше, чем температура технологического процесса и составляли минимум 75 °C!

Требуемый предел безопасности в 15 K основан на государственном техническом регламенте промышленной безопасности TRBS2152.

Материалы

Соприкасающиеся с продуктом     дуплексная нерж. сталь 1.4463

опорные детали барабана:     повышенного качества

Шнек:     нерж. сталь 1.4408 и 1.4571 / 1.4404

Прочие комплектующие детали,

соприкасающиеся с продуктом:     нерж. сталь 1.4571 / 1.4404

Кожух ременной передачи:     хромовая сталь, с порошковым покрытием

Прочие детали,

не соприкасающиеся с продуктом:     углеродистая сталь с лакокрасочным покрытием

Система привода

Привод барабана

Электродвигатель с клиноременной передачей.

Пусковая и эксплуатационная скорости задаются через частотный преобразователь

Привод шнека

Вращающийся вместе с барабаном многоступенчатый планетарный редуктор с электродвигателем и клиноременной передачей. Специальная муфтовая ступень внутри редуктора обеспечивает полностью независимую от привода барабана работу привода шнека. Легкий доступ к редуктору, размещенному отдельно от опорных подшипников и за пределами области переработки продукта.

Регулирование дифференциальной скорости и отключение приводов по перегрузке осуществляется электроникой на основе аналогового сигнала с частотного преобразователя, пропорционального крутящему моменту шнека. (преобразователь и регулировка не включены здесь).

Защита от износа

Виток шнека: Передние края витков шнека защищены с помощью термического напыления карбидом вольфрама.

Отверстия подачи: Защищены предохранительными втулками из твердого металла.

Внутр. поверхность барабана: Полосы из нержавеющей стали в продольном направлении.

Наруж. поверхность барабана: Устойчивые к износу сегменты из твердого сплава, крепятся винтами.

Выгрузка тв. фазы: Отверстия защищены предохранительными втулками из твердого металла.

Кожух тв. фазы: С защитным покрытием из карбида вольфрама.

Все предохранительные втулки, износостойкие сегменты из твердого материала и износостойкие вкладыши в корпусе для твердой фазы могут заменяться на площадке.

Смазка

Подшипники ротора смазываются через центральную систему смазки с ручным приводом. Консистентная смазка пропорционально подается специальным поршневым распределителем с ручным приводом ко всем основным точкам смазки через коллектор и трубки из нерж. стали.

Подача смазки: 1 кг

Подшипники шнека смазываются вручную во то время, когда центрифуга не работает.

Кожух
  • горизонтально сегментированный кожух
  • крышка, уплотненная профильной гибкой прокладкой
  • навесная (откидная) крышка снабжена дополнительным подъемным механизмом
Система уплотнений

Оба конца вала ротора и подающая труба имеют кольца уплотнений вала. Подшипники шнека оснащены скользящими кольцевыми уплотнениями или уплотнительными кольцами вала.

Крышки

Ременная защита привода спроектирована в соответствии с директивами ЕN.

Станина ротора

Сварная конструкция из углеродистой стали с резиновыми изоляторами, установленными под опорами станины ротора, для гашения индуцированного движения вибрации.

Набор инструментов и смазочных материалов

Стандартный инструмент в сумке для инструментов для проведения регулярных работ по обслуживанию и эксплуатации.

Смазочные материалы мин. на 3 месяца эксплуатации для всех точек смазки.

Приводной электродвигатель барабана

Номинальная мощность:    15 кВт

Напряжение/частота:    400 В / 50 Гц

Скорость:    3000 мин-1

Класс защиты кожуха:    IP 55

Защита от перегрева:    3 PTC-термисторных датчика

Пуск:    частотный преобразователь

Приводной электродвигатель шнека

Номинальная мощность    4 кВт

Напряжение/частота:    400 В / 50 Гц

Скорость:    1500 мин-1

Класс защиты кожуха:    IP 55

Защита от перегрева:    3 PTC-термисторных датчика

Пуск:    частотный преобразователь,

Функции управления
  • Регулирование дифференциальной скорости шнека с учетом нагрузки
  • Защита от перегрева для каждого приводного двигателя с частотным преобразователем
  • Защита от избыточного давления и сухого хода для каждого насоса
  • Блок управления расхода шлама и расхода полимера
  • Промывка декантера
  • Цепь для сигнального звукового сигнала и сигнального огня

Панель управления/ исключения

Основная линия электропитания к распределительному щиту (и панель местного управления, в случае необходимости) не включена. Проводка с клеммной колодки на отдельные приводные двигатели и распределительные коробки здесь не включены. Пересмотр и окончательная проверка электроустановки должны выполняться заказчиком в соответствии с руководствами и нормами страны, в которой собрана установка.

Может быть осуществлен и подлежит дополнительной оплате специальный запрос на дополнительные положения, например, на внешний пульт управления, нестандартное расположение цепей, особое лакокрасочное покрытие, особые цвета проводов, размещение с оборудованием других производителей, а также рассмотрение спецификаций заказчика.

Панель местного управления в контейнере для декантера

Человеко-машинный интерфейс, смонтированный в отдельном корпусе, установлен в контейнере трикантера для местного управления машиной.

Инженеры всегда готовы проконсультировать или предоставить дополнительную техническую информацию по предлагаемым установкам и фильтрам для очистки газов, различному газоочистному оборудованию.

Ваши запросы на газоочистное оборудование просим присылать в технический департамент нашей компании на e-mail: info@ence.ch, тел. +7 (495) 225 57 86.

Центральный сайт компании ENCE GmbH
Наша сервисная компания Интех ГмбХ