DE4033070A1

DE4033070A1 - Verfahren und zentrifuge zur trennung von feststoff-fluessigkeitsgemischen

Info

Publication number: DE4033070A1
Application number: DE19904033070
Authority: DE
Inventors: Reinhold Dr Schilp; Wolfgang Dipl Ing Epper
Original assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Current assignee: SCHILP, REINHOLD, DR., 82237 WOERTHSEE, DE
Priority date: 1990-10-18
Filing date: 1990-10-18
Publication date: 1992-04-23

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Zentrifuge zur Trennung von Feststoff-Flüssigkeitsgemi schen, insbesondere eine Vollmantel-Schneckenzentrifuge, bei der im laufenden Betrieb der Flüssigkeitsspiegel in der Zentrifuge einen geringeren radialen Abstand von der Trommelwelle aufweist als die Austragsöffnung für den Feststoff.

Aus der deutschen Patentschrift 11 83 023 ist eine Voll mantel-Schneckenzentrifuge zur Trennung von Feststoff- Flüssigkeitsgemischen bekannt, bei der ein einstellbares Wehr zum Regeln des Flüssigkeitsstandes in der Zentrifu gentrommel vorgesehen ist, welches aus zwei relativ zu einander verdrehbaren, gleich großen, auseinanderliegen den Ringscheiben besteht, die mit gleichmäßig über deren Umfang verteilten, im inneren Scheibenrand ausmündenden V-förmigen Schlitzen versehen sind. Mit Hilfe dieses Wehrs wird zwar der Flüssigkeitsstand in der Zentrifugen trommel - die sogenannte Teichtiefe - im Betriebszustand der Zentrifuge verhältnismäßig genau eingestellt, jedoch bleiben hierbei die Probleme bei der Anfahrphase der Zen trifuge völlig unberücksichtigt. Denn das jeweils opti male Flüssigkeitsniveau im Betriebszustand der Zentrifuge unterscheidet sich grundsätzlich von dem Flüs sigkeitsniveau in der Zentrifugentrommel während der An fahrphase. So ist während der Anfahrphase der Zentrifuge die Zentrifugentrommel noch nicht mit absedimentiertem Feststoffkuchen gefüllt, so daß aufgrund des fehlenden Feststoffkuchens sowohl die Einlaufbedingungen als auch die Klärverhältnisse und die Feststofftransportbedingun gen ganz anders sind als in der Betriebsphase. Insbeson dere bei verhältnismäßig großen Zentrifugen kann die An fahrphase - bis sich der normale Betriebszustand einge stellt hat - häufig eine Stunde dauern. Während dieser Zeit sind die Trennergebnisse sehr schlecht, und es werden daher insbesondere bei Zentrifugen, die mit sogenanntem negativen Teich betrieben werden, zusammen mit den Fest stoffen auch verhältnismäßig große Mengen an Flüssigkeit aus der Zentrifuge ausgetragen, was sich nicht nur er schwerend auf die Weiterverarbeitung, wie z. B. Trock nung, Verbrennung etc. dieser unzureichend vorentwässer ten Feststoffe auswirkt, sondern was auch mit erhöhten Energie- und Weiterverarbeitungskosten verbunden ist.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die vorhin er wähnten Nachteile bei Zentrifugen, insbesondere bei einer Vollmantel-Schneckenzentrifuge zu vermeiden, bei der im laufenden Betrieb der Flüssigkeitsspiegel in der Zentri fuge einen geringeren radialen Abstand von der Trommel welle aufweist als die Austragsöffnung für den Feststoff.

Diese Aufgabe wird verfahrenstechnisch durch die gekenn zeichneten Maßnahmen gemäß Patentanspruch 1 gelöst.

Dadurch, daß nämlich gemäß der Erfindung während der An fahrphase der Zentrifuge durch Abzug einer Teilmenge der Flüssigkeit im Flüssigkeitsaustragsbereich aus der Zen trifuge und/oder durch Verringerung der Aufgabemenge in die Zentrifuge ein Flüssigkeitsspiegel in der Zentrifuge eingestellt und aufrechterhalten wird, der von der Zen trifugentrommelwelle einen größeren radialen Abstand auf weist als die Austragsöffnung für den Feststoff, wird mit Sicherheit vermieden, daß während der Anfahrphase der Zentrifuge Flüssigkeit mit in den Austragsbereich der Feststoffe gelangt und mit diesen zusammen aus der Zen trifuge ausgetragen wird. Dies ist insbesondere bei Zen trifugen von Bedeutung, bei denen im laufenden Betrieb der Flüssigkeitsspiegel in der Zentrifuge einen geringe ren radialen Abstand von der Trommelwelle aufweist als die Austragsöffnung für den Feststoff.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile ergeben sich aus den in den Zeichnungen schematisch dargestellten Zen trifugen zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfin dung.

Es zeigt:

Fig. 1 eine Zentrifuge mit einer Wehrscheibe in der Stirnwandung vor der Flüssigkeitsab lauföffnung gemäß der Erfindung im Teil längsschnitt;

Fig. 2 eine Wehrscheibe vor der Flüssigkeitsab lauföffnung gemäß der Erfindung im vergrö ßerten Maßstab;

Fig. 3 Ablauföffnungen für die Flüssigkeit in der Stirnwandung der Zentrifugentrommel mit gemäß der Erfindung unterschiedlich großem radialem Abstand von der Zentrifugentrom melwelle;

Fig. 4 eine Zentrifuge mit einer Wehrscheibe in der Stirnwandung der Zentrifugentrommel vor der Flüssigkeitsablauföffnung und einer Stauscheibe an der Schneckenhohl welle gemäß der Erfindung im Teillängs schnitt.

Wie die Fig. 1 zeigt, besteht die Zentrifuge aus einem zylindrisch-konischen Trommelmantel (1) mit darin koaxial angeordneter Förderschnecke, in deren Hohlwelle (3) ein Rohr (4) für die Zuführung des zu entwässernden Fest stoff-Flüssigkeitsgemisches in die Zentrifugentrommel (1) mündet. Auf der linken Seite der Zentrifugentrommel (1) ist in der Stirnwandung (5) wenigstens eine Ablauföffnung (6) für die Flüssigkeit vorgesehen, während am rechten äußeren Ende des konischen Trommelmantels wenigstens eine Öffnung (7) für den Feststoffaustrag aus der Zentrifugen trommel angeordnet ist.

Außen an der Stirnwandung (5) der Zentrifugentrommel (1) ist unmittelbar unterhalb der Flüssigkeits-Ablauföffnung (6) eine Wehrscheibe (8) vorgesehen, die - wie insbeson dere die Fig. 2 zeigt - gemäß der Erfindung von außen her auf unterschiedliche Überlaufhöhen (h) einstellbar ange ordnet ist. Hierzu sind in der Wehrscheibe (8) zu beiden Seiten schlitzförmige Ausnehmungen (9) vorgesehen, in die Feststellschrauben (10) eingreifen. Mit Hilfe dieser Wehrscheibe (8) wird nun gemäß der Erfindung an der Flüs sigkeits-Ablauföffnung (6) in der Stirnwandung der Zen trifugentrommel die Überlaufhöhe (h) sehr vorteilhaft so eingestellt, daß während der Anfahrphase der Zentrifuge durch Abzug einer Teilmenge der Flüssigkeit ein Flüssig keitsspiegel (11) aufrechterhalten wird, der von der Zen trifugentrommelwelle (2) einen größeren radialen Abstand (a) aufweist als die Austragsöffnung (7) für den Fest stoff. Dieses Flüssigkeitsniveau (11) in der Zentrifuge während der Anfahrphase kann jedoch auch durch zusätzli che Verringerung der Aufgabemenge oder allein durch Ver ringerung der Aufgabemenge in die Zentrifuge erreicht werden. Auf diese Weise wird mit Sicherheit vermieden, daß während der Anfahrphase der Zentrifuge Flüssigkeit mit dem Feststoff aus der Zentrifuge ausgetragen wird. Sobald die Anfahrphase beendet ist und sich der normale Betriebszustand der Zentrifuge eingestellt hat, kann dann das Flüssigkeitsniveau in der Zentrifugentrommel durch Erhöhung der Aufgabemenge und/oder durch automatische Verstellung der Wehrscheibe (8) während des Betriebes auf das in Fig. 1 gestrichelt dargestellte Niveau (12) ange hoben werden, ohne daß die Gefahr besteht, daß Flüssig keit mit dem Feststoff aus der Zentrifuge ausgetragen wird, da sich inzwischen im konischen Austragsbereich des Trommelmantels eine ausreichend hohe Feststoffschicht (12a) als Feststoffwall aufgebaut hat.

Wie Fig. 3 zeigt, können die Ablauföffnungen (13) für die Flüssigkeit in der Stirnwandung (14) der Zentrifugentrom mel gegebenenfalls auch sehr vorteilhaft kreisförmig aus gebildet und mit unterschiedlich großem radialem Abstand (r₁) bzw. (r₂) von der Zentrifugentrommelwelle (15) ange ordnet werden, um mit Sicherheit Fehlausträge während der Anfahrphase der Zentrifuge zu vermeiden und einen stö rungsfreien Betrieb der Zentrifuge zu gewährleisten. Um dies zu erreichen, können gegebenenfalls - wie in Fig. 3 gestrichelt angedeutet - auch Ablauföffnungen (16) für die Flüssigkeit in der Stirnwandung der Zentrifugentrom mel angeordnet werden, die größere Öffnungsweiten als die Ablauföffnungen (13) aufweisen. Auch können mit ebenden selben Vorteilen die Ablauföffnungen für die Flüssigkeit in der Stirnwandung der Zentrifugentrommel - wie an sich bekannt - V-förmig oder mehreckig ausgebildet sein.

Die in Fig. 4 dargestellte Vollmantel-Schneckenzentrifuge unterscheidet sich von der in Fig. 1 dargestellten Voll mantel-Schneckenzentrifuge lediglich dadurch, daß an der Schneckenhohlwelle (17) eine Stauscheibe (18) angebracht ist, die im Übergangsbereich vom zylindrischen zum koni schen Trommelmantelteil in den Schlamm eintaucht. Die durchgezogene Linie (19) stellt hierbei den Flüssigkeits stand in der Zentrifuge während der Anfahrphase mit ver ringertem Durchsatz dar. In der Anfahrphase der Zentri fuge läuft hierbei die Flüssigkeit über die Ablauföffnun gen (13) aus der Zentrifugentrommel ab, die - wie Fig. 3 zeigt - mit einem größeren radialen Abstand (r₂) von der Zentrifugentrommelwelle angeordnet sind als die Ablauf öffnungen (7′) für den Feststoff. Nach Beendigung der An fahrphase und Konsolidierung der Zentrifuge kann dann der Durchsatz erhöht werden, wodurch im Klärteil links von der Stauscheibe (18) die Teichtiefe bis auf das in der Zeichnung gestrichelt dargestellte Niveau (20) ansteigt und dadurch auch die mit geringerem radialem Abstand (r₁) von der Zentrifugentrommelwelle (15) angeordneten Ablauf öffnungen (13) von der Flüssigkeit durchströmt werden. Während der Anfahrphase der Zentrifuge werden also mit verringertem Durchsatz nur die in Fig. 3 dargestellten, mit radialem Abstand (r₂) weiter außen liegenden Ablauf öffnungen (13) von der in Schraffur dargestellten Flüs sigkeit und erst nach Ablauf der Antriebsphase mit vollem Durchsatz auch alle übrigen Ablauföffnungen durchströmt. Der durch die Höhendifferenz (19, 20) im Zentrifugalfeld der Zentrifugentrommel erzeugte Flüssigkeitsdruck preßt den fließfähigen Schlamm zwischen dem unter der Stau scheibe (18) und dem Trommelmantel (21) befindlichen Ringspalt (22) hindurch und unterstützt den Feststoffaus trag über den konischen Trommelmantelteil (23). Somit können auch bei der in Fig. 4 dargestellten Zentrifuge die für die Anfahr- und die Betriebsphase vorgesehenen Ablaufradien durch unterschiedliche Lage der Ablauföff nungen (13) oder durch unterschiedlich eingestellte Wehr durchmesser optimal eingestellt werden.

Der Gegenstand der Erfindung ist nicht auf die in den Zeichnungsfiguren dargestellten Ausführungsbeispiele be schränkt. So können beispielsweise in der Stirnwandung der Zentrifugentrommel auch mehrere Ablauföffnungen und mit mehreren unterschiedlich großen radialen Abständen von der Zentrifugentrommelwelle angeordnet werden. Auch besteht die Möglichkeit, insbesondere dann, wenn mit starken Schwankungen in der Zusammensetzung des Fest stoff-Flüssigkeitsgemisches gerechnet werden muß, eine oder mehrere von den Flüssigkeits-Ablauföffnungen im kon solidierten Betriebszustand der Zentrifuge während des Betriebes automatisch zu schließen, um durch höheren Flüssigkeitsaufstau nach der Anfahrphase einen negativen Teich zu erreichen. Darüber hinaus besteht auch die Mög lichkeit, einen Teil oder alle mit Wehrscheiben verse henen Flüssigkeits-Ablauföffnungen in ihrer Höhenlage nach der Anfahrphase zu verstellen, um dadurch zu einer optimalen Teichtiefe für den Betriebszustand zu gelangen. Schließlich lassen sich die erfindungsgemäßen Maßnahmen auch sehr vorteilhaft bei beliebig ausgebildeten und bereits im Einsatz befindlichen Zentrifugen auch nach träglich noch mit geringem Arbeits- und Kostenaufwand an wenden.

Claims

1. Verfahren zum störungsfreien Betreiben einer Zentri fuge zur Trennung von Feststoff-Flüssigkeitsgemi schen, insbesondere einer Vollmantel-Schneckenzen trifuge, bei der im laufenden Betrieb der Flüssig keitsspiegel in der Zentrifuge einen geringeren radialen Abstand von der Trommelwelle aufweist als die Austragsöffnung für den Feststoff, dadurch ge kennzeichnet, daß während der Anfahrphase der Zen trifuge durch Abzug einer Teilmenge der Flüssigkeit im Flüssigkeitsaustragsbereich aus der Zentrifuge und/oder durch Verringerung der Aufgabemenge in die Zentrifuge ein Flüssigkeitsspiegel (11, 19) in der Zentrifuge eingestellt und aufrechterhalten wird, der von der Zentrifugentrommelwelle (2, 15) einen größeren radialen Abstand (a, r₂) aufweist als die Austragsöffnung (7, 7′) für den Feststoff.

2. Zentrifuge, insbesondere Vollmantel-Schneckenzentri fuge mit wenigstens einer Feststoffaustragsöffnung und Flüssigkeits-Ablauföffnungen in der Stirnwandung der Zentrifugentrommel zur Durchführung des Verfah rens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeits-Ablauföffnungen (6, 13) in der Stirnwandung (5, 14) der Zentrifugentrommel (1) mit von außen auf unterschiedliche Überlaufhöhen (h) einstellbar angeordneten Wehrscheiben (8) versehen sind.

3. Zentrifuge, insbesondere Vollmantel-Schneckenzentri fuge mit wenigstens einer Feststoff-Austragsöffnung und Ablauföffnungen für die Flüssigkeit zur Durch führung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß die Ablauföffnungen (13) für die Flüssigkeit in der Stirnwandung (14) der Zentrifu gentrommel mit unterschiedlich großem radialem Ab stand (r₁, r₂) von der Zentrifugentrommelwelle (2, 15) angeordnet sind.

4. Zentrifuge nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekenn zeichnet, daß die Ablauföffnungen (6, 13) für die Flüssigkeit in der Stirnwandung (5, 14) der Zentri fugentrommel unterschiedlich große Öffnungsweiten aufweisen.

5. Zentrifuge nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch ge kennzeichnet, daß die Ablauföffnungen (6, 13) für die Flüssigkeit in der Stirnwandung (5, 14) der Zen trifugentrommel kreisförmig ausgebildet sind.

6. Zentrifuge nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablauföffnun gen für die Flüssigkeit in der Stirnwandung der Zen trifugentrommel V-förmig oder mehreckig ausgebildet sind.