SE458506B

SE458506B - HELMANTLAD SCREW CENTER WITH QUANTITY ADJUSTMENT

Info

Publication number: SE458506B
Application number: SE8302942A
Authority: SE
Inventors: D Eichler
Original assignee: Leipzig Chemieanlagen
Priority date: 1982-05-28
Filing date: 1983-05-25
Publication date: 1989-04-10
Also published as: SE8302942L; DK236883A; DD205825A1; SE8302942D0; DK236883D0; DE3317047A1

Description

458 506 Genom DE-A-3 005 885 är känd en cylinderformad, helmantlad skruv- centrifug. Denna centrifug arbetar enligt motströmsprincipen. 458 506 DE-A-3 005 885 discloses a cylindrical, fully jacketed screw centrifuge. This centrifuge operates according to the countercurrent principle.

Fast material och vätska avdrages på motsatta sidor av centrifug- trumman. Separeringseffekten skall förbättras genom till sin dia- meter inställbara munstycken för avdragningen av det fasta mate- rialet. Avcentrifugeringen av vätska och fast material förorsakar stora energiförluster. Blandningarna vid suspensionens avgivnings- ställen förhindrar höga avskiljningsgrader. Avdragningen av det fasta materialet geuom öppningar eller munstycken på trummanteln är mycket känslig för störningar. Ändamålet med uppfinningen är att åstadkoma en helmantlad skruv- centrifug med låg fzamställnings-, monterings- och driftskostnad och som är lämplig att driva ur energisynpunkt.Solid material and liquid are drawn off on opposite sides of the centrifuge drum. The separation effect must be improved by nozzles adjustable to their diameter for the removal of the solid material. The centrifugation of liquid and solids causes large energy losses. The mixtures at the delivery points of the suspension prevent high degrees of separation. The peeling of the solid material through openings or nozzles on the drum jacket is very sensitive to disturbances. The object of the invention is to provide a fully jacketed screw centrifuge with low assembly, assembly and operating costs and which is suitable for operation from an energy point of view.

Uppfinningen har till uppgift att utveckla en helmantlad skruv- centrifug, som tillförsäkrar hög avskiljningsgrad och god separe- reringseffekt genom ny utformning av separationen och avledningen av klarfas och sediment samt ny utformning av regleringen av fyll- nadsnivân.The object of the invention is to develop a fully jacketed screw centrifuge, which ensures a high degree of separation and good separation effect through a new design of the separation and diversion of clear phase and sediment as well as a new design of the regulation of the filling level.

Uppfinningens uppgift löses genom att en helmantlad skruvcentri- fug av cylindrisk konstruktion och med mängdreglering utvecklats, vilken innefattar en axiellt anordnad suspensionsinloppsledning och en mitt emot denna liggande, likaså axiellt anordnad klarfas- avloppsledning med en koaxiellt med denna anordnad sedimentavlopps- ledning, varvid såväl klarfas- som sedimentavloppsledningarna är anslutna till radiellt från periferin av centrifugens skruv mot dess axel riktade kanaler för sediment och klarfas, varjämte bak- om skruven är anordnad en skiljeväggsskiva, vilken gentemot cent- rifugens trumma begränsar en smal ringspalt för sedimentet- Det för centrifugen speciellt utmärkande är att skiljeväggsskivan är utformad som en radiell förlängning av skruvens ändvägg vid änden av skruven, att klarfaskanalerna är anordnade på ett avstånd framför skiljeväggsskivan, som uppgår till 10-20% av längden av separationskammaren, och leder radiellt till den axiellt med skru- ven anordnade klarfasavloppsledningen med vilken de är vätskele- dande förbundna, samt att utanför den helmantlade skruvcentrifugen 458 506 i sedimentavloppsledningen är anordnad en mätcell för bestämning av torrsubstanshalten, vilken mätcell via en signalledning är förbunden med ett i klarfasavloppsledningen utanför den helmant- lade skruvcentrifugen anordnat mängdregleringsorgan.The object of the invention is solved by developing a fully jacketed screw centrifuge of cylindrical construction and with flow control, which comprises an axially arranged suspension inlet line and an opposite, also axially arranged clear phase drain line with a sedimentary drainage line coaxially arranged therewith, to which the sediment drainage pipes are connected radially from the periphery of the centrifuge screw towards its axis directed channels for sediment and clear phase, and behind the screw a partition plate is arranged, which opposite the centrifuge drum delimits a narrow annular gap for the sediment. is that the partition plate is designed as a radial extension of the end wall of the screw at the end of the screw, that the clear phase channels are arranged at a distance in front of the partition plate, which amounts to 10-20% of the length of the separation chamber, and leads radially to the axially arranged screw clear phase saw the measuring line to which they are liquid-conductively connected, and that outside the fully jacketed screw centrifuge 458 506 in the sediment drainage line a measuring cell is arranged for determining the dry matter content, which measuring cell is connected via a signal line to a multi-core screwed means arranged in the clear phase drain line.

Mängdregleringsorganet, exempelvis en ventil, erhåller signalen för reglerförloppet från en i avloppsledningen för det fasta ma- terialet anordnad, kvalitativ mätanordning, exempelvis en viskosi- meter eller ultraljudsmätapparat. Den helmantlade skruvcentrifugen enligt uppfinningen är helt fylld med den suspension, som skall se- pareras. Centrifugen drivs med ett tryck av 0,4-0,6 MPa. suspen- sionstillföringen sker på ett skonsamt sätt utan större virvlar via suspensionsinloppskanalen. Det förhöjda trycket och den med en varvtalsskillnad av 1-10 r/m roterande skruven är anpassade för transport av faser med låg respektive hög halt av fast material.The quantity control means, for example a valve, receives the signal for the control process from a qualitative measuring device arranged in the drain line for the solid material, for example a viscometer or ultrasonic measuring device. The fully jacketed screw centrifuge according to the invention is completely filled with the suspension to be separated. The centrifuge is operated at a pressure of 0.4-0.6 MPa. the suspension is delivered in a gentle manner without major vortices via the suspension inlet duct. The elevated pressure and the rotating screw with a speed difference of 1-10 r / m are adapted for transporting phases with low and high solids content, respectively.

Med fullständig fyllning av centrifugtrumman ges förutsättning för användning av högre varvtal. Den helmantlade skruvcentrifugen drivs med varvtal, som kan ge ett accelerationsområde av 2000-4000 g.With complete filling of the centrifuge drum, the condition for the use of higher speeds is given. The fully jacketed screw centrifuge is driven at speeds that can give an acceleration range of 2000-4000 g.

Den helmantlade skruvcentrifugen kan enligt uppfinningen vara ut- formad i medströms- och motströmsversion. Den skonsamt inmatade suspensionen separeras under inverkan av centrifugalkraften i se- dimentet och klarfasen och varje fas transporteras från avgivnings- stället för avdragning. över längden av denna transportsträcka sker en god sedimentering av det fasta materialet mot väggen av centri- fugtrumman. Skiljeväggsskivan, som är anordnad på änden av skru- ven, uppvisar en ringspalt mot väggen av centrifugtrumman, vilken släpper igenom enbart den på fast material rika fasen. Ringspalten är motsvarande dimensionerad. Sedimentet trycks genom ringspalten i skiljeväggsskivan medelst den över mängdregleringsorganet in- ställda tryckskillnaden, varefter sedimentet strömmar genom den radiella, av skiljeväggsskivan och av centrifugtrummans ändväggar begränsade sedimentkanalen och avdrages genom den koaxiellt med klarfasavloppsledningen anordnade sedimentavloppsledningen_ Klarfasen kan icke ta denna väg över ringspalten, eftersom ring- spalten övertäcks av sedimentet. Rlarfasen avledes därför över radiella klarfaskanaler i skruven mot centrifugens axel. Dessa klarfaskanaler är anordnade framför skiljeväggsskivan på ett av- stånd från denna av 10-20% av Separationsrummets längd. 458 sne u 4 Klarfasen avdrages ur centrifugen genom den i centrifugaxeln an- ordnade klarfasavloppsledningen.According to the invention, the fully jacketed screw centrifuge can be designed in a co-current and counter-current version. The gently fed suspension is separated under the influence of the centrifugal force in the sediment and the clear phase and each phase is transported from the discharge point for removal. over the length of this transport distance, the solid material settles well against the wall of the centrifuge drum. The partition plate, which is arranged on the end of the screw, has a ring gap against the wall of the centrifuge drum, which lets through only the phase rich in solids. The ring gap is correspondingly dimensioned. The sediment is pushed through the annular gap in the partition plate by means of the pressure difference set above the flow control means, after which the sediment flows through the radial channel separated by the partition plate and the end walls of the centrifuge drum and is withdrawn through the - the gap is covered by the sediment. The tube phase is therefore diverted over radial clear phase channels in the screw against the axis of the centrifuge. These clear-phase ducts are arranged in front of the partition plate at a distance from this of 10-20% of the length of the Separation Room. 458 sne u 4 The clear phase is removed from the centrifuge through the clear phase drain line arranged in the centrifuge shaft.

Genom den uppfinningsmässiga styrningen av de båda av varandra skilja faserna uppnås en energibesparande avdragning. Den negati- va skumbildningen undvikes härigenom fullständigt.Through the inventive control of the two phases which are separated from each other, an energy-saving subtraction is achieved. The negative foaming is thus completely avoided.

En mätcell, exempelvis en viskosimeter eller ett ultraljudsmätagg-I regat, är anordnat i sedimentavloppsledningen Denna mätapparat indikerar torrsubstanshalten ger till det i klarfasavloppsledningen likaså utanför centrifugen. i sedimentet och av- utanför centrifugen anordnade mängdregleringsorganet, exempelvis en ventil, en mot torrsubstanshalten adekvat signal. Via detta mängdregleringsorgan inställes primärt mängderna av klarfas och sediment och sekundärt kvaliteten hos dessa material över torrsubstanshalten. Separa- tionen av suspensionen kontrolleras fullständigt med denna funk- tionssäkra, enkla reglering.A measuring cell, for example a viscometer or an ultrasonic measuring unit, is arranged in the sediment drain line. This measuring device indicates the dry matter content gives to that in the clear phase drain line also outside the centrifuge. in the sediment and outside the centrifuge, the quantity control means, for example a valve, arranged an adequate signal against the dry matter content. Via this quantity control means, primarily the quantities of clear phase and sediment and secondarily the quality of these materials are adjusted above the dry matter content. The separation of the suspension is completely controlled with this reliable, simple control.

Den helmantlade skruvcentrifugen enligt uppfinningen arbetar vid en energimässigt god verkningsgrad. Den vid suspensionsinföringen i centrifugen erforderliga accelerationsenergín återvinnes genom den uppfinningsmässiga uttagningen av de skilda faserna genom den axiellt anordnade klarfasavloppsledningen och den med denna koaxi ellt anordnade sedimentavloppsledningen vid retardationen av mas- san. De därvid uppträdande krafterna överföres inuti skruven genom de radiella kanalerna.The fully jacketed screw centrifuge according to the invention operates at an energy-efficient efficiency. The acceleration energy required during the introduction of the suspension into the centrifuge is recovered by the inventive extraction of the different phases through the axially arranged clear phase drainage line and the sedimentary drainage line arranged with this coaxially during the deceleration of the mass. The forces which then occur are transmitted inside the screw through the radial channels.

Gentemot delvis fyllda centrifuger, vid vilka de separerade produk- terna avsepareras genom fördämningsskivor eller liknande eller av- drages med hjälp av avskalningsanordningar, erhålles en energibe- sparing av 25-50% samt en fullständig frihet från skum.Compared to partially filled centrifuges, in which the separated products are separated by damming discs or the like or peeled off by means of peeling devices, an energy saving of 25-50% and a complete freedom from foam is obtained.

Avskiljningsgraden och fastmaterialhalten hos klarfasen påverkas så positivt av den helmantlade skruvcentrifugen enligt uppfinnin- gen och inställes så, att sedimentet kan enkelt transporteras och tillföras i ett speciellt användningsändamâl. Klarfasen har en ringa torrsubstanshalt, som tillåter en direkt tillförsel till re- cipienten eller till ett biologiskt reningssteg eller gör det möj- ligt att använda som processvatten. 458 506 Genom fullständig fyllning av separationsrummet med suspension kan man arbeta med högre varvtal och därigenom förbättra separa- tionseffekten hos den helmantlade skruvcentrifugen. På grund av den cylindriska utformningen och den enkla regleringen av utlopps~ ledningen för de båda skilda faserna blir framställnings-, monte- rings- och driftskostnaderna låga för den helmantlade skruvcent- rifugen enligt uppfinningen.The degree of separation and the solids content of the clear phase are so positively affected by the fully jacketed screw centrifuge according to the invention and adjusted so that the sediment can be easily transported and supplied for a special purpose of use. The clear phase has a low dry matter content, which allows a direct supply to the recipient or to a biological purification step or makes it possible to use it as process water. 458 506 By completely filling the separation chamber with suspension, it is possible to work at higher speeds and thereby improve the separation effect of the fully jacketed screw centrifuge. Due to the cylindrical design and the simple regulation of the outlet line for the two different phases, the manufacturing, assembly and operating costs for the fully jacketed screw centrifuge according to the invention become low.

Utföringsexempel Från en jäsningsprocess avdrages 30 m3 suspension per timme och uppkoncentreras över ett förindunstningssteg med hjälp av en sepa- rator till en torrsubstanshalt av 7%, vilket vid en tillförsel av 2%-ig torrsubstanshalt motsvarar en mängd av 6 m3 bioslam per tim.Execution example From a fermentation process, 30 m3 of suspension per hour are deducted and concentrated over a pre-evaporation step by means of a separator to a dry matter content of 7%, which with a supply of 2% dry matter content corresponds to an amount of 6 m3 of biosludge per hour.

En delström av ca 3 m3 per timme tillföres jäsningsprocessen för att förhindra en otillåten minskning av antalet mikroorganismer.A partial flow of about 3 m3 per hour is added to the fermentation process to prevent an unauthorized reduction in the number of microorganisms.

Den kvarvarande bioslamöverskottsmängden av 3 m3 per timme tillfö- res den helmantlade skruvcentrifugen.The remaining biosludge surplus of 3 m3 per hour is fed to the fully jacketed screw centrifuge.

Separationen av suspensionen sker i ett accelerationsomrâde av 4000 g. Eftersom matningshastigheten hos skruven ungefär skall mot- svara strömningshastigheten hos suspensionen, uppgår uppehållsti- den till ca 240 sekunder och matningshastigheten hos skruven till 0,8 cm per sekund.The separation of the suspension takes place in an acceleration range of 4000 g. Since the feed rate of the screw should approximately correspond to the flow rate of the suspension, the residence time is about 240 seconds and the feed rate of the screw is 0.8 cm per second.

Den helmantlade skruvcentrifugen består av en cylindriskt utfor- mad centrifugtrumma 1 och en däri anordnad, runt kanten löpande skruv 2. Centrifugtrumman 1 drivs över en trumdrivanordning 3, me- dan skruven 2 drivs över en skruvdrivanordning 4. Varvtalen hos centrifugtrumman 1 och skruven 2 skiljer sig med ett bestämt varv- tal av 2 varv per minut, varigenom en matningseffekt uppstår i riktning mot skiljeväggsskivan 5.The fully jacketed screw centrifuge consists of a cylindrically shaped centrifuge drum 1 and a screw 2 arranged therein, running around the edge. The centrifuge drum 1 is driven over a drum drive device 3, while the screw 2 is driven over a screw drive device 4. The speeds of the centrifuge drum 1 and the screw 2 differ at a specified speed of 2 revolutions per minute, whereby a feed effect occurs in the direction of the partition plate 5.

Suspensionen (bioslam) matas till centrifugtrumman 1 med ett fyll- nadstryck av 0,5 MPa via den axiellt anordnade suspensionsinlopps- ledningen 6, varigenom tillförseln sker skonsamt till separations- kammaren 8 via en radiellt anordnad suspensionsinloppskanal 7. På ett avstånd av 15% av längden av separationskammaren 8 från skil- jeväggsskivan 5 uppvisar skruven radiella kanaler, nämligen klar- faskanaler 12. va* . f? 1 '* _ "”íššPšoe 1 1 é I skruvens 2 axel förenar sig klarfaskanalerna 12 till en klar- fasavloppsledning 13. över denna klarfasavloppsledning 13 ström- mar den lättare fasen ut ur den helmantlade skruvcentrifugen.The suspension (biosludge) is fed to the centrifuge drum 1 with a filling pressure of 0.5 MPa via the axially arranged suspension inlet line 6, whereby the supply takes place gently to the separation chamber 8 via a radially arranged suspension inlet channel 7. At a distance of 15% of the length of the separation chamber 8 from the partition plate 5 has the screw radial channels, namely clear phase channels 12. va *. f? 1 '* _ "” íššPšoe 1 1 é In the axis of the screw 2, the clear phase channels 12 merge into a clear phase drain line 13. over this clear phase drain line 13, the lighter phase flows out of the fully jacketed screw centrifuge.

Utanför skruvcentrifugen är mängdregleringsorganet 14 anordnat i klarfasavloppsledningen 13. Skiljeväggsskivan 5, som tillsammans med centrifugtrumman 1 bildar en ringspalt 9, är utformad som änd- vägg hos skruven 2.Outside the screw centrifuge, the quantity control means 14 is arranged in the clear phase drain line 13. The partition plate 5, which together with the centrifuge drum 1 forms an annular gap 9, is designed as an end wall of the screw 2.

Bakom skiljeväggsskivan 5 och under utnyttjande av denna som vägg sträcker sig en sedimentkanal 10 radiellt från ringspalten 9 mot en koaxiellt med klarfasavloppsledningen 13 anordnad sedimentav- loppsledning 11. Denna sedimentavloppsledning 11 sträcker sig ut ur den helmantlade skruvcentrifugen. Utanför centrifugen är mät-- cellen 15, närmare bestämt en viskosimeter, anordnad i sedimentav- loppsledningen 11.Behind the partition board 5 and using it as a wall, a sediment channel 10 extends radially from the annular gap 9 towards a sediment drain line 11 arranged coaxially with the clear phase drain line 13. This sediment drain line 11 extends out of the fully jacketed screw centrifuge. Outside the centrifuge, the measuring cell 15, more precisely a viscometer, is arranged in the sediment drain line 11.

Det i separeringskammaren 8 införda bioslammet uppdelas genast i sediment och klarfas och matas mot skiljeväggsskivan 5 genom ström- ningshastigheten och varvtalsskillnaden 2 varv per minut. Separe- ringskammaren 8 är helt fylld med bioslam. Sedimentet ansamlar sig framför skiljeväggsskivan 5 och täcker ringspalten 9. Eftersom separeringskammaren 8 står under ett tryck av 0,5 MPa, trycks se- dimentet genom ringspalten 9 till den radiella sedimentkanalen 10 och vidare genom sedimentavloppsledningen 11, där torrsubstanshal- ten periodiskt bestäms i mätcellen 15_(viskosimeter) och avlägsnas slutligen från centrifugen.The biosludge introduced into the separation chamber 8 is immediately divided into sediment and clear phase and fed to the partition board 5 by the flow rate and the speed difference 2 revolutions per minute. Separation chamber 8 is completely filled with biosludge. The sediment accumulates in front of the partition plate 5 and covers the annular gap 9. Since the separation chamber 8 is under a pressure of 0.5 MPa, the sediment is forced through the annular gap 9 to the radial sediment channel 10 and further through the sediment drain line 11, where the dry matter content is periodically determined in the measuring cell. 15_ (viscometer) and finally removed from the centrifuge.

Klarfasen, som ej finner tillträde till ringspalten 9, avledes ur centrifugen genom de radiella klarfaskanalerna 12 och den axiellt anslutande klarfasavloppsledningen 13. Den mängd, som skall avle- das, inställes över mängdregleringsorganet 14, som är en ventil.The clear phase, which does not find access to the annular gap 9, is diverted from the centrifuge through the radial clear phase channels 12 and the axially connecting clear phase drain line 13. The amount to be diverted is set over the amount control means 14, which is a valve.

Detta mängdregleringsorgan 14 erhåller från mätcellen 15 periodis- ka pulser, som är adekvata mot den mätta torrsubstanshalten hos sedimentet. Medelst denna koppling regleras primärt mängdförhâllan- det mellan sedimentet och klarfasen och indirekt den kvalitetenl bestämmande torrsubstanshalten hos de båda faserna. Sedimentet har en torrsubstanshalt av 15 vikt-%. Torrsubstanshalten hos klarfasen uppgår till 1 vikt-%.This quantity control means 14 receives from the measuring cell 15 periodic pulses which are adequate for the measured dry matter content of the sediment. By means of this coupling, the quantity ratio between the sediment and the clear phase is primarily regulated and indirectly the quality-determining dry matter content of the two phases. The sediment has a dry matter content of 15% by weight. The dry matter content of the clear phase amounts to 1% by weight.

Claims

A fully jacketed screw centrifuge of cylindrical construction and with flow control, comprising an axially arranged suspension inlet line (6) and an opposite, likewise axially arranged clear phase drain line (13) having a coaxial with this arranged sediment drain line (11), wherein both the clear phase and sediment drain lines are connected radially from the periphery of the centrifuge screw (2) to its axis-directed channels (10, 12) for sediment and clear phase. a partition plate (5) is arranged behind the screw (2), which delimits a narrow annular gap (9) for the sediment towards the centrifuge drum (1), characterized in that the partition plate (5) is designed as a radial extension of the end wall of the screw (2) at the end of the screw (2), that the clear phase channels (12) are arranged at a distance in front of the partition plate (5), which amounts to 10 - 2 2 of the length of the separation chamber (8), and leads radially to the axially with the screw (2) arranged clear phase drain line (13) with which they are liquid conductively connected, and that outside the fully jacketed screw centrifuge in the sediment drain line (11) a measuring cell (15) is arranged for determining the dry matter content, which measuring cell via a signal line is connected to a quantity control means (14) arranged in the clear-phase drain line (13) outside the fully jacketed screw centrifuge.