一種用於離心脫水機的氣液組合式刮刀結構的製作方法
2023-12-02 01:51:51 2
本發明涉及固液分離用離心機技術領域，尤其涉及一種用於離心脫水機的氣液組合式刮刀結構。
背景技術：
石灰石(石灰)-石膏溼法脫硫是目前電力和有色行業煙氣脫硫的主要方式，它具有工藝成熟可靠、脫硫效率高、脫硫劑原料來源豐富、副產品石膏可綜合利用等優點。電力行業由於煙氣處理量大，煙氣二氧化硫濃度較高，通常用石灰石作脫硫劑；如制酸尾氣二氧化硫濃度低，煙氣量不大，現場實際條件的受限，也可採用石灰作脫硫劑。脫硫裝置主要由脫硫塔、ph值調整槽、氧化塔、石膏分離及原料供給等部分組成。制酸尾氣由脫硫塔逆噴管進入，吸收劑由循環泵送入逆噴管噴嘴，氣液兩相逆流接觸。集液槽(脫硫塔下部)設攪拌泵，並自動控制液位，向ph值調整槽輸送漿液，用硫酸調整漿液ph值後送往氧化塔，用羅茨風機向氧化塔鼓入空氣使亞硫酸根變成硫酸根，氧化後的漿液經泵送入濃縮設備、均質設備，再通過離心機脫水，產出石膏，上清液返回濾液槽。石膏漿液再經洗滌、脫水形成石膏濾餅後，通過專用刮刀刮除，並由輸送機送至石膏儲藏地處加以儲存。
在上述溼法脫硫工藝所用的專用刮刀，是為了滿足高效、快速、充分卸料的要求而進行設計的。該專用刮刀通常由氣缸升降及旋轉機構、刮刀軸和窄刮刀組成，其中：氣缸升降及旋轉機構用於控制刮刀軸上下移動以及旋進旋出動作，刮刀軸則伸入轉鼓內，且窄刮刀布置在刮刀軸的底部從而用於刮掉轉鼓內側網壁處存在的石膏料。通過氣缸升降及旋轉機構驅動刮刀軸上下移動以及旋進旋出動作，從而保證窄刮刀的可刮擦範圍覆蓋轉鼓內側網壁以及濾餅厚度，以達到刮除卸料的目的。上述現有專用刮刀所存在的缺陷在於：一方面，傳統的窄刮刀，單次的刮料範圍僅能覆蓋轉鼓內側網壁高度方向的1/4甚至更少，隨著氣缸升降及旋轉機構的驅動方才能實現對轉鼓內側網壁高度方向石膏濾餅的全刮除效果，導致工作效率低下。另一方面，由於採用壓縮空氣作為驅動源，氣體本身可壓縮性較強，從而導致窄刮刀的動作穩定性差，刮料效果較差。如果直接採用液壓裝置的刮刀機構，又因液壓系統結構複雜，附屬設備較多，現場一般又有防爆、防護等要求，導致液壓裝置的刮刀機構投入成本高、維護操作不便、實用性受到影響。
技術實現要素：
本發明的目的即為克服上述現有技術的不足，提供適於實用的一種用於離心脫水機的氣液組合式刮刀結構，其能將石膏濾餅高效、快速、充分地從離心脫水機的轉鼓內壁上分離出來，從而實現連續的自動卸料功能，同時工作穩定性高，耐用性強，投入成本低，維護更換也非常簡便。
為實現上述目的，本發明採用了以下技術方案：
一種用於離心脫水機的氣液組合式刮刀結構，其特徵在於：本裝置包括沿轉鼓軸向而伸入轉鼓內的鉸支軸，鉸支軸與安裝在外殼上蓋的絞支軸座間構成迴轉配合；鉸支軸的一側徑向向外延伸有刮刀杆，刮刀杆的頂端固接刀片，刀片的刀口指向轉鼓內鼓面；本發明還包括用於驅動鉸支軸產生轉動動作的驅動組件；所述驅動組件包括液壓缸以及用於使得液壓缸產生回程及進程動作的氣液源；液壓缸的活塞杆頂端鉸接有連杆，連杆再與鉸支軸杆頂端構成鉸接配合，且各鉸接處軸線均平行轉鼓軸線；當液壓缸作進程動作時，刮刀杆相對鉸支軸的擺動方向與轉鼓的轉動方向彼此反向；所述氣液源至少包括兩組液壓油罐，兩組液壓油罐的進液口通過換向閥而連通外部壓縮空氣設備，而兩組液壓油罐的出液口分別連通液壓缸的進程液壓口以及回程液壓口。
液壓油罐內的液壓油容積佔罐體總容積的1/2～2/3。
所述刀片的長度方向平行轉鼓軸線方向，且刀片長度小於轉鼓內腔高度。
當液壓缸處於最大進程位置時，刀片的刀口與轉鼓內側網壁之間距離為5～8mm。
所述換向閥為二位四通換向閥或二位五通換向閥。
本發明的主要優點在於：
1)、由於石膏濾餅總是伴隨轉鼓的脫水動作而逐漸增厚，本發明通過採用鉸接式連杆結構，以液壓缸來作為驅動源，以連杆作為傳遞臂，以鉸支軸以及刮刀杆作為力臂，最終實現對位於刮刀杆頂端處的刀片的逐步旋進或旋出目的。此外的，本發明的刀片採用寬刮刀結構，這樣刀片一次即可將轉鼓高度方向上的濾餅刮除，效率更高。更為重要的是，在對液壓缸的動力來源進行設計時，本發明採用了獨特的氣液混合動力結構：一則通過液壓油罐直接連通液壓缸從而提供液壓缸以動力，二則通過壓縮空氣來對液壓油罐進行壓力推送，從而實現由氣壓力轉液壓力的混合力傳遞過程。之所以採用上述氣液混合動力結構，是考慮到如單純的採用液壓結構，則往往需要配備複雜的液壓動力源，結構和成本上均難以滿足簡潔性需求。如單純採用壓縮空氣，則由於空氣的受壓縮性大，導致本身壓力存在不穩定性，顯然不利於保證刀片的動作穩定性。本發明採用氣液混合動力，可有效確保整個本發明的動作穩定性及可靠性。
附圖說明
圖1為本發明所處的離心脫水機的結構示意圖；
圖2-3為本發明的動作狀態示意圖；
圖4為進料管相對轉鼓的裝配示意圖；
圖5為洗滌管相對轉鼓的裝配示意圖。
附圖中標號與各部件對應關係如下：
11-鉸支軸12-刮刀杆13-刀片14-液壓缸
15-連杆16-液壓油罐17-換向閥
20-轉鼓30-動力部
41-上進料管42-下進料管43-出料長扁口
50-洗滌管51-噴嘴
具體實施方式
為便於理解，此處對本發明所位於的工作環境作以下說明：
本發明的設計初衷為：由於冶煉廠、火電廠等煙道中的煙氣，通過煙氣制酸系統製得的硫酸，加入石灰，生成石膏溶液，這是煙氣脫硫的常規工序，一般稱之為石灰-石膏法脫硫。該工序生成的石膏液濃度較稀，通過將之經過料漿增濃裝置及料漿均質裝置後，以便脫去石膏液中的水分及進行均質處理，並提高石膏液的濃度至固體質量分數20％～30％左右，這個濃度的石膏液適合進入最後的料漿脫水工序，脫水效率才高。而料漿脫水工序生成的石膏液中含有大量雜質，則需要進入洗滌工序，以清除其中的雜質鹽分，最終再依靠本發明來進行石膏濾餅的刮除操作，從而獲得成品石膏。
正是在上述設計初衷下而設計了圖1所示的離心脫水機，由於這是石膏產品形成的最終工段，因此最終產品石膏的品質、含水量均在離心脫水機內完成。
一般煙氣脫硫形成的石膏稀料漿的量都比較大。為保證一定產量，此處離心脫水機的技術參數都應當調高，其轉鼓20直徑在1500mm以上，其高度在750mm以上，其轉速1000r/min。
具體使用時，如圖1及圖4所示的，離心脫水機設置兩個進料管，一則可以保證較大的進料量，二則是降低進料時對轉鼓20形成的衝擊。兩個進料管彼此並列且獨立布置，其末端均進入轉鼓20內部。為便於說明，此處將其中一個進料管命名為上進料管41，與該上進料管41連接的出料長扁口43命名為上出料長扁口，相應的，另一個進料管及相應出料長扁口43為下進料管42及下出料長扁口。則：上進料管41與下進料管42彼此並列布置，且彼此出口端在鉛垂高度上存在高度差。上進料管41與下進料管42可設計為在鉛垂方向上可調節浮動，具體可通過如抱箍、哈夫節式的卡夾甚至是緊定螺釘結構等本領域內的常見調節固定結構均可，具體可根據實際情況而酌情選用；下述的洗滌管50處同理設計。上進料管41的上出料長扁口噴出的石膏濃料漿在高度方向上覆蓋轉鼓20的上半段，下進料管42的下出料長扁口噴出的石膏濃料漿在高度方向上覆蓋轉鼓20的下半段。這樣，上進料管41和下進料管42結合起來，就將大流量的石膏濃料漿輸入進了轉鼓20內。需要注意的是：位於相應進料管出口端處的上出料長扁口和下出料長扁口均偏向一側，與轉鼓20旋轉方向形成一致，以免石膏濃料漿由上出料長扁口和下出料長扁口的出漿口噴出時，與轉鼓20旋轉方向不一致造成飛濺。上出料長扁口和下出料長扁口的出漿口均為平行轉鼓20軸線方向的窄長條狀，且該出漿口寬度一般為10mm左右。
經上述脫水程序後，石膏濃料漿中大部分水分被脫去，得到的石膏產品含水率6％～10％，此時其含溼量已明顯降低，但其中的雜質含量還較高，需要進行洗滌，以清除其中所含的雜質，得到較高品質的石膏產品。因此石膏濃料漿在脫水後需要進入在線洗滌系統，進行置換洗滌。由於經脫水程序後，石膏濃料漿中大部分水分被脫去，形成的石膏濾餅貼合在轉鼓20的內表面。此時，如圖1及圖5所示的，在控制系統的自動控制下，轉鼓20的轉速降低，在線洗滌系統開啟。洗滌液通過洗滌管50進入到轉鼓20內部。參照圖1所示的，洗滌管50沿著轉鼓20高度方向交錯且相鄰位置呈一定交叉角度布置一系列的噴嘴51，使洗滌液在轉鼓20高度方向全部覆蓋且對轉鼓20的衝擊最小。洗滌液通過上述噴嘴51均勻噴出，轉鼓20又以特定的洗滌速度旋轉，就實現了洗滌液對轉鼓20內壁的石膏濾餅的全方位的洗滌目的。洗滌液透過石膏濾餅，將其中的雜質鹽分溶解、置換，再透過轉鼓20上的孔，在離心力作用下甩出，達到洗滌雜質的目的。
洗滌液的用量一般是轉鼓20容腔容積的20％；洗滌的時間和次數根據石膏產品所需達到的品質進行控制。
待洗滌完成後，即可進行石膏濾餅的快速卸料操作，此處通過在離心脫水機的本發明來完成。如圖1所示，本發明的刮刀一般為寬刮刀，刀片13高度略小於轉鼓20的母線長度，這樣刀片13一次即可將轉鼓20高度方向上的濾餅刮除。刮刀杆12前段裝有刀片13，刮刀杆12末端裝在鉸支軸11一側，鉸支軸11旋轉即可帶動刀片13旋轉。沿轉鼓20母線方向俯視石膏離心機，其轉鼓20轉向為順時針時，刀片13需要逆時針旋轉才能刮到濾餅。
鉸支軸11上端裝有連杆15，連杆15末端與液壓缸14的活塞杆端連接。活塞杆前推或後拉時，即帶動連杆15作相應的前或後的動作；而連杆15的前後動作，即帶動鉸支軸11的旋轉，也即帶動刀片13動作。具體如下：正常情況下，液壓缸14的活塞杆是縮回狀態，此時刀片13遠離轉鼓20內壁一段距離，處於復位狀態。刀片13與轉鼓20內壁之間的距離為預留的濾餅形成空間，當濾餅形成到最厚時，濾餅也不會碰到刀片13。濾餅形成後，本發明自動進入卸料模式，轉速下降，活塞杆前推，帶動連杆15逆時針擺動，相應的，鉸支軸11逆時針旋轉，刀片13向濾餅方向擺動，逐層將濾餅刮除。當活塞杆前推到液壓缸14頂端時，刀片13到達刮除料層的最大限位，濾餅層基本被刮完。考慮到刀片13不能接觸濾布，以免將濾布刮壞，刀片13刮除料層的最大限位一般為距離轉鼓20內壁5～8mm，該距離需要依靠液壓缸14的行程加以控制。刮料完成後，活塞杆後拉，連杆15順時針擺動，鉸支軸11亦順時針旋轉，刀片13向遠離轉鼓20內壁方向擺動，再次進入復位狀態。
連杆15的長度一般大於刮刀杆12長度數倍，如此長度設置利用了槓桿原理，可以節省液壓缸14的推力。液壓缸14的推力大於其拉力，所以，刮料的時候，是液壓缸14推力作用，這樣充分利用了液壓缸14的推力。通過以上兩個設置，可以使用較小的推力來推動刀片13卸料。
因為可以使用較小的推力來推動刀片13卸料，就不必選用複雜的液壓站，也可以降低投入成本以及維護費用。而外部壓縮空氣設備可以使用工廠壓縮氣源實現，考慮到氣源的不穩定，時而壓力大時而壓力小，容易造成刀片13刮料時的波動，因此，本發明該設計了一種氣液混合結構，來解決氣源壓力波動的問題，具體如下：
如圖2-3所示，外部壓縮空氣設備的出氣口與換向閥17(如二位四通換向閥或二位五通換向閥等)的進氣口p相連，換向閥17的出口a、b分別與兩組液壓油罐16頂部的接口a10、b10相連，兩組液壓油罐16底部的接口a11、b11則分別與液壓缸14的進程液壓口b12以及回程液壓口a12相連。一般情況下，接口a10、b10、a11、b11以及進程液壓口b12以及回程液壓口a12處於常開狀態。
兩組液壓油罐16應能承受壓力，其承受的壓力應是所進入的壓縮空氣壓力的1.25倍或更高，屬於壓力容器，需要按壓力容器規範要求設計、製造、檢驗等。
兩組液壓油罐16裝有其容積1/2～2/3的液壓油，剩餘容積充滿空氣。壓縮空氣進入兩組液壓油罐16，因為兩組液壓油罐16上部為充滿空氣的容腔，壓縮空氣的波動就會得到緩衝、消除。壓縮空氣作用在液壓油上，因為液壓油是不可壓縮的，液壓油就直接傳遞了壓縮空氣的壓力，消除了壓縮空氣在傳遞過程中產生波動帶來的壓力變化。
參照2-3所示，整個本發明的動作流程為：
正常情況下，如圖2所示，刀片13處於復位狀態。換向閥17出口a進氣、b排氣，壓縮空氣通過出口a、接口a10進入左側液壓油罐，壓縮空氣的壓力作用在左側液壓油罐內的液壓油油麵上，推動液壓油通過出口a11、接口a12進入液壓缸14前腔，使活塞杆處於回程狀態，刀片13收回復位。
濾餅形成後，如圖3所示，本發明自動進入卸料模式，plc給出信號，轉速下降。換向閥17動作，換向閥17出口a排氣、b進氣，壓縮空氣通過出口b、接口b10進入右側液壓油罐，壓縮空氣的壓力作用在右側液壓油罐內的液壓油油麵上，推動液壓油通過出口b11、接口b12進入液壓缸14後腔，推動活塞杆往前運動，同時帶動連杆15逆時針擺動，相應的，鉸支軸11也逆時針旋轉，於是帶動刀片13向濾餅方向擺動，逐層將濾餅刮除。活塞杆往前運動時，液壓缸14前腔容積逐漸減小，前腔內的液壓油通過接口a12、a11返回到右側液壓油罐內，右側液壓油罐內的液壓油增加，液壓油油麵上升，右側液壓油罐內的空氣容腔縮小，氣體由換向閥17出口a排出；
濾餅刮除結束時，此時液壓缸14的活塞杆伸到最前方，plc給出信號，換向閥17動作，換向閥17出口a進氣、b排氣，壓縮空氣通過出口a、接口a10進入左側液壓油罐，壓縮空氣的壓力作用在左側液壓油罐內的液壓油油麵上，推動液壓油通過出口a11、接口a12進入液壓缸14前腔，推動活塞杆往後運動，同時拉動連杆15順時針擺動，相應的，鉸支軸11也順時針旋轉，於是帶動刀片13向遠離轉鼓20內壁方向擺動，直至原始復位狀態。活塞杆往後運動時，液壓缸14後腔容積逐漸減小，後腔內的液壓油通過接口b12、b11返回到右側液壓油罐內，右側液壓油罐內的液壓油增加，液壓油油麵上升，右側液壓油罐內的空氣容腔縮小，氣體由換向閥17出口b排出。
綜上可知，石膏濃料漿需經歷進料、脫水後形成濾餅，再經過洗滌、刮料來獲得成品，上述各步驟均對應不同的轉速，分別為n進料、n脫水、n洗滌、n刮料。轉速關係為：n進料為300r/min左右；n脫水與n洗滌基本相等，或n洗滌略小於n脫水。n脫水為是本發明的最高轉速1000r/min。n刮料最低，一般100r/min左右。以上轉速以及轉速對應的閥門、泵等動作均由控制系統集中自動控制，最終獲得本發明所需的高質量的石膏成品。