Zasady działania

Podstawową zasadą pracy wirówki dekantacyjnej jest przyspieszona sedymentacja pod działaniem siły grawitacji.

Na rysunku (a) obok przedstawiony jest prosty zbiornik osadnikowy z nieustannie przemieszczającym się zgarniakiem umieszczonym po lewej stronie i na bieżąco usuwającym osadzające się substancje stałe.

Ciecz przepływa nad górną krawędzią zgarniaka i opuszcza zbiornik po prawej stronie.

Zgodnie z prawem Stoke’a, cząstki stałe w zbiorniku będą osadzać się z prędkością, która zależy od wielu czynników, m. in. od względnej gęstości substancji stałych i cieczy, wielkości cząstek oraz przyspieszenia spowodowanego działaniem siły ciężkości.

Jeśli zbiornik przekształcić, jak to przedstawia rysunek (b) w stożkowaty cylinder pokazany na rysunku (c), a cylinder obracać z dużą prędkością wokół jego osi symetrii, to powstanie duża siła odśrodkowa G działająca zarówno na ciecz, jak i na substancje stałe.

Ta siła odśrodkowa zastępuję siłę grawitacji występującą w prawie Stoke’s i powoduje szybką sedymentację tych cząstek, których gęstość jest większa od gęstości cieczy. Nieustannie przemieszczający się skrobak z rysunku (a) jest zastąpiony przez cylindryczny ślimak (c), który przemieszcza substancje stałe na zewnątrz stożkowatego końca cylindra umożliwiając wykonywanie separacji w trybie ciągłym. W ten sposób początkowych zbiornik osadnikowy został przekształcony w wirówkę dekantacyjną.

W różnych aplikacjach technologicznych stosuje się wiele odmian wirówek dekanatacyjnych, ale podstawowa zasada działania opisana powyżej stosuje się do wszystkich rodzajów tych urządzeń.

Wirówki dekantacyjne z jednolitą komorą

Możliwe są następujące opcje wykonania:

• Przedmuchiwanie gazem obojętnym,
• Wykonanie nieprzepuszczające oparów lub całkowicie hermetyczne
• Zmienna prędkość obrotów ślimaka
• Zmienna prędkość obrotów komory
• Przepłukiwanie placka
• Dodatek substancji chemicznych i polimerów
• Specjalna ochrona w celu zapewnienia odporności na ścieranie

W przypadku zastosowania w charakterze klasyfikatora, wirówki dekanatacyjne z jednolitą komorą mogą selektywnie usuwać z zawiesiny i selektywnie oddzielać cząstki stałe o wielkości nawet do 50 mikronów lub bardzo małe cząstki o wielkości w granicach jednego mikrona.

Wirówki dekantacyjne z komorą sitową

Ten typ dekantera rozwinął się z wersji z jednolitą komorą, a separacja w tym przypadku jest realizowana w dwóch etapach. Na pierwszym etapie odbywa się klarowanie i sedymentacja roztworu, podobnie jak w wirówkach dekantacyjnych z jednolitą komorą. Drugi etap pozwala na dalsze odwodnienie materiału pozostałego wewnątrz urządzenia, gdyż materiał ten przemieszcza się wzdłuż części komory posiadającej perforowane ściany. Jednocześnie, w razie potrzeby osad stały może być dodatkowo przepłukiwany w czasie przemieszczania się wzdłuż sit, a wymywany odciek można zbierać oddzielnie.

Korzyści wynikające z zastosowania wirówek dekantacyjnych z komorą sitową

Korzyści wynikających z zastosowania wirówek dekantacyjnych z komorą sitową jest wiele, m.in.:

• Wydajność w niewielkim stopniu zależy od zmienności parametrów nadawy
• Pierwotny odciek i odciek z wymywania można zbierać oddzielnie
• Dodatkowy odpływ przez ściany sitowe zapewnia niską wilgotność placka
• Możliwość przepłukiwania placka i gromadzenia odcieku z przepłukiwania
• Ograniczone straty produktu odwirowania przez otwory sita

Dekantery trójstopniowe

Za pomocą trójstopniowych dekanterów z jednolitą komorą produkowanych przez firmę Broadbent można prowadzić separację szlamów zawierających trzy rodzaje materiałów, na przykład oleje, wodę i cząstki stałe.

W efekcie otrzymywane są trzy oddzielne ciągłe strumienie przepływu dla poszczególnych składników szlamu.

Takie dekantery są szczególnie przydatne do zastosowań, gdzie wejściowy szlam zawiera dużą ilość substancji stałych – zazwyczaj powyżej 5% suchej masy.

Typowe zastosowania dekanterów trójstopniowych

Dwa typowe zastosowania dekanterów trójstopniowych:

• Osady denne zbiorników,
• Olej palmowy i olej z oliwek

Konstruowanie i produkcja dekanterów

Wszystkie dekantery firmy Broadbent są projektowane zgodnie z normami BSI 2547 oraz ISO 9000 oraz innymi normami międzynarodowymi mającymi zastosowanie do konstruowania i produkcji urządzeń.

Firma Broadbent jest również producentem certyfikowanym według norm ASME w zakresie zbiorników ciśnieniowych.

Nasz główny zakład produkcyjny w Huddersfield w Wielkiej Brytanii jest wyposażony we wszelkie urządzenia do produkcji elementów wirujących z różnych rodzajów materiałów i przeznaczonych dla konstrukcji spełniających rygorystyczne wymagania dla poszczególnych zastosowań i procesów technologicznych. Komora, przenośnik i obudowa urządzenia mogą być wykonane z rozmaitych materiałów, m.in.:

• Stal nierdzewna,
• Dupleksowa stal nierdzewna
• Stal miękka
• Stop Monela
• Stop Hastelloy
• Tytan
• Nikiel
• Inkonel

Na przykład, do odwadniania kwasu tereftalowego (PTA) używa się hermetycznych dekanterów z jednolitą komorą wykonaną z najlepszych gatunków stali dupleksowej, zaprojektowaną do pracy przy nadciśnieniu 10 bar oraz w temperaturze 200 [^oC]. Z kolei tytan jest stosowany do wysokotemperaturowej ekstrakcji soli z roztworu nasyconego lub w innym środowisku o wysokim zagrożeniu korozją.

Serwis i wsparcie

Opcje konstrukcyjne dekanterów

Uszczelnianie i przedmuchiwanie dekanterów

Dekantery firmy BROADBENT są dostępne z różnorodnymi systemami uszczelnień pozwalającymi na utrzymanie wszelkich szkodliwych środków chemicznych wewnątrz obudowy dekantera. W przypadku, gdy wymagane jest przedmuchiwanie gazem obojętnym, firma Broadbent jest w stanie dostarczyć odpowiednie systemy utrzymujące stałe nadciśnienie przedmuchiwania, utrzymanie ochronnej powłoki gazowej oraz wyposażyć instalację we wszelkie niezbędne analizatory gazu, elementy sterownicze i alarmy.

Hermetyczne dekantery zapewniające nieprzepuszczalność oparów

Dla wielu zastosowań wymagane jest utrzymywanie niewielkiego nadciśnienia wewnątrz obudowy dekantera w celu zabezpieczenia przed uwolnieniem niebezpiecznych oparów i cieczy. Dostępnych jest wiele sposobów uszczelniania, m.in.:

• Uszczelnienie labiryntowe z barierą azotową,
• Uszczelnienia z węglowymi tulejami z pierścieniami dzielonymi.

Dekantery ciśnieniowe

Firma BROADBENT ma rozlegle doświadczenie w projektowaniu i wieloletniej eksploatacji dekanterów ciśnieniowych. Dla większości dekanterów Broadbent o rozmaitych wielkościach dostępne są Systemy wkładów uszczelniających pozwalające na utrzymanie wewnątrz obudowy nadciśnienia do 10 bar. W tych systemach stosowane są wysokowytrzymałe dwustronne uszczelnienia mechaniczne oraz panele uszczelniające pozwalające na monitorowanie działania i kontrolę integralności uszczelnień.

Napędy i sterowanie

W wirówkach dekanatacyjnych firmy BROADBENT zastosowane są najnowsze technologie napędów o wysokiej sprawności energetycznej, a także zaawansowane sterowanie z wykorzystaniem sterowników programowalnych (PLC). Możliwe są rozmaite opcje wykonania układów napędowych dla wirówek, m.in.:

• Elektronicznie sterowane napędy o zmiennej prędkości dla głównego silnika urządzenia,
• Sprzęgła mechaniczne i hydrokinetyczne z możliwością blokady pozwalające na stosowanie bezpośredniego napędu przy pełnej prędkości,
• Elektronicznie sterowane napędy o zmiennej prędkości dla przekładniowych silników adaptacyjnych, jeśli są zainstalowane.

Zaawansowane systemy sterowania wykorzystujące sterowniki PLC zapewniają:

• Bezpieczny monitorowanie blokad oraz warunków pracy
• Połączenie z ogólnozakładowymi systemami sterowania
• Dostosowanie do potrzeb klienta w celu spełnienia specyficznych wymagań miejsca instalacji

Przekładnie do pracy ze stałą i zmienną prędkością

Firma BROADBENT produkuje cały typoszereg różnych przekładni zaprojektowanych i wyprodukowanych samodzielnie przez firmę specjalnie dla dekanterów. Konstrukcja tych przekładni jest oparta na normach BS 5346 oraz AGMA i zapewnia uzyskanie całego szeregu stałych przełożeń w celu optymalizacji parametrów dekanterów wykorzystywanych w rozmaitych procesach technologicznych.

W przypadku, gdy wirówki dekantacyjne są stosowane do pracy przy regularnie zmieniających się warunkach procesów technologicznych silniki napędowe o zmiennej prędkości mogą być sprzężone z przekładniami o stałym przełożeniu, dzięki czemu powstaje system napędu adaptacyjnego, w którym prędkość przemieszczania się materiału wewnątrz dekantera może być płynnie dostosowywana w celu optymalizacji parametrów procesu technologicznego przy zmiennych warunkach nadawy. Na żądanie mogą być również oferowane przekładnie hydrokinetyczne o zmiennej prędkości wyjściowej i przełożeniu.

Urządzenie zapobiegające wstrząsom (ACD)

W przypadku niektórych zastosowań (np. PVC lub PTA) naturalne właściwości odsączanego materiału powodują powstanie poślizgu podczas transportu substancji stałych, co w efekcie prowadzi do wysokoczęstotliwościowych wibracji przenośnika śrubowego i wzrostu momentu obrotowego obciążającego przekładnię.

W celu wyeliminowania tego zjawiska firma Broadbent opracowała cały szereg odpowiednich urządzeń przeciwwstrząsowych, które wygładzają znaczne skoki momentu obrotowego, zmniejszają wibrację oraz poprawiają przepustowość dekantera i jego niezawodność.

Ochrona przed ścieraniem

Wyróżniającą cechą dekanterów produkowanych przez firmę Broadbent jest możliwość, w razie potrzeby, pokrycia wnętrza komory urządzenia oraz łopatek (śruby) przenośnika nowoczesnymi materiałami odpornymi na ścieranie. Pozwala to zapewnić długoletni okres eksploatacji urządzenia nawet dla bardzo wymagających zastosowań, gdzie trzeba odwirowywać materiały o właściwościach abrazyjnych. Wirówki dekantacyjne firmy Broadbent, zarówno z jednolitą, jak i sitową komorą, doskonale sprawdzają się podczas pracy z materiałami powodującymi intensywne ścieranie się elementów urządzenia, takimi, jak węgiel, potaż, węglan wapnia oraz zwierciny z szybów wiertniczych ropy naftowej. Oprócz naklejania i natryskiwania twardych materiałów powierzchniowych, stosowane są również inne alternatywne technologie powlekania materiałami odpornymi na ścieranie. Takie opcjonalne rozwiązania są następujące:

• Ceramika alundowa o wysokiej gęstości,
• Węglik krzemu
• Azotek krzemu
• Węglik wolframu

Przepłukiwanie

Funkcja przepłukiwania odwirowywanego materiału jest dostępna zarówno dla dekanterów z jednolitą, jak i sitową komorą. Opatentowane opracowania firmy BROADBENT pozwalają na bardziej efektywne przepłukiwanie materiału wewnątrz dekanterów dla całego zakresu zastosowań, gdzie wymywanie placka w dekanterze przed jego usunięciem na zewnątrz jest wykonalne.

Dodawanie środków chemicznych i polimerów

W wielu zastosowaniach do oczyszczania ścieków proces separacji jest wspomagany przez dodawanie polimerów w celu zbijania drobnoziarnistych substancji stałych w większe kłaczki, co zapewnia wyższy uzysk substancji stałych i wyższą czystość odcieku. Wszystkie dekantery mogą być wyposażone w urządzenia do dodawania środków chemicznych, bądź na zewnątrz, bądź wewnątrz dekantera.

Badania laboratoryjne i próby technologiczne w zakładach produkcyjnych

Laboratorium zapewnia pełny zakres usług dla Klientów uważających, że wirówki dekantacyjne są rozwiązaniem ich problemów z oddzielaniem substancji stałych od cieczy.

Wyposażenie laboratorium umożliwia:

• Określenie charakterystyk próbek dostarczonych przez Klienta,
• Pełną analizę właściwości cząstek o dowolnej wielkości i kształcie,
• Badanie w specjalnie wybudowanej komorze testowej z odsysaniem oparów i urządzeniami elektrycznymi dopuszczonymi do pracy w Strefie 2 zagrożenia wybuchem,
• Badania są prowadzone w siedzibie firmy Broadbent lub, na żądanie, na linii technologicznej końcowego użytkownika.

Wirówki testowe dostępne w laboratorium firmy BROADBENT w celu prowadzenia badań na miejscu lub w zakładzie klienta to niewielkie koszowe /zbiornikowe wirówki wsadowe oraz cały szereg wirówek do pracy ciągłej.

Do badań dostępne są również liczne wirówki dekantacyjne, m.in.:

Laboratorium Technologii Procesowych należy do kluczowych działów firmy BROADBENT i umożliwia rozwiązywanie problemów rozdzielania materiałów, z którymi zwracają się klienci. Laboratorium pozwala również przedsiębiorstwu przeprowadzać analizy, jak zwiększenie skali produkcji wpłynie na całość działalności zakładu prze wykorzystaniu danych produktów i procesów technologicznych. W celu omówienia swoich wymagań należy skontaktować się z firmą BROADBENT.