SHJ-400型水葫芦固液分离机设计与性能试验

2011年4月农机化研究第4期SHJ一400型水葫芦固液分离机设计与性能试验朱德文，陈永生，杜静，李瑞容(1．农业部南京农业机械化研究所，南京210014；2．江苏省农业科学院农业资源与环境研究所，南京210014)摘要：根据生产要求，设计了SHJ一400型水葫芦固液分离机，介绍了该机具的结构组成、工作原理和技术特性。分析和设计了螺旋挤压与出渣装置等关键部件的结构参数。以水葫芦为原料，进行了固液分离生产性能试验。研究了挤压时间、粉碎粒径、进料量和不同固液分离方式对水葫芦脱水率、处理量和机具能耗等性能指标的影响，并对水葫芦固液分离工艺参数进行优化选择。试验结果表明：SHJ一400型水葫芦固液分离机对水葫芦具有良好的固液分离效果，脱水率≤75％，生产量≥8t／h，机具能耗≤2kW·h／t；该机具性能较其他固液分离方式优越，能较好满足水葫芦固液分离生产要求。关键词：水葫芦；固液分离机；性能试验中图分类号：$216．2文献标识码：A文章编号：1003—188X(2011)04-0079—060引言水葫芦又名凤眼莲、水荷花、洋水仙和水生风信子等，属雨久花科凤眼莲属多年生漂浮水生草本植物，原产于南美洲，适应能力和繁殖力均强，其生物量每15—18d可翻1倍，喜高温多湿，喜群生，往往形成单一优势群落J。生长富营养化水体中，能大量吸收氮磷营养盐和重金属离子，降解萘和苯等有机化合物，光合作用能吸收大量的CO，产生大量的O。。目前，在富营养化水体污染治理中，广泛利用水葫芦超强的净化功能和其根部分泌物的抑藻功能j。由于水葫芦资源化利用的效益低，且自身危害也十分突出，若在江河湖泊中迅速繁衍，将必造成生态失衡，株体死亡腐烂后易造成二次污染，所以对种植水葫芦修复富营养化水体必须进行可控化与安全放养。目前，水葫芦在作为生物质能源、肥料和饲料等资源化利用方面表现出较大的潜力，并引起了人们的高度重视。在水葫芦沼气厌氧发酵工程中，为了降低水葫芦中的TS，COD和BOD含量，增加发酵物浓度，提高产气率，减小发酵罐容积，必须对新打捞上来的水葫芦进行粉碎与固液分离等预处理作业。当前，固液分离机械种类虽然很多(如有板框压滤机、离心机、斜板筛分离机等)，但分离效果都不够理想，尤其针对水葫芦进行固液分离作业还没有专业的设备，现在应用的水葫收稿日期：2010—07—01基金项目：国家“十一五”科技支撑计划项目(2009BAC63B02)作者简介：朱德文(1970一)，男，安徽滁州人，副研究员，博士，(E—mail)zdwww7009@，sina．corn。·79·芦固液分离设备均是借用养殖场中的畜禽粪便固液分离机具，存在适应性差、产量低、含水量高和能耗大等问题¨。为此，研究开发了SHJ一400型水葫芦固液分离设备，并进行生产试验与性能优化，以达到水葫芦固液分离效率高、耗能少和分离后的水葫芦渣含水量低、满足水葫芦汁产沼气、水葫芦渣肥料化或饲料化利用目的。1整机结构及工作原理SHJ一400型水葫芦固液分离机主要由电动机、机架、进料装置、螺旋挤压装置、过滤筛网、出料装置和系统控制矩等组成，如图1所示。1．电动机2．变速箱3．螺旋挤压装置4．出液通道5．过滤筛网6．机架7．出料机构8．进料装置9．系统控制矩图1SHJ一400型水芦葫固液分离机结构简图Fig．1SchematicdiagramofSHJ一400liquid—solidsplitterforhyacinth螺旋挤压固液分离机是利用压力差过滤原理对物料进行固液分离的。粉碎后的水葫芦固液混合物经2011年4月农机化研究第4期过泵抽吸由进料口进入固液分离机的挤压室内，在螺旋杆的推动下，水葫芦向前运动的过程中受到螺旋推力、周边筛网摩擦力以及出料口处的阻力等综合作用，形成物料与物料之间、物料与螺杆之间、物料与筛网之间的摩擦剪切作用；同时，物料在前进过程中机腔容积和螺距逐渐减小，压力逐渐上升；物料在挤压力的作用下，其中的水分就被挤出，通过筛网过滤最终流出机体；分离后的固体残渣由出料口排出，完成了固液混合物料的挤压式固液分离作业¨。水葫芦固液混合物料在挤压室内挤压时间、脱水率、生产量和机具能耗等性能指标，是由过滤筛的网眼的分布密度、圆锥角大小与其长度、出料口处的阻力大小、变矩螺杆的结构和转速大小以及进料量决定的。该机具有连续进料、连续出料、脱水率高、结构紧凑、占地面积小、安装简便和维护成本低等优点。SHJ一400型水葫芦固液分离机的主要技术参数：总功-~／kW：14处理量／t·h～：6～10螺旋排列数／排：2水葫芦含水量／％：95水葫芦渣含水量／％：65～75水葫芦粉碎粒径／mm：5～15机具外形尺寸／ram：3200×800X1600质量／kg：5202主要部件设计与分析2．1螺旋挤压装置结构设计与主要参数确定2．1．1螺旋挤压装置结