發(fā)布時間：2022-02-10所屬分類：工程師職稱論文瀏覽：1次
摘 要： 摘 要 主要介紹了三相臥式螺旋卸料離心機(簡稱三相離心機)在煤焦油三相分離中的應(yīng)用。分析了煤焦油的生產(chǎn)工藝，三相離心機的結(jié)構(gòu)、工作原理、技術(shù)特點及分離效果，總結(jié)了三相離心機的優(yōu)點。無論從環(huán)境保護、生產(chǎn)效率、分離效果，還是從離心機穩(wěn)定性、可靠性等方面來考
摘 要 主要介紹了三相臥式螺旋卸料離心機(簡稱“三相離心機”)在煤焦油三相分離中的應(yīng)用。分析了煤焦油的生產(chǎn)工藝，三相離心機的結(jié)構(gòu)、工作原理、技術(shù)特點及分離效果，總結(jié)了三相離心機的優(yōu)點。無論從環(huán)境保護、生產(chǎn)效率、分離效果，還是從離心機穩(wěn)定性、可靠性等方面來考慮，三相離心機都是一種較為理想的選擇，值得在行業(yè)內(nèi)進行推廣。
關(guān)鍵詞 三相分離 離心機 煤焦油
煤焦油三相分離是指煤在高爐焦化過程中生產(chǎn)的化學(xué)產(chǎn)品，經(jīng)氣液分離后進行的煤焦油、粗氨水和焦渣的三相分離。傳統(tǒng)的煤焦油三相分離主要采用機械化氨水澄清槽法進行處理，雖然運行成本低，但卻存在占地面積大、對環(huán)境污染嚴重(揮發(fā)出的氨氣對環(huán)境及現(xiàn)場操作人員均造成嚴重危害)、處理后的煤焦油品質(zhì)低(含水及含固量一般分別在 8%和 5% 左右)等弊端。采用三相臥式螺旋卸料離心機(簡稱 “三相離心機”) 進行煤焦油的三相分離具有占地面積小、密閉分離無污染、效率高、連續(xù)運行可靠和分離效果佳等優(yōu)點，同時也可打破國外三相離心機在該行業(yè)的壟斷地位，有利于我國煤化工、精細化工等行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，同時具有重大的經(jīng)濟效益和社會效益。
1 工藝流程
煤焦油三相分離工藝流程如圖 1 所示。
2 三相離心機的結(jié)構(gòu)、工作原理、技術(shù)特點及分離效果
2.1 三相離心機的主要結(jié)構(gòu)、工作原理和技術(shù)參數(shù)
以目前國內(nèi)最為成熟的 LWS430EE 型三相離心機為例，該離心機由主副電機、減速器、螺旋體、轉(zhuǎn)鼓、主軸承、機座、機罩及傳動裝置等部件組成。主要技術(shù)參數(shù)如表 1 所示。
離心機的工作原理為煤焦油混合液(懸浮液)經(jīng)進料管和螺旋進料口進入轉(zhuǎn)鼓，在高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力的作用下，因各相存在密度差而產(chǎn)生分層。固相顆粒(焦渣)沉積在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁上，與轉(zhuǎn)鼓作相對旋轉(zhuǎn)運動的螺旋葉片不斷將其刮下并推出排渣口。焦油和氨水相則形成同心圓環(huán)：輕相液體(氨水)在轉(zhuǎn)鼓最內(nèi)層，通過輕相液層調(diào)節(jié)片開口溢流出轉(zhuǎn)鼓;重相液體(焦油)在轉(zhuǎn)鼓外層，經(jīng)重相液層調(diào)節(jié)片開口溢流出轉(zhuǎn)鼓。螺旋與轉(zhuǎn)鼓之間的相對運動通過差速器實現(xiàn)，其速度大小由副電機控制，從而實現(xiàn)了離心機對物料的連續(xù)分離。
離心機電器控制系統(tǒng)采用智能控制模式 (可編程邏輯控制器 + 觸摸屏)，以界面友好的彩色液晶觸摸屏為人機操作界面，其與節(jié)能優(yōu)良的雙電機雙變恒扭矩控制等組成了穩(wěn)定可靠的離心機電器控制系統(tǒng)。程序運行采用一鍵式操作，初始運行參數(shù)自動設(shè)定，整個流程按照編制好的程序自動運行，無需人為干預(yù)，實現(xiàn)真正的全自動操作。在進料運行過程中，通過恒力矩與恒差速兩種控制方式，適應(yīng)煤焦油物料濃度、流量的變化，提高離心機對生產(chǎn)工藝的適應(yīng)性，保證良好的分離效果和穩(wěn)定的運行狀態(tài)。由此可見，該離心機電器控制系統(tǒng)操作簡便、功能完備。
2.2 離心機技術(shù)特點及處理效果、處理量分析
2.2.1 技術(shù)特點
(1)專有的螺旋結(jié)構(gòu)設(shè)計
螺旋進料采用“雙 S”型結(jié)構(gòu)，符合液體力學(xué)的流線型設(shè)計，使得物料注入順暢，并且“雙 S”型結(jié)構(gòu)內(nèi)表面有若干耐磨棒，可防止物料的磨損;螺旋采用變螺距和葉片開口設(shè)計，處理能力提高 20%;螺旋體的錐段采用方孔結(jié)構(gòu)設(shè)計，消除了螺旋內(nèi)部積料，改善了螺旋錐段軸承的使用環(huán)境，將其使用壽命提高了 10%。
(2)轉(zhuǎn)鼓防磨保護技術(shù)設(shè)計
煤焦油中焦渣對離心機的磨損是影響離心機穩(wěn)定性和使用壽命的重要因素。因此轉(zhuǎn)鼓出料口采用 “馬鞍型”出渣口，使離心機出料順暢，無死角積料現(xiàn)象，并且出渣口鑲嵌可更換的硬質(zhì)合金瓦(耐磨且易于維修)以減輕磨損。
(3)大長徑比
離心機采用大長徑比結(jié)構(gòu)。大的長徑比可以增加物料的沉降區(qū)域，延長物料在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)的停留時間，使固形物去除率提高 (分離技術(shù)行業(yè)所追求的目標)。
(4)變螺距技術(shù)
采用國際上較為先進的變螺距技術(shù)，可有效降低螺旋推料扭矩，提高處理能力，真正實現(xiàn)了“小個子大能力”。相對于標準螺距的 LW430 離心機，變螺距離心機的處理能力可提升 10%以上。
(5)雙電機雙變頻驅(qū)動，節(jié)能省電
主 / 副電機運行采用主 / 副變頻控制，在螺旋滯后時，副電機工作時處于發(fā)電機狀態(tài)，再生的能量送到副變頻器的直流母線上，由于主 / 副變頻器的直流母線并聯(lián)，該能量就經(jīng)過主變頻器被主電機利用。該控制方式比差速控制節(jié)能 15%, 且啟動平穩(wěn)。
2.2.2 分離效果及影響因素
(1)分離效果
進料密度為 1.194~1.200 g/cm3 ，進料中氨水含量(質(zhì)量分數(shù)，下同)為 6%~8%，進料溫度為 80~100 ℃;處理量為 12~14 m3 /h;分離后焦油中含水量不大于 2%，分離后氨水中焦油含量不大于 0.3%。
2.2.3 影響分離效果的諸因素
(1)進料溫度
溫度越高，煤焦油混合液中固相內(nèi)部油脂液化浸出進入液相的效果較佳;同時，可浮油含量增長越快，混合液體的黏度小、流動性也較好，固(焦渣)、液(氨水)、液(焦油)的分離效果也就越好。實踐證明，進料溫度控制在 80~100 ℃為宜，否則會影響分離后的油中含水率、水中含油率以及渣相含油率等。
(2)分離因數(shù)
分離因數(shù)是評價離心機分離能力的主要指標，是代表離心機性能的重要標志之一。分離因數(shù)越大，物料所受的離心力越大，分離效果也就越好。因此，對于顆粒較小、液相黏度大和難分離的煤焦油懸浮液來說，分離因數(shù)的調(diào)整會直接影響到離心機在單位時間內(nèi)的處理量和固、液、液三相處理效果。
(3)差轉(zhuǎn)速
差轉(zhuǎn)速決定了螺旋推料器的排料速度，其大小影響離心機的分離效果和處理能力。在進料量恒定的情況下，差轉(zhuǎn)速增大，清液在被排出離心機之前經(jīng)過的路徑將增加。但由于螺旋排料速度會加快而減少了固相部分在離心機內(nèi)的停留時間，所以可在獲得更好分離效果的同時降低渣相干度。
(4)液層深度
根據(jù)油相、水相實測不同密度來分析油相與水相的分離界面，選擇合適的液層深度。液層調(diào)節(jié)板(片)的開口越接近轉(zhuǎn)鼓中心，液層越深，反之則越淺。
(5)螺旋體耐磨性能
焦渣的沖蝕性對螺旋葉片及螺旋出料口的耐磨性提出了更高的要求，螺旋葉片邊緣及表面采用可更換的碳化鎢硬質(zhì)合金或噴涂，對全長予以保護;螺旋出料口采用可拆卸的硬質(zhì)合金耐磨瓦，有效地防止了砂粒對螺旋出料口的磨損。
(6)沖洗清潔程度
煤焦油混合液黏性較大，尤其在低溫狀態(tài)下較難沖洗。如沖洗不徹底，則會造成離心機停機后沉渣堆積，甚至再次開機時因轉(zhuǎn)鼓受力不平衡而產(chǎn)生強烈震動，導(dǎo)致設(shè)備損壞，影響離心機的正常運行。采用自動化控制在線就地清洗(CIP)系統(tǒng)，離心機停機后按照編制好的程序自動進行轉(zhuǎn)鼓內(nèi)外部的沖洗，避免了因離心機堵料造成的分離效果不佳和離心機故障的發(fā)生。
3 用離心機進行煤焦油三相分離的優(yōu)點
(1)用離心機進行煤焦油的三相分離，解決了原有焦化設(shè)備占地面積大、污染環(huán)境等問題，符合國家環(huán)保政策。
(2)采用雙電機變頻共直流母線控制技術(shù)和變螺距技術(shù)，可降低能耗 15%~20%。
(3)使用離心機進行煤焦油三相分離，與傳統(tǒng)工藝相比，具有操作簡單、效率高、分離效果好、后期運行成本低等優(yōu)點。
(4)與國外三相離心機相比較，具有價格低、易操作、維修方便、售后服務(wù)有保障等優(yōu)勢。
4 結(jié)語
用離心機進行煤焦油三相分離的生產(chǎn)實踐證明，無論從環(huán)境保護、生產(chǎn)效率、分離效果，還是從離心機穩(wěn)定性、可靠性等方面來講，三相離心機都是一種較為理想的選擇。該三相離心機可以替代部分同類進口產(chǎn)品，為國家節(jié)約外匯，為我國煤化工、石油化工行業(yè)提供可靠、高效的設(shè)備，社會環(huán)保效益顯著，值得在行業(yè)內(nèi)進行推廣。——論文作者：李 強
參考文獻：
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