李強

海申機電總廠（象山）（浙江象山 315718）

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。

圖1 煤焦油三相分離工藝流程

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。

表1 離心機主要技術(shù)參數(shù)

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。

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紫荊花涂料與蘑菇加強強聯(lián)合加速布局互聯(lián)網(wǎng)家裝市場

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