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        論煤焦油的三相分離

        2018-01-26 10:51:44李強
        關(guān)鍵詞:煤焦油螺距離心機

        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。

        [1]何諧.臥螺離心機選型因素研究.給水排水 [J].2010,36(10):94-99.

        [2]袁泉.臥螺離心機的運行控制與維護管理 [J].過濾與分離,2005,15(3):42-45.

        [3]梅永暉,李振威.臥螺離心機在高濃度二氧化鈦分級中的應(yīng)用[J].過濾與分離,2017,27(2):34-37.

        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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