陶東升

（攀枝花鋼釩有限公司煉鐵廠，四川 攀枝花 617000）

1 臥式螺旋沉降離心機(jī)介紹

1.1 臥式螺旋沉降離心機(jī)的工作原理

煤焦油混合物經(jīng)進(jìn)料管進(jìn)入轉(zhuǎn)鼓。在主機(jī)高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力作用下，比重較大的固相顆粒沉積在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁上，與轉(zhuǎn)鼓作相對運動的螺旋葉片連續(xù)將沉積在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁上的固相顆粒刮下并推出排渣口，分離后的清液經(jīng)堰板開口流出轉(zhuǎn)鼓。螺旋與轉(zhuǎn)鼓之間的相對運動由差速器來實現(xiàn)。差速器的外殼與轉(zhuǎn)鼓聯(lián)接，輸出軸與螺旋聯(lián)接，輸入軸與副電機(jī)聯(lián)接。主電機(jī)帶動轉(zhuǎn)鼓旋轉(zhuǎn)的同時，也帶動了差速器外殼的旋轉(zhuǎn)，由于輸入軸與副電機(jī)相聯(lián)，副電機(jī)產(chǎn)生制動力矩，從而驅(qū)動行星輪按所設(shè)計的傳動關(guān)系運轉(zhuǎn)，并按一定的比例關(guān)系將扭矩傳遞給螺旋，實現(xiàn)了臥式螺旋沉降離心機(jī)對物料的連續(xù)分離。

1.2 分離原理

利用混合液中具有不同密度且互不相溶的輕、重液相和固相，在離心力場或重力場中獲得不同的沉降速度的原理，達(dá)到分離分層或使液體中固體顆粒沉降的目的。

混合液在重力場或離心力場中，具有不同密度且互不相溶的輕、重液相和固相，分別獲得不同的沉降速度，從而分離分層。在重力場中稱為重力分離，在離心力場中稱為離心分離（見圖1）。

圖1

由于混合液的密度不同，容器中的混合液經(jīng)過一段時間后逐漸分為3層，混合液的重相顆粒下沉到容器底部，而且輕相則浮于上表面，重液相在輕液相和固相中間。分離的速度受到組成混合液的輕重相密度差的影響，密度差越大，分離的速度就越快。

當(dāng)裝有混合液的容器圍繞自已的軸線作高速旋轉(zhuǎn)時，由于組成混合液的兩相密度不同，所以它們所受的離心力也不一樣，混合液中的重相受到較大的離心力的作用，迅速沉降到轉(zhuǎn)鼓的內(nèi)壁，而輕相則較慢地貼附到重相表面，容器旋轉(zhuǎn)的速度越快，組成混合液的輕重相所受的離心力差越大，分離的速度也就越快，當(dāng)容器中設(shè)置有進(jìn)料、推料、出液等裝置后，此容器也就成了離心機(jī)，它與重力分離相比具有高效、快速、連續(xù)等優(yōu)點（見圖2）。

圖2

臥螺機(jī)由電動機(jī)驅(qū)動。電動機(jī)軸帶有一驅(qū)動皮帶輪，運動的力通過V形皮帶帶動轉(zhuǎn)鼓皮帶輪，從而驅(qū)動轉(zhuǎn)鼓。

背驅(qū)動的目的是使差速器的中心齒輪軸速度得到控制并且得以調(diào)整轉(zhuǎn)鼓和輸送器之間的差速。背驅(qū)動有2種形式，一是輔電機(jī)軸通過聯(lián)軸器帶動差速器，從而控制差速；二是電動機(jī)通過V形皮帶帶動差速器皮帶輪，從而控制差速。

1.3 工作參數(shù)的選擇

可根據(jù)懸浮液的物料性能，分離后液相與固相的要求，以及處理能力等因素，合理選擇離心機(jī)的有關(guān)參數(shù)，如處理量Q、轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速n、轉(zhuǎn)鼓與螺旋的差轉(zhuǎn)速△n、溢流板直徑D等，以獲得較滿意的分離效果。

1.3.1 轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速

隨著轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速的上升，分離因素上升，分離效果提高( 在差速帶輪確定后)，螺旋與轉(zhuǎn)鼓之間的差轉(zhuǎn)速隨之增大，處理能力加大，但離心機(jī)的振動、噪聲也隨之增加，使用壽命會有所下降，一般在能滿足分離要求的前提下，選用合適的轉(zhuǎn)速十分重要，因此本機(jī)轉(zhuǎn)鼓的轉(zhuǎn)速最高為3200r/min，工作轉(zhuǎn)速建議選用在2000～3000r/min的范圍內(nèi)。

1.3.2 進(jìn)料流量(處理量)

進(jìn)料流量小，料液在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)的軸向流速也小，物料在機(jī)器內(nèi)停留時間則長，分離效果提高;進(jìn)料流量增大，軸向流速也增大，物料在機(jī)器內(nèi)停留的時間減少，分離效果隨之下降。此外，進(jìn)料流量還受到螺旋排渣能力的限制。當(dāng)物料含固量較高，進(jìn)料量過大，會造成分離后的沉渣因不能及時排出而引起轉(zhuǎn)鼓堵料，影響分離，極端狀態(tài)甚至不能分離，造成機(jī)器堵料的故障。因此在使用本機(jī)器時，應(yīng)按物料的固相含量和分離要求選擇適當(dāng)?shù)倪M(jìn)料流量(即處理量Q)，一般可在各種流量下進(jìn)行分離效果比較后，確定最佳的進(jìn)料流量,在△n=10r/min下的固相最大排渣量需小于1m3/h。

1.3.3 溢流板直徑

轉(zhuǎn)鼓大端溢流板直徑的調(diào)節(jié)，能改變轉(zhuǎn)鼓沉降區(qū)和干燥區(qū)的有效長度，溢流板直徑小，則沉降區(qū)增大，干燥區(qū)減少，轉(zhuǎn)鼓的液池深度增加，分離后液相中含固量可降低，但固相沉渣的含濕量增加，反之溢流板直徑增大，沉降區(qū)長度減少，干燥區(qū)長度增加，分離后液相中含固量將增加，分離效果變差，而固相沉渣含濕量會減少。

1.3.4 轉(zhuǎn)鼓與螺旋的差轉(zhuǎn)速

差轉(zhuǎn)速小，螺旋對流體擾動小，分離效果變好，固相沉渣在干燥區(qū)的停留時間長，固相含濕量減少，但固相排渣能力下降,易產(chǎn)生堵料;反之差轉(zhuǎn)速大，螺旋對流體的擾動加大，分離效果變差，固相沉降在轉(zhuǎn)鼓中的停留時間減少，固相沉渣的含濕量會增大，但固相排渣能力增加。差轉(zhuǎn)速的確定一般是根據(jù)物料含固量大小來定，含固量較大應(yīng)選用較大的差速，含固量較少則可選用較小的差轉(zhuǎn)速，初始差轉(zhuǎn)速的最終確定是根據(jù)試驗，由分離要求、處理能力等因素來確定。初始差轉(zhuǎn)速的調(diào)整可在運行狀態(tài)下，通過調(diào)節(jié)液壓變頻器頻率來實現(xiàn)，初始差轉(zhuǎn)速的使用范圍一般在5～15r/min內(nèi)。

1.3.5 懸浮液的特性

物料中固相粒子越大，則越易分離;固相顆粒大小不一，則能被分離極限粒子決定了最終的分離效果，部分小于極限粒子的小顆粒，將會隨分離清液夾帶出去。液固兩相的重度差愈大，則分離越容易，懸浮液的粘度越小，則越易分離，反之則難分離。為此可適當(dāng)提高物料進(jìn)料溫度或通過絮凝方法,加快自由沉降速度的預(yù)先處理，以降低粘度來改善分離條件。

2 煉鐵廠煤化工序焦油系統(tǒng)使用臥式螺旋沉降離心機(jī)

原廠家為德國福樂偉公司生產(chǎn)，經(jīng)過我廠與國內(nèi)廠家進(jìn)行技術(shù)交流，根據(jù)技術(shù)參數(shù)進(jìn)行改造、攻關(guān)，采用國內(nèi)技術(shù)，降低采購成本，經(jīng)過1年的努力，目前已經(jīng)完全達(dá)到現(xiàn)場使用要求。

2.1 基本參數(shù)（見表1）

表1

臥螺機(jī)主要技術(shù)規(guī)格參數(shù)：

轉(zhuǎn)鼓直徑φ500mm；轉(zhuǎn)鼓工作長度2120mm；轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速3000r/min (最高轉(zhuǎn)速)；進(jìn)料最大密度1800kg/m3；螺旋差轉(zhuǎn)速5～30r/min （配雙變頻電控箱時，不配時按需要裝機(jī),見銘牌）；分離因數(shù)2550；最大通水量25m3/h (處理量據(jù)物料不同而不同)；螺旋推料器單頭/左旋/超前；主電機(jī)Y200L-4B3，輔電機(jī)Y160M1-2B3（電機(jī)的具體型號見主機(jī)電機(jī)）。

轉(zhuǎn)鼓與螺旋的差轉(zhuǎn)速可通過下列公式改變差速器及副電機(jī)皮帶輪大小來調(diào)節(jié)，其計算公式如下：

式中：n——轉(zhuǎn)鼓螺旋差轉(zhuǎn)速r/min；

id——主電機(jī)與轉(zhuǎn)鼓皮帶輪的比值；

nx——輔電機(jī)的轉(zhuǎn)速；

nd——主電機(jī)的轉(zhuǎn)速；

i= 44。

2.2 設(shè)備的主要部件及材料的組成說明

主要部件有轉(zhuǎn)鼓、螺旋推料器、機(jī)座、不銹鋼外蓋、不銹鋼外蓋、減振器、電機(jī)、電氣控制柜。

（1）機(jī)器的整體設(shè)計采用最近幾年國際上先進(jìn)機(jī)型的結(jié)構(gòu)設(shè)計,電機(jī)旁置、外蓋平放于機(jī)座的結(jié)構(gòu),使機(jī)器的維修更方便,噪音低、振動小、安裝方便。

（2）不銹鋼的外蓋,采用密閉設(shè)計,機(jī)器在工作中的臭氣不外泄,使機(jī)器的工作場所更符合環(huán)保要求。

（3）轉(zhuǎn)鼓采用304不銹鋼材質(zhì)。．

（4）機(jī)座采用方鋼焊管,而非拼裝焊接,使外觀更美觀,機(jī)座內(nèi)部的焊接應(yīng)力更低。

（5）機(jī)器減振裝置采用鼓形高彈性模量的吸振阻尼裝置，使機(jī)器的振動更小，對基礎(chǔ)的振動沖擊較以往的機(jī)型大為降低。

（6）電氣控制裝置。電氣控制采用雙變頻控制系統(tǒng)，變頻器采用臺達(dá)品牌產(chǎn)品，其它主要的元器件采用合資、獨資或國內(nèi)名牌產(chǎn)品。

（7）控制柜的制造標(biāo)準(zhǔn)。所有用于低壓交流系統(tǒng)的控制柜和開關(guān)設(shè)備按照IEC439中有關(guān)電力系統(tǒng)保護(hù)回路安裝的技術(shù)要求進(jìn)行安裝和試驗，380V電源直接供給電柜，進(jìn)線方式為電纜下進(jìn)線，控制柜的防腐處理為熱鍍鋅后噴塑。

2.3 臥式螺旋沉降離心機(jī)的主要優(yōu)點

（1）適應(yīng)性好。在設(shè)計上充分考慮焦油分離處理工藝對臥式螺旋沉降離心機(jī)提出的各種特殊要求，對主要功能部件實行專用性、可調(diào)性等優(yōu)化設(shè)計。

（2）生產(chǎn)能力強。連續(xù)24h工作、處理能力大、分離效果好。

（3）人工成本低。完全自動化操作，運行可靠，無需人工干預(yù)。每班僅需1人即可，對工人操作技術(shù)要求低，降低人工成本。

（4）使用壽命長。正常操作條件下，臥式螺旋沉降離心機(jī)的無故障運行不小于8000h;且使用壽命不低于8年。

（5）結(jié)構(gòu)緊湊。占地面積小，易于操作，維護(hù)方便且維護(hù)費用低。

（6）安全保護(hù)裝置齊全可靠。設(shè)有扭矩保護(hù)、功率控制、電器聯(lián)鎖、聲光報警等多重保護(hù)，能有效排除或減少突發(fā)故障對機(jī)器造成的損害。

（7）自動化程度高。進(jìn)料、分離、卸料等工序在全速運轉(zhuǎn)下連續(xù)自動進(jìn)行。設(shè)備控制可與微機(jī)進(jìn)行通訊，實現(xiàn)工藝自動化控制。

（8）操作環(huán)境好。對懸浮液的分離是在完全封閉的條件下進(jìn)行，對操作現(xiàn)場無任何污染，能保持生產(chǎn)環(huán)境的整潔衛(wèi)生。

（9）耐腐蝕和銹蝕性能強。轉(zhuǎn)鼓、螺旋、機(jī)殼等與物料接觸的部件均采用優(yōu)質(zhì)不銹鋼制造，具備了充分的耐腐蝕和銹蝕能力。

（10）能耗低。該機(jī)型采用先進(jìn)的變頻調(diào)速技術(shù)，對供電網(wǎng)絡(luò)沖擊小，能耗為同類產(chǎn)品的1/3～ 1/2。

（11）運轉(zhuǎn)平穩(wěn)。實施了旋轉(zhuǎn)零件精密動平衡和整機(jī)工作轉(zhuǎn)速加載動平衡，臥式螺旋沉降離心機(jī)振動烈度按公司標(biāo)準(zhǔn)為5mm/s以下，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于JB/T 502-2004《臥式螺旋沉降離心機(jī)》規(guī)定的 7．1mm/s。

（12）噪音低。噪聲聲壓級低于85dB(A)，低于JB/T 502-2004《臥式螺旋沉降離心機(jī)》規(guī)定的 90dB(A)。

2.4 故障及處理

因臥螺機(jī)是高速旋轉(zhuǎn)設(shè)備，故在日常維護(hù)中發(fā)現(xiàn)有異常情況，應(yīng)立即采取應(yīng)急措施（停機(jī)檢查），采取相應(yīng)對策。

表2