三相離心機在煤化工廢渣處理中的應(yīng)用

張成吉 崔富忠 趙寶寧(伊犁新天煤化工有限責(zé)任公司，新疆 伊寧 835000)

1 三相離心機的應(yīng)用業(yè)績

三相臥螺離心機主要用于分離固液混合物，目前在石油化工行業(yè)和煤化工行業(yè)中均有應(yīng)用，1999年蘭州石化公司采用福樂偉離心機分離污油渣。哈爾濱氣化廠自2009年采用福樂偉離心機技術(shù)分離重芳烴塵，取得較好效果。2017年伊犁新天煤化工有限責(zé)任公司引進福樂偉三相臥螺離心機，用于分離含塵重芳烴，通過調(diào)試運行、優(yōu)化技改，目前三臺機組運行穩(wěn)定，為企業(yè)節(jié)能減排，固體廢物減量化處理做出來較大貢獻。

2 三相離心機工作機理

三相臥螺離心機主要由驅(qū)動部分、轉(zhuǎn)筒和螺旋輸送器構(gòu)成，結(jié)構(gòu)緊湊，體積小。其運行基于沉降原理，即液體中的固體顆粒在一個預(yù)定的時間內(nèi)沉淀出來，對于兩種比重差且不相溶的液體來講，同樣可以應(yīng)用此原理，當(dāng)物料進入高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)筒后，物料在轉(zhuǎn)筒內(nèi)與轉(zhuǎn)筒同步旋轉(zhuǎn)，由于比重不同，受到的離心力不同，比重大的固體顆粒受到的離心力最大，重芳烴次之，水最小，這樣按照受到離心力大小由外向內(nèi)形成了同心的一個固體層和兩個液層。固體被螺旋輸送器推出，液體從各自導(dǎo)液口排出。所以應(yīng)用三相臥螺離心機不但可以將含塵重芳烴中的固體分離出來，而且還可以將重芳烴和水分離出來，即能夠進行煤塵-重芳烴-水的分離。

3 增加三相離心機的預(yù)期目的

含塵重芳烴原計劃采用間斷排放裝車外運，因含塵量較高不能外售，增加三相臥螺沉降離心機能連續(xù)將初焦油分離器底部的含塵重芳烴進行分離，分離出的煤氣水進入初焦油分離器再次分離；重芳烴進入重芳烴槽經(jīng)泵送至罐區(qū)外售；焦粉裝車運至煤場與粉煤摻燒。增加的離心機能分離出重芳烴，優(yōu)化含塵重芳烴處理程序，提高經(jīng)濟效益，可徹底解決含塵重芳烴裝車外排的問題，避免固體排放物污染環(huán)境。

增加三相離心機后，可減少含塵重芳烴在初焦油分離器內(nèi)的聚集，對減速機及設(shè)備內(nèi)部攪拌器運行創(chuàng)造良好條件，降低轉(zhuǎn)動設(shè)備的故障率，節(jié)約維修費用。

4 工藝流程說明

初焦油分離器底部含塵重芳烴和最終油分離器底部含塵重芳烴分別經(jīng)含塵重芳烴輸送泵(125P214AB)送至三相離心機(125M214)進行分離。分離出的重芳烴經(jīng)重芳烴管線進入重芳烴槽(125V206)，煤氣水通過排液管線進入焦油污水槽(125V208)，分離出的焦粉通過排渣管線排至1#框架一層裝車外運。重芳烴靠初焦油分離器外部液位調(diào)節(jié)(125X105A/B/C/D)從分離器間斷排出，靠重力流入重芳烴槽(125V106)，由重芳烴泵(125P111A)輸送至重芳烴分液罐、罐區(qū)。

含塵重芳烴輸送泵(125P214AB)可將含塵重芳烴通過進料三通閥進入含塵煤氣水膨脹器(125S203BC)中形成大循環(huán)，檢查含塵重芳烴溫度、流量正常后，三相離心機(125M214)方可進料。

工藝流程簡圖如圖1所示。

圖1 工藝流程簡圖

5 設(shè)備操作步驟

通過不斷優(yōu)化操作步驟，總結(jié)和提煉出一套適合于含塵重芳烴分離的操作步驟，具體如下：

5.1 離心機的啟動確認步驟

以最終油分離器(125S205A)為例：

(1)確認最終油分離器(125S205A)溫度在37～45℃左右；(2)檢查確認含塵重芳烴輸送泵(125P214A)正常，處于備用狀態(tài)；(3)檢查確認管線上導(dǎo)淋處于關(guān)閉狀態(tài)，所有閥門處于正確的開關(guān)位置；①A系列含塵重芳烴進入離心機(125M214)閥門關(guān)閉狀態(tài) (一號框架三層)；②手自一體閥門處于循環(huán)狀態(tài)；③關(guān)閉離心機重芳烴出口管線與煤氣水出口管線連通閥；④打開離心機出口管線，重芳烴、煤氣水、塵渣出口閥門；⑤確認重芳烴槽(125V206)具備接重芳烴條件；⑥打開離心機(125M214)進口手動閥；⑦關(guān)閉沖洗煤氣水閥門；⑧打開手自一體閥后去往初焦油分離器(125S204B)手動閥門；⑨關(guān)閉125S204AB、125S205B含塵重芳烴出口閥，檢查確認125P214B泵出口閥關(guān)閉。(4)調(diào)整葉輪大小為250mm，先啟動螺旋，轉(zhuǎn)速設(shè)定為60%，其次啟動轉(zhuǎn)鼓，轉(zhuǎn)速設(shè)定為90%；(5)打開含塵重芳烴輸送泵(125P214A)回流閥；(6)啟動含塵重芳烴輸送泵(125P214A)，進行大循環(huán)；(7)循環(huán)正常后通過手自一體三通閥門，把物料切入離心機；(8)觀察離心機的運行情況，根據(jù)排渣情況適當(dāng)調(diào)整轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速和螺旋轉(zhuǎn)速；(9)根據(jù)需要取樣分析重芳烴水含量和水中重芳烴含量，根據(jù)分析指標(biāo)調(diào)整葉輪大小；(10)離心機運行時專人監(jiān)護，并實時記錄運行數(shù)據(jù)。

以初焦油分離器(125S204A)為例：

(1)打開初焦油分離器(125S204A)底部吹掃蒸汽閥門加熱至70～80℃左右；(2)檢查確認含塵重芳烴輸送泵(125P214A)正常，處于備用狀態(tài)；(3)檢查確認管線上導(dǎo)淋處于關(guān)閉狀態(tài)，所有閥門處于正確的開關(guān)位置；(4)打開手自一體閥后去往初焦油分離器(125S204B)手動閥門，手自一體閥門處于循環(huán)狀態(tài)；(5)打開離心機重芳烴出口管線與煤氣水出口管線連通閥；(6)確認重芳烴槽(125V206)具備接重芳烴條件；(7)打開離心機(125M214)進口手動閥，關(guān)閉沖洗煤氣水閥門。

5.2 離心機的啟動

(1)檢查確認離心機各潤滑點潤滑正常；(2)調(diào)整葉輪大小為250mm，先啟動螺旋，轉(zhuǎn)速設(shè)定為60%；(3)啟動轉(zhuǎn)鼓，轉(zhuǎn)速設(shè)定為90%；(4)啟動含塵重芳烴輸送泵(125P214A)，進行大循環(huán)；(5)循環(huán)正常后通過手自一體三通閥門，把物料切入離心機；(6)通過調(diào)節(jié)含塵重芳烴輸送泵(125P214A)使離心機進料控制在4～6m3/h；(7)觀察離心機的運行情況，根據(jù)排渣情況適當(dāng)調(diào)整轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速和螺旋轉(zhuǎn)速；(8)根據(jù)需要取樣分析重芳烴水含量和水中重芳烴含量，根據(jù)分析指標(biāo)調(diào)整葉輪大小；(9)離心機運行時專人監(jiān)護，并實時記錄運行數(shù)據(jù)。

5.3 離心機的停車步驟

5.3.1 離心機的沖洗

(1) 將進料通過手自一體三通閥切至循環(huán)管線；打開離心機(125M214)重芳烴出口管線至焦油污水槽(125V208)閥門，關(guān)閉重芳烴出口閥門；(2) 打開沖洗水對離心機進行沖洗，沖洗水流量與轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速成反比。沖洗水最大流量控制在10m3/h，當(dāng)轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速降至2000r/min時，沖洗水流量即可調(diào)至最大；(3) 在沖洗的過程中葉輪大小由最小到最大和由最大到最小循環(huán)調(diào)節(jié)進行沖洗；(4) 觀察取樣口水質(zhì)正常后可停止沖洗。

5.3.2 離心機的停車步驟

(1) 觀察離心機出口沖洗液較干凈時，將轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速調(diào)至500r/min左右，關(guān)閉沖洗水閥門；(2) 關(guān)閉轉(zhuǎn)鼓驅(qū)動開關(guān)，待轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速較低時關(guān)閉螺旋驅(qū)動開關(guān)；(3) 停含塵重芳烴輸送泵(125P214)。

5.4 可變?nèi)~輪的操作

(1)可變?nèi)~輪被用來在運轉(zhuǎn)時對液池的深度進行調(diào)節(jié)。從而使進行最合適的設(shè)置以達到最好的分離效果；(2)排出清液的壓力不可超過 200kPa，否則會有損壞葉輪裝置的危險；(3)當(dāng)機器未運行/運行時，調(diào)節(jié)葉輪方法；①握住緊固葉輪的控制桿；②松開箝位螺絲；③用葉輪控制桿將葉輪直徑調(diào)節(jié)到最小值(刻度)；④將葉輪直徑調(diào)節(jié)到希望值并緊固箍位螺絲。

注意：如果直徑在調(diào)節(jié)后需要微調(diào)，則要在機器運行時緩慢調(diào)節(jié)葉輪，從而使在葉輪艙里的固渣可以排出。如果由于機器長時間在同一直徑運行或因密封性差而導(dǎo)致固渣結(jié)塊，無法調(diào)節(jié)葉輪：打開葉輪艙并進行修理。

6 三相離心機運行過程中存在問題及解決措施

6.1 三相離心機進料泵頻繁堵塞

原因分析：進料泵進出口管道布置有較多的90°彎頭，輸送含塵重芳烴粘度大，流動性較差，易在彎頭處頻繁堵塞。

解決措施：調(diào)整進料泵進出口管道配管，取消90°彎頭，改為45°彎頭，減少管道阻力。進出口管線增加蒸汽吹掃，設(shè)備啟動前和停運后對進出口管線進行蒸汽吹掃，解決管線堵塞問題。

6.2 三相離心機進料泵磨損

原因分析：因輸送含塵重芳烴中有煤塵顆粒，對泵殼和轉(zhuǎn)子磨損較大。設(shè)備材質(zhì)硬度需提高。

解決措施：對設(shè)備運行過程中磨損問題進行分析，對泵的轉(zhuǎn)子噴涂碳化鎢，提高轉(zhuǎn)子硬度，改造后機泵運行效率明顯改善。

6.3 三相離心機突然跳停

原因分析：進料不穩(wěn)定，物料不均勻，塵含量高于30%時，進入轉(zhuǎn)鼓內(nèi)的大量含塵重芳烴不能有效分離，排渣量增加，大量分離出的焦粉不能及時從排渣口排出，導(dǎo)致出口堵塞，機組聯(lián)鎖停車。

解決措施：檢查排渣管是否堵塞，聯(lián)系電氣人員對三相離心機斷電，拆開防護罩，清理排渣口堵塞物，手動盤車，將轉(zhuǎn)鼓內(nèi)堆積的焦粉排出。送電后啟動離心機，沖洗30分鐘。

7 三相離心機操作要求

(1)初次進料應(yīng)低流量進料，之后根據(jù)運行情況緩慢加大流量。(2)運行過程中，葉輪直徑不得超過255mm，并根據(jù)離心機出口重芳烴水含量調(diào)整葉輪直徑。(3)出口重芳烴水分需控制在5%以下，若通過進料量和葉輪直徑無法控制水分時，及時切罐。(4)運行過程中中控監(jiān)控好機組各項運行參數(shù)，中控發(fā)現(xiàn)軸承溫度接近120℃時，提前通知現(xiàn)場清洗停機。(5)主軸承潤滑脂每8小時加一次，每次加2下。操作人員開機前檢查潤滑脂備用量，不夠時提前加注。(6)停機前必須將離心機徹底清洗，每次清洗時間為30分鐘，清洗水量不得低于10m3/h。

8 結(jié)語

伊犁新天煤化工有限責(zé)任公司工藝生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的含塵重芳烴采用三相離心機處理方法，將先進的分離技術(shù)與傳統(tǒng)煤化工工藝有序地結(jié)合，工藝技術(shù)人員在優(yōu)化工藝流程、優(yōu)化操作方法、提升分離效率等方面不斷摸索與創(chuàng)新，取得了一系列的業(yè)績，得到同行業(yè)的認可與推廣。三相分離含塵重芳烴，焦粉減量化處理完全符合新環(huán)保部法要求，既解決環(huán)保問題，又為公司創(chuàng)造良好的經(jīng)濟收益。此項技術(shù)在未來煤化工領(lǐng)域的應(yīng)廣泛推廣。