三相离心机在煤化工废渣处理中的应用

张成吉 崔富忠 赵宝宁(伊犁新天煤化工有限责任公司，新疆 伊宁 835000)

1 三相离心机的应用业绩

三相卧螺离心机主要用于分离固液混合物，目前在石油化工行业和煤化工行业中均有应用，1999年兰州石化公司采用福乐伟离心机分离污油渣。哈尔滨气化厂自2009年采用福乐伟离心机技术分离重芳烃尘，取得较好效果。2017年伊犁新天煤化工有限责任公司引进福乐伟三相卧螺离心机，用于分离含尘重芳烃，通过调试运行、优化技改，目前三台机组运行稳定，为企业节能减排，固体废物减量化处理做出来较大贡献。

2 三相离心机工作机理

三相卧螺离心机主要由驱动部分、转筒和螺旋输送器构成，结构紧凑，体积小。其运行基于沉降原理，即液体中的固体颗粒在一个预定的时间内沉淀出来，对于两种比重差且不相溶的液体来讲，同样可以应用此原理，当物料进入高速旋转的转筒后，物料在转筒内与转筒同步旋转，由于比重不同，受到的离心力不同，比重大的固体颗粒受到的离心力最大，重芳烃次之，水最小，这样按照受到离心力大小由外向内形成了同心的一个固体层和两个液层。固体被螺旋输送器推出，液体从各自导液口排出。所以应用三相卧螺离心机不但可以将含尘重芳烃中的固体分离出来，而且还可以将重芳烃和水分离出来，即能够进行煤尘-重芳烃-水的分离。

3 增加三相离心机的预期目的

含尘重芳烃原计划采用间断排放装车外运，因含尘量较高不能外售，增加三相卧螺沉降离心机能连续将初焦油分离器底部的含尘重芳烃进行分离，分离出的煤气水进入初焦油分离器再次分离；重芳烃进入重芳烃槽经泵送至罐区外售；焦粉装车运至煤场与粉煤掺烧。增加的离心机能分离出重芳烃，优化含尘重芳烃处理程序，提高经济效益，可彻底解决含尘重芳烃装车外排的问题，避免固体排放物污染环境。

增加三相离心机后，可减少含尘重芳烃在初焦油分离器内的聚集，对减速机及设备内部搅拌器运行创造良好条件，降低转动设备的故障率，节约维修费用。

4 工艺流程说明

初焦油分离器底部含尘重芳烃和最终油分离器底部含尘重芳烃分别经含尘重芳烃输送泵(125P214AB)送至三相离心机(125M214)进行分离。分离出的重芳烃经重芳烃管线进入重芳烃槽(125V206)，煤气水通过排液管线进入焦油污水槽(125V208)，分离出的焦粉通过排渣管线排至1#框架一层装车外运。重芳烃靠初焦油分离器外部液位调节(125X105A/B/C/D)从分离器间断排出，靠重力流入重芳烃槽(125V106)，由重芳烃泵(125P111A)输送至重芳烃分液罐、罐区。

含尘重芳烃输送泵(125P214AB)可将含尘重芳烃通过进料三通阀进入含尘煤气水膨胀器(125S203BC)中形成大循环，检查含尘重芳烃温度、流量正常后，三相离心机(125M214)方可进料。

工艺流程简图如图1所示。

图1 工艺流程简图

5 设备操作步骤

通过不断优化操作步骤，总结和提炼出一套适合于含尘重芳烃分离的操作步骤，具体如下：

5.1 离心机的启动确认步骤

以最终油分离器(125S205A)为例：

(1)确认最终油分离器(125S205A)温度在37～45℃左右；(2)检查确认含尘重芳烃输送泵(125P214A)正常，处于备用状态；(3)检查确认管线上导淋处于关闭状态，所有阀门处于正确的开关位置；①A系列含尘重芳烃进入离心机(125M214)阀门关闭状态 (一号框架三层)；②手自一体阀门处于循环状态；③关闭离心机重芳烃出口管线与煤气水出口管线连通阀；④打开离心机出口管线，重芳烃、煤气水、尘渣出口阀门；⑤确认重芳烃槽(125V206)具备接重芳烃条件；⑥打开离心机(125M214)进口手动阀；⑦关闭冲洗煤气水阀门；⑧打开手自一体阀后去往初焦油分离器(125S204B)手动阀门；⑨关闭125S204AB、125S205B含尘重芳烃出口阀，检查确认125P214B泵出口阀关闭。(4)调整叶轮大小为250mm，先启动螺旋，转速设定为60%，其次启动转鼓，转速设定为90%；(5)打开含尘重芳烃输送泵(125P214A)回流阀；(6)启动含尘重芳烃输送泵(125P214A)，进行大循环；(7)循环正常后通过手自一体三通阀门，把物料切入离心机；(8)观察离心机的运行情况，根据排渣情况适当调整转鼓转速和螺旋转速；(9)根据需要取样分析重芳烃水含量和水中重芳烃含量，根据分析指标调整叶轮大小；(10)离心机运行时专人监护，并实时记录运行数据。

以初焦油分离器(125S204A)为例：

(1)打开初焦油分离器(125S204A)底部吹扫蒸汽阀门加热至70～80℃左右；(2)检查确认含尘重芳烃输送泵(125P214A)正常，处于备用状态；(3)检查确认管线上导淋处于关闭状态，所有阀门处于正确的开关位置；(4)打开手自一体阀后去往初焦油分离器(125S204B)手动阀门，手自一体阀门处于循环状态；(5)打开离心机重芳烃出口管线与煤气水出口管线连通阀；(6)确认重芳烃槽(125V206)具备接重芳烃条件；(7)打开离心机(125M214)进口手动阀，关闭冲洗煤气水阀门。

5.2 离心机的启动

(1)检查确认离心机各润滑点润滑正常；(2)调整叶轮大小为250mm，先启动螺旋，转速设定为60%；(3)启动转鼓，转速设定为90%；(4)启动含尘重芳烃输送泵(125P214A)，进行大循环；(5)循环正常后通过手自一体三通阀门，把物料切入离心机；(6)通过调节含尘重芳烃输送泵(125P214A)使离心机进料控制在4～6m3/h；(7)观察离心机的运行情况，根据排渣情况适当调整转鼓转速和螺旋转速；(8)根据需要取样分析重芳烃水含量和水中重芳烃含量，根据分析指标调整叶轮大小；(9)离心机运行时专人监护，并实时记录运行数据。

5.3 离心机的停车步骤

5.3.1 离心机的冲洗

(1) 将进料通过手自一体三通阀切至循环管线；打开离心机(125M214)重芳烃出口管线至焦油污水槽(125V208)阀门，关闭重芳烃出口阀门；(2) 打开冲洗水对离心机进行冲洗，冲洗水流量与转鼓转速成反比。冲洗水最大流量控制在10m3/h，当转鼓转速降至2000r/min时，冲洗水流量即可调至最大；(3) 在冲洗的过程中叶轮大小由最小到最大和由最大到最小循环调节进行冲洗；(4) 观察取样口水质正常后可停止冲洗。

5.3.2 离心机的停车步骤

(1) 观察离心机出口冲洗液较干净时，将转鼓转速调至500r/min左右，关闭冲洗水阀门；(2) 关闭转鼓驱动开关，待转鼓转速较低时关闭螺旋驱动开关；(3) 停含尘重芳烃输送泵(125P214)。

5.4 可变叶轮的操作

(1)可变叶轮被用来在运转时对液池的深度进行调节。从而使进行最合适的设置以达到最好的分离效果；(2)排出清液的压力不可超过 200kPa，否则会有损坏叶轮装置的危险；(3)当机器未运行/运行时，调节叶轮方法；①握住紧固叶轮的控制杆；②松开箝位螺丝；③用叶轮控制杆将叶轮直径调节到最小值(刻度)；④将叶轮直径调节到希望值并紧固箍位螺丝。

注意：如果直径在调节后需要微调，则要在机器运行时缓慢调节叶轮，从而使在叶轮舱里的固渣可以排出。如果由于机器长时间在同一直径运行或因密封性差而导致固渣结块，无法调节叶轮：打开叶轮舱并进行修理。

6 三相离心机运行过程中存在问题及解决措施

6.1 三相离心机进料泵频繁堵塞

原因分析：进料泵进出口管道布置有较多的90°弯头，输送含尘重芳烃粘度大，流动性较差，易在弯头处频繁堵塞。

解决措施：调整进料泵进出口管道配管，取消90°弯头，改为45°弯头，减少管道阻力。进出口管线增加蒸汽吹扫，设备启动前和停运后对进出口管线进行蒸汽吹扫，解决管线堵塞问题。

6.2 三相离心机进料泵磨损

原因分析：因输送含尘重芳烃中有煤尘颗粒，对泵壳和转子磨损较大。设备材质硬度需提高。

解决措施：对设备运行过程中磨损问题进行分析，对泵的转子喷涂碳化钨，提高转子硬度，改造后机泵运行效率明显改善。

6.3 三相离心机突然跳停

原因分析：进料不稳定，物料不均匀，尘含量高于30%时，进入转鼓内的大量含尘重芳烃不能有效分离，排渣量增加，大量分离出的焦粉不能及时从排渣口排出，导致出口堵塞，机组联锁停车。

解决措施：检查排渣管是否堵塞，联系电气人员对三相离心机断电，拆开防护罩，清理排渣口堵塞物，手动盘车，将转鼓内堆积的焦粉排出。送电后启动离心机，冲洗30分钟。

7 三相离心机操作要求

(1)初次进料应低流量进料，之后根据运行情况缓慢加大流量。(2)运行过程中，叶轮直径不得超过255mm，并根据离心机出口重芳烃水含量调整叶轮直径。(3)出口重芳烃水分需控制在5%以下，若通过进料量和叶轮直径无法控制水分时，及时切罐。(4)运行过程中中控监控好机组各项运行参数，中控发现轴承温度接近120℃时，提前通知现场清洗停机。(5)主轴承润滑脂每8小时加一次，每次加2下。操作人员开机前检查润滑脂备用量，不够时提前加注。(6)停机前必须将离心机彻底清洗，每次清洗时间为30分钟，清洗水量不得低于10m3/h。

8 结语

伊犁新天煤化工有限责任公司工艺生产过程中产生的含尘重芳烃采用三相离心机处理方法，将先进的分离技术与传统煤化工工艺有序地结合，工艺技术人员在优化工艺流程、优化操作方法、提升分离效率等方面不断摸索与创新，取得了一系列的业绩，得到同行业的认可与推广。三相分离含尘重芳烃，焦粉减量化处理完全符合新环保部法要求，既解决环保问题，又为公司创造良好的经济收益。此项技术在未来煤化工领域的应广泛推广。