臥螺離心機在硫泡沫固液分離中的應用
行業(yè)動態(tài)
一、工藝流程
煤在高溫煉焦爐中產生焦炭、煤焦油、氨水、苯、煤氣等產物，焦炭經冷卻后直接煉鋼，而煤焦油、氨水、苯、煤氣等物質經除冷器降溫后進入水汽分離器，將煤焦油、氨水、煤氣分離。由于煤氣的主要成分是硫化氫，煤氣進預冷塔降溫至25～30℃后進入再生塔，加催化劑、曝氣，產生泡沫硫，使用離心機泵將泡沫硫打進臥螺離心機進行固液分離，分離后的清液排入再生塔循環(huán)使用，分離后的硫膏經加熱釜生產出成品硫膏。
二、離心機配置、工作原理、技術特性
1.1 LW520×2080離心機配置
1.1.1 組成
LW520×2080離心機是專門針對硫泡沫固液分離研發(fā)生產的臥式螺旋卸料沉降離心機，離心機主要由主電機、副電機、轉鼓部件、螺旋部件、軸承座部件、機座部件、行星齒輪差速器等部分組成。其主要技術參數如下：
轉鼓內直徑：520mm。
設計轉速：3000r/min。
分離因素：2620。
工作轉速：1800r/min。
主電機功率：55kW。
副電機功率：18.5kW。
1.1.2 工作原理
離心機的工作原理為利用離心力的作用，使具有不同比重的物體分開。含懸浮硫的硫泡沫經由進料泵，經進料管進入離心機轉鼓內部，在高速旋轉所產生的離心力的作用下，因固液二相存在比重差，而實現分層，比重較大的固體顆粒沉積在轉鼓內壁上被螺旋輸送器不斷推出轉鼓出渣口，而分離后的清液則經液層調節(jié)板開口溢流出轉鼓，螺旋與轉鼓之間的轉速差是通過差速器來實現的，轉速差的大小通過副電機進行調節(jié)，因此實現了離心機硫泡沫的連續(xù)分離。
1.2 技術特性
1.2.1 采用大長徑比技術
大長徑比可增加物料的沉降區(qū)域，延長物料在離心機內的停留時間，使固形物去除率提高。
1.2.2 獨特的渦流式出料部位設計
螺旋卸料器的出料部位采用渦流式結構，符合液體力學的“雙S”結構設計原理，可加速物料快速進入轉鼓，縮短物料與液池接觸距離，減少進料對已形成的分離固相的擾動，提高處理能力，避免螺旋內的堵塞和進料管抱死現象。在物料出口處堆焊碳化鎢硬質合金，增加了螺旋體的使用壽命。
1.2.3 獨特的泡沫破碎裝置
由于大量泡沫的存在，直接影響了固體的回收率，針對這一特性，離心機配備了泡沫破碎裝置——漂浮物捕捉器。泡沫氣泡破碎后，附著在氣泡表面的固體顆粒發(fā)生了沉降，固體顆粒被螺旋體從渣相推出，從而提高了液相的回收率。
1.2.4 關鍵部件采用高性能不銹鋼材料
針對泡沫硫物料顆粒較細小、硫酸粒子含量較高等特性，為保證離心機運行穩(wěn)定性和使用壽命，轉鼓部件采用高強度、耐腐蝕性更好的SAF2205，而螺旋部件采用316L材料。
1.2.5 先進的雙電機雙變頻共直流母線和恒扭矩控制技術
離心機的主副電機各采用一臺高性能矢量變頻器控制，副電機在差速作用下始終處于發(fā)電機狀態(tài)，由于采用變頻器共直流母線技術，副變頻器能很好地將副電機產生的電能通過轉化供主電機使用，從而達到節(jié)能降耗目的。通過雙電機雙變頻控制技術，可實現對離心機差速的無級可調，具有反應速度快，扭矩檢測準確，扭矩控制穩(wěn)定，故障率低等優(yōu)點。
三、影響離心機分離效果的因素
1.1 轉速對離心機分離效果的影響
理論上，轉速越高，物料受到離心力越大，固體顆粒沉降速度越快，分離效果就越好。但對于硫泡沫物料，因其物料中所含灰份為70%左右，過高的轉速會加快螺旋葉片對分離物料的擾動，從而影響到渣、液二相的分離效果。經過測試，較佳的轉速在1800r/min為宜。
1.2 液層深度對分離效果的影響
提高液層深度會降低液相中的含固率，增加固相中的含水率；降低液層深度則反之。對液層深度的調整需要從離心機分離后的渣相含水率與清液含固率綜合考慮。經過測試，液層深度控制在159mm檔位，硫膏的含水率與清液的含渣率在較佳狀態(tài)。
1.3 轉鼓與螺旋轉速差對分離效果的影響
轉鼓與螺旋轉速差也就是差轉速度，差轉速決定了螺旋推料器的排料速度，在轉速恒定的情況下，差轉速增大，清液在被排出離心機之前經過的路徑將增加，可以降低液相的含固率，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的停留時間，從而影響到分離出的硫膏的干度。經過測試，差轉速控制在14～16r/min，硫膏的含水率與清液的含渣率在較佳狀態(tài)。
1.4 處理量對分離效果的影響
處理量的調整是一個綜合過程，要根據處理效果和主機負荷來決定；經現場分離調試，LW520×2080離心機的處理量在25m3/h時，渣相含水率與液相含固率都處于較佳的分離狀態(tài)。
四、優(yōu)勢對比
與板框壓濾機相比較，臥螺離心機具有以下優(yōu)勢：
①板框壓濾機占地面積大，安裝調試復雜，維修費用較高；而臥螺離心機占地面積小，安裝調試簡單，現場維護方便。
②板框壓濾機為間歇性工作，需要定期排渣和清潔濾布，工作效率低；而臥螺離心機在工作時的進料、分離、卸料等工序是在密閉的環(huán)境中連續(xù)自動進行，工作效率高，現場環(huán)境好。
③板框壓濾機壓濾出的硫膏含水率在45%左右，液相含固率0.5%～0.8%；而臥螺離心機分離出的硫膏含水率≤40%，由于采用了特殊結構的漂浮物捕捉器，分離出的液相含固率≤0.02%。
五、結語
通過在河北遷安中化煤化工、唐山達峰焦化等幾家國內煤化工企業(yè)的分離實踐證明，無論從分離效果、處理量、液相純凈度，還是運營成本、離心機穩(wěn)定性、可靠性，臥螺離心機都是一種較為理想的選擇。
