摘　要：為了保證焦油加工工序中煤焦油的品質(zhì)，唐山瑞豐鋼鐵集團(tuán)有限公司焦化廠引進(jìn)了兩臺(tái)高速三相臥 螺離心機(jī)。針對(duì)運(yùn)行期間出現(xiàn)的問題，對(duì)其應(yīng)用的工藝及其外圍控制元件進(jìn)行了合理改進(jìn)，使得離 心機(jī)系統(tǒng)更加穩(wěn)定、可靠，提高了焦油蒸餾設(shè)備的生產(chǎn)能力。

關(guān)鍵詞：煤焦油高速三相臥螺離心機(jī)脫渣脫水三通閥

1引言

粗焦油是煉焦過程產(chǎn)生的煤氣用循環(huán)氨水噴灑 和在初冷器中冷凝冷卻加以回收的，它含大量水分。 雖經(jīng)加熱靜置脫水，送往焦油加工工序時(shí)其含水量仍 在4%左右，有時(shí)甚至達(dá)到8%～10%。焦油含較多水分 對(duì)其蒸餾操作不利。焦油蒸餾釜中，焦油含水多，將延 長(zhǎng)脫水時(shí)間而降低設(shè)備生產(chǎn)能力，增加耗熱量。特別 是水能在焦油中形成穩(wěn)定的乳濁液，受熱時(shí)，形成乳 濁液小水滴，開始不能立即蒸發(fā)而過熱，當(dāng)溫度繼續(xù) 升高時(shí)，水滴急劇蒸發(fā)，造成突然沸騰而發(fā)生沖油的 事故。為防止這類事故發(fā)生，在脫水期間必須緩慢加 熱，因此延長(zhǎng)了蒸餾時(shí)間。此外，在管式爐連續(xù)蒸餾系 統(tǒng)中，如焦油含水多，會(huì)使系統(tǒng)壓力顯著增高，阻力增 加，打亂了操作制度。此時(shí)，必須降低焦油處理量，否 則會(huì)因高壓引起管道設(shè)備破裂導(dǎo)致火災(zāi)。因此焦油必 須進(jìn)行脫水才能蒸餾加工。

因此在回收系統(tǒng)中安裝一種能用于給焦油脫水、 脫渣的設(shè)備勢(shì)在必行，三相（固—液—液）臥螺離心機(jī) 系統(tǒng)可以很好地解決這個(gè)問題。焦化廠有關(guān)人員自行 完成了回收系統(tǒng)、離心機(jī)系統(tǒng)的設(shè)備安裝、線纜敷設(shè)、 控制柜接線、操作柜接線、設(shè)備調(diào)試等工作。并針對(duì)具 體問題對(duì)離心機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行了維修與改進(jìn)，至今運(yùn)行良 好，效果顯著。

2離心機(jī)系統(tǒng)介紹

2.1離心機(jī)本體

需要分離的物料通過中心供料管進(jìn)入離心機(jī)內(nèi)， 在離心力的作用下，密度大的固體沉降到轉(zhuǎn)鼓壁上。兩 相密度不同的清液形成同心圓柱，較輕的液相處于內(nèi) 層，較重的液相處于外層。不同液體環(huán)的厚度可通過 調(diào)節(jié)溢流堰和可變?nèi)~輪來(lái)改變。沉積在轉(zhuǎn)筒壁上的固 體（黑色）由螺旋輸送器傳送到轉(zhuǎn)筒體的錐體端，從 排料口排入固體積料箱。



排出固體的含水率和液體的澄清度可通過以下方 式改變：

（1）調(diào)節(jié)堰板，改變液池深度

增大堰板直徑，排水區(qū)域增大，固體含水率可下 降；減小堰板直徑，液池深度增大，清液中固體含量可 下降。

（2）改變轉(zhuǎn)筒速度

固體顆粒越細(xì)，轉(zhuǎn)筒速度需越高，以達(dá)到滿意的 分離效果。

（3）改變螺 旋差速

轉(zhuǎn)筒與螺旋的差速越小，排出固體的含水率也越 低；進(jìn)料的固體含量越高，所需的差速越高。 機(jī)器運(yùn)行最佳參數(shù)的設(shè)置需經(jīng)仔細(xì)調(diào)試后才能 確定。

2.2離心機(jī)控制系統(tǒng)介紹

離心機(jī)控制系統(tǒng)采用西門子S7-300系列的PLC， 主要由機(jī)架、CPU處理模塊、信號(hào)模塊、功能模塊、接 口模塊、通信處理器、電源模塊等組成。PLC采集外 部信號(hào)：

（1）PLC主要采集的DI信號(hào)：三通閥狀態(tài)、清 洗用電磁閥狀態(tài)信號(hào)、離心機(jī)振動(dòng)報(bào)警信號(hào)、齒輪油 位信號(hào)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)超溫報(bào)警信號(hào)（兩個(gè)）、急停按鈕 報(bào)警信號(hào)、螺旋差速信號(hào)、轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速信號(hào)、變頻器故 障信號(hào)、空氣開關(guān)狀態(tài)信號(hào)等。

（2）PLC主要輸出的DO信號(hào)：螺旋啟動(dòng)信號(hào)、 轉(zhuǎn)鼓啟動(dòng)信號(hào)、三通閥啟動(dòng)信號(hào)、清洗用電磁閥啟動(dòng) 信號(hào)。

（3）PLC主要采集的AI信號(hào)（4~20mA）：螺旋驅(qū) 動(dòng)扭矩信號(hào)、轉(zhuǎn)鼓驅(qū)動(dòng)功率信號(hào)、進(jìn)料溫度。

（4）PLC主要輸出的AO信號(hào)（4~20mA）：螺旋 驅(qū)動(dòng)設(shè)定信號(hào)、轉(zhuǎn)鼓驅(qū)動(dòng)設(shè)定信號(hào)。

2.3控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成

（1）離心機(jī)電控柜：包括空氣開關(guān)、變頻器、交 流接觸器、中間繼電器、變壓器、可編程控制器（PLC） 以及操作面板（OP）。

（2）離心機(jī)現(xiàn)場(chǎng)防爆柜是高速三相臥螺離心機(jī)的 主要操作單元，它的操作直接影響到離心機(jī)的正常穩(wěn) 定運(yùn)行。

（3）離心機(jī)外圍控制元件包括：溫度傳感器、三 通閥、清洗閥、振動(dòng)探頭、速度探頭、油位開關(guān)等。

3運(yùn)行期間出現(xiàn)的具體問題

離心機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行期間出現(xiàn)的具體問題：

（1）三通閥找不到離心機(jī)的進(jìn)料位置，即一部 分料經(jīng)過旁通，一部分料經(jīng)過離心機(jī)，不能對(duì)所有 焦油完全處理，失去使用離心機(jī)的意義；

（2）離心機(jī)本體的轉(zhuǎn)鼓驅(qū)動(dòng)電機(jī)不運(yùn)行，導(dǎo)致離 心機(jī)系統(tǒng)不能正常工作；

（3）離心機(jī)正常運(yùn)行過程中遇到突發(fā)故障后，從 排渣管“漏焦油”，造成環(huán)境污染。

4維修與改進(jìn)

針對(duì)離心機(jī)系統(tǒng)出現(xiàn)的問題，逐一進(jìn)行了維修并 進(jìn)行了合理改進(jìn)：

（1）三通閥（如圖1所示）找不到離心機(jī)的進(jìn)料 位置 手動(dòng)控制三通閥打到進(jìn)料位置（進(jìn)離心機(jī)）或旁 通位置（回流管）時(shí)，閥芯始終朝一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)，并 且兩個(gè)位置都找不到（以現(xiàn)場(chǎng)操作盤上的位置指示燈 為準(zhǔn)）。打開閥蓋對(duì)控制部分進(jìn)行剖析，分別對(duì)進(jìn)料 （OPEN旋鈕）、旁通（CLOSE旋鈕）兩個(gè)可調(diào)旋鈕的 位置進(jìn)行調(diào)整。具體方法是：1）把三通閥搖到離心 機(jī)進(jìn)料位置，其判別方法為從三通閥進(jìn)料管進(jìn)沖洗用 的熱氨水，手搖三通閥的調(diào)節(jié)手輪，使三通閥閥桿上 的一個(gè)紅點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)離心機(jī)的進(jìn)料方向，用手觸摸進(jìn)離心 機(jī)的料管，若不燙手，保持一個(gè)方向繼續(xù)搖手輪，按 每90°為一個(gè)過程，直到進(jìn)離心機(jī)料管有燙手的感覺， 即為離心機(jī)進(jìn)料位置，觀察與第1個(gè)紅點(diǎn)夾角為90°

的另外一個(gè)紅點(diǎn)的位置，并記住此兩個(gè)紅點(diǎn)的位置， 便于今后可以從外觀上確認(rèn)進(jìn)料位置；2）打開三通閥 的上蓋，按所標(biāo)識(shí)的方向調(diào)節(jié)進(jìn)料位置（OPEN）旋鈕， 直到現(xiàn)場(chǎng)防爆操作柜上的三通閥進(jìn)料開啟燈亮，說明 進(jìn)料位置及其信號(hào)調(diào)試成功；3）把三通閥搖到旁通 位置（判別方法如上述，但是另外一個(gè)紅點(diǎn)要對(duì)準(zhǔn)旁 通方向），按所標(biāo)識(shí)的方向調(diào)節(jié)旁通位置（CLOS）旋 鈕，直到現(xiàn)場(chǎng)防爆操作柜上的三通閥進(jìn)料關(guān)閉燈亮， 說明旁通位置及其信號(hào)調(diào)試成功；4）調(diào)整好兩個(gè)位 置及其信號(hào)后，按現(xiàn)場(chǎng)防爆操作柜上的三通閥進(jìn)料開 啟或關(guān)閉按鈕，三通閥就可以自動(dòng)找到進(jìn)料位置或旁 通位置（相應(yīng)的進(jìn)料開啟或關(guān)閉指示燈亮）。此時(shí)三通 閥找不到離心機(jī)進(jìn)料位置的問題解決；5）離心機(jī)運(yùn) 行一段時(shí)間后，又出現(xiàn)了三通閥找不到離心機(jī)進(jìn)料位 置的問題，由此判斷是兩個(gè)到位開關(guān)出現(xiàn)了問題，把 三通閥的機(jī)械限位部分打開，發(fā)現(xiàn)到位開關(guān)沒有問題。 經(jīng)過仔細(xì)觀察，發(fā)現(xiàn)此開關(guān)帶有兩組接點(diǎn)，三通閥原 來(lái)使用的一組接點(diǎn)需要把開關(guān)頂?shù)降撞拍芙油�，而�?nbsp;外一組接點(diǎn)只需要把開關(guān)頂?shù)揭话胛恢镁涂梢越油ǎ?nbsp;因此把兩組接點(diǎn)并接到一起，比原使用的一組接點(diǎn)靈 敏、可靠，重新調(diào)整好三通閥兩個(gè)位置的到位信號(hào)后， 三通閥找不到離心機(jī)進(jìn)料位置的問題得到徹底解決。

（2）轉(zhuǎn)鼓的驅(qū)動(dòng)電機(jī)不運(yùn)行的問題

在現(xiàn)場(chǎng)看到螺旋驅(qū)動(dòng)電機(jī)可以旋轉(zhuǎn)，按轉(zhuǎn)鼓啟動(dòng) 按鈕后，轉(zhuǎn)鼓驅(qū)動(dòng)電機(jī)不動(dòng)作，在集中控制室電控柜 OP操作面板上有這樣一條報(bào)警，S1-螺旋變頻器已啟 動(dòng)反饋接點(diǎn)故障（變頻器沒有啟動(dòng)），打開螺旋變頻 器面板，檢查反饋接點(diǎn)接觸良好，說明變頻器已得到 PLC輸出模板的啟動(dòng)指令，并且反饋接點(diǎn)接觸良好， 但是對(duì)應(yīng)的DI模塊上的對(duì)應(yīng)通道有輸入信號(hào)（24V）， 通道指示燈不亮，打開程序進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)（離心機(jī)系 統(tǒng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)啟動(dòng)的順序是先螺旋后轉(zhuǎn)鼓，PLC程序 中檢測(cè)不到螺旋變頻器已啟動(dòng)反饋接點(diǎn)信號(hào)，認(rèn)為螺 旋變頻器沒有啟動(dòng)，不會(huì)執(zhí)行轉(zhuǎn)鼓啟動(dòng)指令），發(fā)現(xiàn) 輸入信號(hào)傳輸不過去，說明輸入通道壞。把輸入信號(hào) 改接到另一備用通道，并改寫程序中的通道地址后， 再次按轉(zhuǎn)鼓啟動(dòng)按鈕，轉(zhuǎn)鼓的驅(qū)動(dòng)電機(jī)開始運(yùn)行，帶 動(dòng)轉(zhuǎn)鼓旋轉(zhuǎn)，該問題解決.

（3）離心機(jī)正常運(yùn)行過程中遇到突發(fā)故障停車后 從排渣管“漏焦油”問題 離心機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行過程中，出現(xiàn)扭矩過大等重故 障時(shí)，三通閥會(huì)自動(dòng)打到旁通位置，清洗閥自動(dòng)打開 進(jìn)行沖洗（15min），用于沖洗的熱氨水通過離心機(jī)的 排水孔從排水管道流入機(jī)械化澄清槽。離心機(jī)系統(tǒng)工 藝流程如圖2所示。

如果焦油從排渣管漏出，原因有：1）離心機(jī)系統(tǒng) 出現(xiàn)扭矩過大等重故障時(shí)三通閥不能及時(shí)自動(dòng)打到旁 通位置，并且差轉(zhuǎn)速較大，焦油會(huì)從離心機(jī)固體集料 箱順排渣管流出；2）調(diào)節(jié)堰板調(diào)節(jié)的位置不合適；3） 排水管的管徑細(xì)，沖洗的熱氨水及離心機(jī)內(nèi)剩余的焦 油排不及，通過排煙管的連通管（排水管與排渣管之 間），從排渣管排出。經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)操作人員的確認(rèn)，1）、 2）兩種原因被排除，為避免今后出現(xiàn)從排渣管沖出熱 氨水及離心機(jī)內(nèi)剩余的焦油，調(diào)整手動(dòng)閥門減小熱氨 水的進(jìn)量，切斷了排水管與排渣管之間連通管，并增 加了轉(zhuǎn)鼓低限速（＜3200轉(zhuǎn)）報(bào)警，用以及時(shí)提示操作 人員對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行查看。采取這些措施后杜絕了從排渣 管漏焦油的現(xiàn)象。

5結(jié)論

焦化廠有關(guān)人員自行完成了回收系統(tǒng)、離心機(jī)系 統(tǒng)的設(shè)備安裝等工作，并針對(duì)工藝及系統(tǒng)控制方面的 缺陷進(jìn)行了合理改進(jìn)，改進(jìn)后，離心機(jī)系統(tǒng)更加穩(wěn)定、 可靠。該系統(tǒng)的正常運(yùn)行給焦油加工工序帶來(lái)諸多積 極影響，如節(jié)時(shí)、節(jié)能、減排、減污、提高生產(chǎn)效率、提 高產(chǎn)品質(zhì)量等，焦油加工工序不用經(jīng)常清理焦油大槽 底部的油渣，節(jié)約了人力、物力。直接、間接地給焦化 廠創(chuàng)效降耗，效果顯著，適合焦化廠使用。