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)了兩臺高速三相臥 螺離心機(jī)。針對運(yùn)行期間出現(xiàn)的問題，對其應(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其含水量仍 在4%左右，有時甚至達(dá)到8%～10%。焦油含較多水分 對其蒸餾操作不利。焦油蒸餾釜中，焦油含水多，將延 長脫水時間而降低設(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，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，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，因此延長了蒸餾時間。此外，在管式爐連續(xù)蒸餾系 統(tǒng)中，如焦油含水多，會使系統(tǒng)壓力顯著增高，阻力增 加，打亂了操作制度。此時，必須降低焦油處理量，否 則會因高壓引起管道設(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。并針對具 體問題對離心機(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：
（1）PLC主要采集的DI信號：三通閥狀態(tài)、清 洗用電磁閥狀態(tài)信號、離心機(jī)振動報警信號、齒輪油 位信號、驅(qū)動電機(jī)超溫報警信號（兩個）、急停按鈕 報警信號、螺旋差速信號、轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速信號、變頻器故 障信號、空氣開關(guān)狀態(tài)信號等。
（2）PLC主要輸出的DO信號：螺旋啟動信號、 轉(zhuǎn)鼓啟動信號、三通閥啟動信號、清洗用電磁閥啟動 信號。
（3）PLC主要采集的AI信號（4~20mA）：螺旋驅(qū) 動扭矩信號、轉(zhuǎn)鼓驅(qū)動功率信號、進(jìn)料溫度。
（4）PLC主要輸出的AO信號（4~20mA）：螺旋 驅(qū)動設(shè)定信號、轉(zhuǎn)鼓驅(qū)動設(shè)定信號。
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，閥芯始終朝一個方向旋轉(zhuǎn)，并 且兩個位置都找不到（以現(xiàn)場操作盤上的位置指示燈 為準(zhǔn)）。打開閥蓋對控制部分進(jìn)行剖析，分別對進(jìn)料 （OPEN旋鈕）、旁通（CLOSE旋鈕）兩個可調(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 的一個紅點(diǎn)對準(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，保持一個方向繼續(xù)搖手輪，按 每90°為一個過程，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個紅點(diǎn)夾角為90°
的另外一個紅點(diǎn)的位置，并記住此兩個紅點(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)識的方向調(diào)節(jié)進(jìn)料位置（OPEN）旋鈕， 直到現(xiàn)場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，但是另外一個紅點(diǎn)要對準(zhǔn)旁 通方向），按所標(biāo)識的方向調(diào)節(jié)旁通位置（CLOS）旋 鈕，直到現(xiàn)場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調(diào)試成功；4）調(diào)整好兩個位 置及其信號后，按現(xiàn)場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 來使用的一組接點(diǎn)需要把開關(guān)頂?shù)降撞拍芙油ǎ?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)整好三通閥兩個位置的到位信號后， 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)動電機(jī)不運(yùn)行的問題
在現(xiàn)場看到螺旋驅(qū)動電機(jī)可以旋轉(zhuǎn)，按轉(zhuǎn)鼓啟動 按鈕后，轉(zhuǎn)鼓驅(qū)動電機(jī)不動作，在集中控制室電控柜 OP操作面板上有這樣一條報警，S1-螺旋變頻器已啟 動反饋接點(diǎn)故障（變頻器沒有啟動），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輸出模板的啟動指令，并且反饋接點(diǎn)接觸良好， 但是對應(yīng)的DI模塊上的對應(yīng)通道有輸入信號（24V）， 通道指示燈不亮，打開程序進(jìn)行在線監(jiān)測（離心機(jī)系 統(tǒng)驅(qū)動電機(jī)啟動的順序是先螺旋后轉(zhuǎn)鼓，PLC程序 中檢測不到螺旋變頻器已啟動反饋接點(diǎn)信號，認(rèn)為螺 旋變頻器沒有啟動，不會執(zhí)行轉(zhuǎn)鼓啟動指令），發(fā)現(xiàn) 輸入信號傳輸不過去，說明輸入通道壞。把輸入信號 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)鼓啟動按鈕，轉(zhuǎn)鼓的驅(qū)動電機(jī)開始運(yùn)行，帶 動轉(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，三通閥會自動打到旁通位置，清洗閥自動打開 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三通閥不能及時自動打到旁 通位置，并且差轉(zhuǎn)速較大，焦油會從離心機(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)）報警，用以及時提示操作 人員對現(xiàn)場進(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諸多積 極影響，如節(jié)時、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。
