摘 要：为了保证焦油加工工序中煤焦油的品质，唐山瑞丰钢铁集团有限公司焦化厂引进了两台高速三相卧 螺离心机。针对运行期间出现的问题，对其应用的工艺及其外围控制元件进行了合理改进，使得离 心机系统更加稳定、可靠，提高了焦油蒸馏设备的生产能力。
关键词：煤焦油高速三相卧螺离心机脱渣脱水三通阀
1引言
粗焦油是炼焦过程产生的煤气用循环氨水喷洒 和在初冷器中冷凝冷却加以回收的，它含大量水分。 虽经加热静置脱水，送往焦油加工工序时其含水量仍 在4%左右，有时甚至达到8%～10%。焦油含较多水分 对其蒸馏操作不利。焦油蒸馏釜中，焦油含水多，将延 长脱水时间而降低设备生产能力，增加耗热量。特别 是水能在焦油中形成稳定的乳浊液，受热时，形成乳 浊液小水滴，开始不能立即蒸发而过热，当温度继续 升高时，水滴急剧蒸发，造成突然沸腾而发生冲油的 事故。为防止这类事故发生，在脱水期间必须缓慢加 热，因此延长了蒸馏时间。此外，在管式炉连续蒸馏系 统中，如焦油含水多，会使系统压力显著增高，阻力增 加，打乱了操作制度。此时，必须降低焦油处理量，否 则会因高压引起管道设备破裂导致火灾。因此焦油必 须进行脱水才能蒸馏加工。
因此在回收系统中安装一种能用于给焦油脱水、 脱渣的设备势在必行，三相（固—液—液）卧螺离心机 系统可以很好地解决这个问题。焦化厂有关人员自行 完成了回收系统、离心机系统的设备安装、线缆敷设、 控制柜接线、操作柜接线、设备调试等工作。并针对具 体问题对离心机系统进行了维修与改进，至今运行良 好，效果显著。
2离心机系统介绍
2.1离心机本体
需要分离的物料通过中心供料管进入离心机内， 在离心力的作用下，密度大的固体沉降到转鼓壁上。两 相密度不同的清液形成同心圆柱，较轻的液相处于内 层，较重的液相处于外层。不同液体环的厚度可通过 调节溢流堰和可变叶轮来改变。沉积在转筒壁上的固 体（黑色）由螺旋输送器传送到转筒体的锥体端，从 排料口排入固体积料箱。
排出固体的含水率和液体的澄清度可通过以下方 式改变：
（1）调节堰板，改变液池深度
增大堰板直径，排水区域增大，固体含水率可下 降；减小堰板直径，液池深度增大，清液中固体含量可 下降。
（2）改变转筒速度
固体颗粒越细，转筒速度需越高，以达到满意的 分离效果。
（3）改变螺 旋差速
转筒与螺旋的差速越小，排出固体的含水率也越 低；进料的固体含量越高，所需的差速越高。 机器运行最佳参数的设置需经仔细调试后才能 确定。
2.2离心机控制系统介绍
离心机控制系统采用西门子S7-300系列的PLC， 主要由机架、CPU处理模块、信号模块、功能模块、接 口模块、通信处理器、电源模块等组成。PLC采集外 部信号：
（1）PLC主要采集的DI信号：三通阀状态、清 洗用电磁阀状态信号、离心机振动报警信号、齿轮油 位信号、驱动电机超温报警信号（两个）、急停按钮 报警信号、螺旋差速信号、转鼓转速信号、变频器故 障信号、空气开关状态信号等。
（2）PLC主要输出的DO信号：螺旋启动信号、 转鼓启动信号、三通阀启动信号、清洗用电磁阀启动 信号。
（3）PLC主要采集的AI信号（4~20mA）：螺旋驱 动扭矩信号、转鼓驱动功率信号、进料温度。
（4）PLC主要输出的AO信号（4~20mA）：螺旋 驱动设定信号、转鼓驱动设定信号。
2.3控制系统的结构组成
（1）离心机电控柜：包括空气开关、变频器、交 流接触器、中间继电器、变压器、可编程控制器（PLC） 以及操作面板（OP）。
（2）离心机现场防爆柜是高速三相卧螺离心机的 主要操作单元，它的操作直接影响到离心机的正常稳 定运行。
（3）离心机外围控制元件包括：温度传感器、三 通阀、清洗阀、振动探头、速度探头、油位开关等。
3运行期间出现的具体问题
离心机系统运行期间出现的具体问题：
（1）三通阀找不到离心机的进料位置，即一部 分料经过旁通，一部分料经过离心机，不能对所有 焦油完全处理，失去使用离心机的意义；
（2）离心机本体的转鼓驱动电机不运行，导致离 心机系统不能正常工作；
（3）离心机正常运行过程中遇到突发故障后，从 排渣管“漏焦油”，造成环境污染。
4维修与改进
针对离心机系统出现的问题，逐一进行了维修并 进行了合理改进：
（1）三通阀（如图1所示）找不到离心机的进料 位置 手动控制三通阀打到进料位置（进离心机）或旁 通位置（回流管）时，阀芯始终朝一个方向旋转，并 且两个位置都找不到（以现场操作盘上的位置指示灯 为准）。打开阀盖对控制部分进行剖析，分别对进料 （OPEN旋钮）、旁通（CLOSE旋钮）两个可调旋钮的 位置进行调整。具体方法是：1）把三通阀摇到离心 机进料位置，其判别方法为从三通阀进料管进冲洗用 的热氨水，手摇三通阀的调节手轮，使三通阀阀杆上 的一个红点对准离心机的进料方向，用手触摸进离心 机的料管，若不烫手，保持一个方向继续摇手轮，按 每90°为一个过程，直到进离心机料管有烫手的感觉， 即为离心机进料位置，观察与第1个红点夹角为90°
的另外一个红点的位置，并记住此两个红点的位置， 便于今后可以从外观上确认进料位置；2）打开三通阀 的上盖，按所标识的方向调节进料位置（OPEN）旋钮， 直到现场防爆操作柜上的三通阀进料开启灯亮，说明 进料位置及其信号调试成功；3）把三通阀摇到旁通 位置（判别方法如上述，但是另外一个红点要对准旁 通方向），按所标识的方向调节旁通位置（CLOS）旋 钮，直到现场防爆操作柜上的三通阀进料关闭灯亮， 说明旁通位置及其信号调试成功；4）调整好两个位 置及其信号后，按现场防爆操作柜上的三通阀进料开 启或关闭按钮，三通阀就可以自动找到进料位置或旁 通位置（相应的进料开启或关闭指示灯亮）。此时三通 阀找不到离心机进料位置的问题解决；5）离心机运 行一段时间后，又出现了三通阀找不到离心机进料位 置的问题，由此判断是两个到位开关出现了问题，把 三通阀的机械限位部分打开，发现到位开关没有问题。 经过仔细观察，发现此开关带有两组接点，三通阀原 来使用的一组接点需要把开关顶到底才能接通，而另 外一组接点只需要把开关顶到一半位置就可以接通， 因此把两组接点并接到一起，比原使用的一组接点灵 敏、可靠，重新调整好三通阀两个位置的到位信号后， 三通阀找不到离心机进料位置的问题得到彻底解决。
（2）转鼓的驱动电机不运行的问题
在现场看到螺旋驱动电机可以旋转，按转鼓启动 按钮后，转鼓驱动电机不动作，在集中控制室电控柜 OP操作面板上有这样一条报警，S1-螺旋变频器已启 动反馈接点故障（变频器没有启动），打开螺旋变频 器面板，检查反馈接点接触良好，说明变频器已得到 PLC输出模板的启动指令，并且反馈接点接触良好， 但是对应的DI模块上的对应通道有输入信号（24V）， 通道指示灯不亮，打开程序进行在线监测（离心机系 统驱动电机启动的顺序是先螺旋后转鼓，PLC程序 中检测不到螺旋变频器已启动反馈接点信号，认为螺 旋变频器没有启动，不会执行转鼓启动指令），发现 输入信号传输不过去，说明输入通道坏。把输入信号 改接到另一备用通道，并改写程序中的通道地址后， 再次按转鼓启动按钮，转鼓的驱动电机开始运行，带 动转鼓旋转，该问题解决.
（3）离心机正常运行过程中遇到突发故障停车后 从排渣管“漏焦油”问题 离心机系统运行过程中，出现扭矩过大等重故 障时，三通阀会自动打到旁通位置，清洗阀自动打开 进行冲洗（15min），用于冲洗的热氨水通过离心机的 排水孔从排水管道流入机械化澄清槽。离心机系统工 艺流程如图2所示。
如果焦油从排渣管漏出，原因有：1）离心机系统 出现扭矩过大等重故障时三通阀不能及时自动打到旁 通位置，并且差转速较大，焦油会从离心机固体集料 箱顺排渣管流出；2）调节堰板调节的位置不合适；3） 排水管的管径细，冲洗的热氨水及离心机内剩余的焦 油排不及，通过排烟管的连通管（排水管与排渣管之 间），从排渣管排出。经过现场操作人员的确认，1）、 2）两种原因被排除，为避免今后出现从排渣管冲出热 氨水及离心机内剩余的焦油，调整手动阀门减小热氨 水的进量，切断了排水管与排渣管之间连通管，并增 加了转鼓低限速（＜3200转）报警，用以及时提示操作 人员对现场进行查看。采取这些措施后杜绝了从排渣 管漏焦油的现象。
5结论
焦化厂有关人员自行完成了回收系统、离心机系 统的设备安装等工作，并针对工艺及系统控制方面的 缺陷进行了合理改进，改进后，离心机系统更加稳定、 可靠。该系统的正常运行给焦油加工工序带来诸多积 极影响，如节时、节能、减排、减污、提高生产效率、提 高产品质量等，焦油加工工序不用经常清理焦油大槽 底部的油渣，节约了人力、物力。直接、间接地给焦化 厂创效降耗，效果显著，适合焦化厂使用。
