离心脱水机范文

离心脱水机范文（精选6篇）

离心脱水机 第1篇

自动离心脱水机由于高速旋转, 在循环工作过程中, 产生不同程度的振动, 容易产生各类机械或电气故障:设备给料、刮料机构都不动作;刮料信号发出后, 刮料机构不动作;刮料机构动作结束后, 刮料机构不恢复原位;刮料机构复位后, 给料机构不动作;给料机构开启后, 给料机构不关闭。

以上现象出现后, 无法生产, 最危险的故障是给料机构开启后不关闭。料门不关连续给料造成过载高速旋转, 故障处理不妥当, 直接造成重特大事故。发生这种故障操作人员应第一时间关闭给料截止阀。

2 刮料、给料机构故障分析与修复

继电器接触器控制系统采用的是触点接触形式, 有振动的情况下, 长时间连续工作, 容易损坏触点。如果其中一个继电器损坏, 甚至一对触点接触不良或连接点松动, 都将影响整个控制系统的正常运行。查找和排除故障往往非常困难, 会花费大量时间, 因此我们用排除法将故障范围逐次缩小。

自动离心脱水机在出现给料、刮料故障时, 首先检查液压油泵工作状况, 查看油位是否在规定范围内。其次再根据故障表象, 分析判断故障点位置。

2.1 设备给料、刮料机构均不动作时, 应把控制转换开关调到“手动”档位, 分别手动给料机构、刮料机构查看状况。

若有一种机构动作, 按给料或刮料机构查找原因;如果两种机构都不动作, 应查找220伏控制电磁铁回路的熔断器状况, 查找控制转换开关回路是否有接线不良;如果手动刮料、给料机构均动作, 应查找自动控制系统380伏另一相熔断器状况, 以控制转换开关及回路状况, 发现问题予以修复。

2.2 刮料信号给出后, 刮料机构不动作, 先把控制转换开关调至“手动”档位。

手动刮料, 刮料机构不动作。 (1) 按下刮料电磁换向阀铁芯, 若不动作, 即可判定为机械液压油路系统故障, 查找原因予以修复。 (2) 按下刮料电磁换向阀铁芯, `若动作, 依据电气回路查找电磁铁, 中间继电器, 时间继电器线圈接通状况。查看上道程序时间继电器的延时闭合动合触点以及各触点、各连接线状况是否良好。查看时间继电器底座连接线焊点状况。

手动刮料, 刮料机构动作, 说明自动控制系统故障。依据电气回路, 查找中间继电器、时间继电器线圈接通状况;查看上道程序时间继电器延时闭合的动合触点, 以及各触点、各连接线状况是否良好;查看时间继电器底座、连接线焊点状况。发现问题, 予以修复。

2.3 刮料机构动作结束后, 刮料机构不复位。

这种表象出现后, 把控制转换开关调至“停”档位, 断开电源。若不复位, 可判定电磁换向阀底部弹簧脱出。若恢复原位, 可判定是电气回路故障所致。依据电气回路查找中间继电器线圈不断电原因或上道程序时间继电器的闭合时动断触点。

2.4 刮料机构动作结束后, 给料机构不动作。

碰触刮料机构杆开启给料行程开关, 此时给料机构动作, 则说明刮料机构动作杆与给料机构开启行程开关的相对位置有间隙, 调整相对位置, 故障可以排除。

碰触刮料机构杆开启给料行程开关, 给料机构不动作, 把控制转换开关调至“手动”档位, 手动给料。 (1) 给料机构动作, 则说明自动档位电气回路故障。依据电气回路查找本程序时间继电器的延时断开的动合触点不动作的原因;查看各触点, 各连接线状况;查看本程序中间继电器线圈接通状况。 (2) 给料机构不动作, 将控制转换开关调至“停”档位, 断开电源, 按下电磁换向阀铁芯。若仍不动作, 可判定为机械液压油路所致。按下给料换向阀铁芯, 若动作, 依据电气回路查找电磁铁、中间继电器、时间继电器线圈接通状况, 查看各触点, 各连接线状况, 查看时间继电器底座连接线焊接状况。

2.5 给料机构开启后不关闭, 把控制转换开关调至“停”档位, 断开电源。

给料机构不复位, 说明机械液压油路系统故障;若恢复原位, 说明电气回路故障, 依据电气回路查找下道程序时间继电器的闭合延时动断触点不动作原因。发现问题, 予以修复。

3 故障隐患排除措施

对各种故障进行统计分析:因时间继电器底座连接线焊接不牢固造成的故障占到39%;电磁换向阀弹簧脱出造成的故障占到35%;其他原因造成的故障占到26%。因此我们用聚氯乙烯软铜线替换聚氯乙烯单股铜导线, 杜绝了单股铜导线因变形引起开焊导致的故障停台;对电磁换向阀底座卡簧槽进行改进, 大幅降低了设备故障率, 提高了设备生产效率, 确保了产品产量和生产的稳定性。

4 结语

做为维修电工, 要不断地学习, 提高自己的理论水平, 掌握相关工种的知识, 如机械、生产工艺知识, 只有这样才能更好地提高实际工作能力。在日常工作中, 不仅要做好定期检修、日常巡检工作, 还要勤于思考, 善于总结, 找出快速解决故障的路径, 把复杂问题简单化。要做到快速准确地排除故障, 同时对故障加以归纳统计, 有针对地改进故障隐患, 更好地发挥继电器接触器控制系统的作用, 从而降低生产成本。

参考文献

离心脱水机 第2篇

关键词 LW21400×2000A沉降过滤式离心脱水机 浮选精煤脱水系统 工作原理 应用效果

一、概述

新疆焦煤集团艾维尔沟洗煤厂（以下简称为新焦洗煤厂）为群矿型焦煤洗煤厂，现有二套相对独立的洗煤生产系统，总设计生产能力为年人洗原煤330万t。一套为跳汰一煤泥浮选联合工艺是1988年投产，设计能力为60万t/a的矿井型练焦煤洗煤厂，洗煤方法为：50mm～Omm混合跳汰主洗一浮选联合工艺，分选出精煤、中煤、矸石三种产品。于2003年跳汰系统进行技术改造及设备更新，经过技术改造后，安装了三台QXA2200-D型精煤压滤机。2010年投产使用群矿型焦煤洗煤厂重介一煤泥浮选联合工艺，设计能力为270万吨t。，设计都采用不脱泥不分级重介质旋流器、直接浮选联合工艺，分选出精煤、中煤、矸石三种产品，入洗原煤牌号为肥煤、气煤及主焦煤。

二、原跳汰一浮选精煤脱水系统存在的问题

（l）新焦选煤厂原有的跳汰一浮选系统经过多次改造，现采用浮选机分级浮选，浮选精煤直接采用精煤压滤机脱水。精煤压滤机2003年技改时新安装的，处理能力：9.7t/h～14.7t/h，压滤机滤饼水分在27%～ 29%，脱水效果一直不是很好，导致精煤水分始终居高不下，对精煤质量有较大影响。

（2）1988年投入使用的网盘真空过滤机采用的是PG-78型网盘真空过滤机，该机设计单台处理能力是15.6t/h，滤饼水分在24%～28%，，滤饼水分偏高，滤饼脱落率低，滤液中同体含量较高，实际生产效果中滤饼水分在29%～31%。当来料粒度较细时，吸饼效果不好，只能吸起很薄的一层物料，并且物料不易脱落；此外，过滤机底流打回浮选精矿重新进行回收，效率不高，存在浮选精煤损失。

（3） GP-78型网盘过滤机和QXA2200-D型全闩动压滤机滤板磨损较快，滤布更换工作量大，成本较高，费时费力，且过滤机本身也老化严重，配件更换滞后，这些都严重影响了正常生产。

三、LW21400×2000A沉降过滤式离心脱水机

针对跳汰一浮选精煤脱水系统存在的问题，2010年投产使用群矿型焦煤洗煤厂重介一煤泥浮选联合工艺，采用了LW21400×2000A沉降过滤式离心脱水机取代了圆盘过滤机和精煤压滤机对浮选精煤进行脱水，以降低粗精煤泥及浮选精煤水分，节约电能。改造后，精煤磁尾浓缩旋流器底流和浮选精煤一起经沉降过滤离心机脱水，回收物进入精煤刮板，根据煤质情况，离心液既可直接去精煤压滤，利用精煤压滤机脱水回收后，进入精煤胶带。

1.工作原理。LW21400×2000A沉降过滤式离心脱水机（见图1）是一种连续处理物料的同液分离设备。工作时，煤浆通过入料管进入螺旋体内，再经过螺旋体的出料口分配到转鼓内；再离心力作用下，煤浆中的同体颗粒迅速沉降在转鼓内壁上，水和微细颗粒从转鼓大端溢流口排出，即为离心液；沉降在转鼓内壁上的煤颗粒由螺旋输送到过滤段，经过滤段再次脱水后由转鼓小端排料口排出，即为脱水产物。该机连续生产两种产品，即脱水产物和離心液，透过筛网的过滤液可作为循环物料重新进入离心液处理。

2.应用效果。LW21400×2000A沉降过滤式离心脱水机投入使用后，精煤水分可稳定在16%左右，比跳汰一浮选联合工艺的圆盘真空过滤机、精煤压滤机的30%左右降低了10个百分点，且产品质量稳定。同时，通过浮选精矿小筛分资料（见表1）分析可知，还可多回收浮选精矿。

因<0.043 mm占67.95%，那么，采用过滤机和压滤机脱水（回收下限0.25mm）只能回收煤泥的12.95%。考虑到圆盘真空过滤机再一个工作周期内，只有在过滤的初期滤板上积料不太多时，粒度为0.25mm～0.125mm的物料可跑出去一部分，大约为20%，但在物料越积越多的情况下，0.25mm～0.125mm的物料会被阻截再滤饼上，最终被回收。在这种情况下，采用网盘真空过滤机、精煤压滤机脱水可回收浮选精煤的12.95%+30.90%×80%=37.67%。而采用沉降过滤离心脱水机脱水（回收下限0.045mm）则可回收浮选精煤中的43.95%，可见，后者较前者可多回收浮选精煤6.28个百分点。

四、效果分析

1.提高了精煤产量。按2013人选原煤216万t，总煤泥含量为10%，浮选产率70%计算，每年可多回收精煤1.51万t。精煤价格按600元/t，中煤按30元/t计算，二者差价为570元/t，因此新焦洗煤厂重介一浮选系统年可增收1.51万t×600元/t=906万元。

2.节约了电能。新焦洗煤厂跳汰一浮选系统和重介一浮选系统脱水主要耗能设备的功率对比计算结果如下所示：

（1）按照选煤厂工作制度（300d/a、16h/d）计算，使用一台圆盘真空过滤机和三台精煤压滤机每年消耗电为（2.2kW+2.2kW+185kW+45kW+llkW+7.5kW+7.5kW+7.5kW+2.2kW+2.2kW+2.2kW+75kW+75kW+75kW+75kW+llkW）×300d/a×16h/d=281.04万kW·h

（2）使用沉降式过滤离心机每年消耗的电能为（1.1kW+30kW+200kW+15kW）×300d/h×16h/d=118.13万kW·h

（3）两者相比，后者较前者节约电能为162.91万度，电价按0.4元/度计算，每年在电能上就可节约162.91×10 000×0.40=65.16万元。

3.降低了浮选精煤水分。使用圆盘真空过滤机、精煤压滤机回收的精煤水分一般在30%左右，使用沉降过滤离心机回收的精煤水分再13%～17%，南此可见，使用沉降式过滤离心机回收浮选精煤可以较大幅度的降低浮选精煤水分，从而降低总精煤水分。若按2013年浮选精煤产量26.1万t计算，使用沉降式过滤离心机后浮选精煤平均水分降低10个百分点计算，可以直接减少运力2.61万t，从而大大降低了运输成本。

五、结束语

离心脱水机 第3篇

关键词：离心脱水机,伺服电机,动态调幅

0 引言

在煤炭的洗选工艺中,煤泥脱水是工艺末端的重要一环,而振动离心脱水机作为脱水工艺的主要设备在这一环节中发挥了重要的作用。因为在脱水过程中伴随着筛篮振动,长期以来离心脱水机特别是国产离心脱水机存在着振动不稳定、结构件易损坏、故障率高的问题。

刘克铭等[1]通过模态分析发现,在离心脱水机启动和停机时,电机驱动甩轮的激振频率从0 Hz到24.17 Hz之间变化的过程中,会经过底座和支架的固有频率,同时还会经过空载时筛篮相对壳体振动的固有频率,从而形成剧烈共振,对结构造成伤害。

这一分析与实际脱水机启停阶段振动剧烈现象吻合。本文应用伺服电机在启停阶段减小振动机构的偏心力矩,从而有效降低了机器在启停阶段的振动幅度,减小了破坏程度。

1 离心脱水机的激振结构

离心脱水机的激振结构简图见图1。由图1可知,提供给脱水机的激振力由两个偏心轮旋转时产生的偏心力矩合成。

两个偏心轮通过机械结构联接,工作时分别按顺时针和逆时针方向同步旋转,两个偏心轮的偏心力矩表示在坐标系中如图2所示。

图2中,矢量T1和T2同步绕原点以相同的角速度ω相向旋转。任意时刻T1和T2沿y轴的分量Ty1和Ty2方向相反、大小相等、合力矩为0,T1和T2沿x轴的分量Tx1和Tx2方向相同、大小相等、合力矩Tx为两分量之和。

其中:T1、T2为对应设备中偏心轮对回转中心形成的偏心力矩。由于设备中两个偏心轮完全对称,因此有T1=T2。令T=T1=T2,则有:

Tx=Tcosωt 。 (2)

由此可知脱水机激振器在x方向即轴向产生一个幅值为T、频率为undefined的振动。

2 动态调整幅值的方法

在现有结构下只能通过调整偏心轮的质量或者偏心轮到回转中心的距离来调整激振装置振幅。因此激振装置振幅只能静态调整,无法在运动中适时调整,不能满足在启停阶段脱水机共振点附近降低振幅的要求。如果令:

undefined。 (3)

那么调整θ的值就可以调整Tx的大小。当θ等于0时Tx与公式(2)所示相同;当θ等于90°时,Tx等于0;当θ在0～90°时,Tx在Tcosωt～0之间变化。这样把偏心力矩化为两部分后,激振装置偏心力矩的调整就转化为了对构成它的两个分力矩的相位差θ的控制,而旋转运动的相位差控制是比较容易实现的[2]。

3 实现方法

首先需要将激振结构改为两组,如图3所示。

在分成两组以后,分别用两台伺服电机控制其中一组。通过控制器,伺服电机可以在任意位置任意时刻依据指令停止或者行走给定的行程。因此可以在脱水机启停阶段的必要时刻控制伺服电机,使两组偏心轮的运转相差给定的相位角度,从而达到降低激振器偏心距、减小设备损害程度的目的。

4 控制系统结构

控制系统结构见图4,它由振动测量传感器、控制算法处理器、伺服电机驱动器和伺服电机构成。

控制系统工作时,处理器通过测量传感器测量脱水机机身振动,通过伺服电机反馈的位置编码器的位置参数可以得到实时的偏心轮相位。

在机身共振频率附近时,控制器通过控制伺服电机的运动,调整两组偏心轮之间的相位差,从而达到控制振幅、减小损害的目的。

5 结束语

通过把偏心轮结构由一组改为两组,再分别应用伺服电机控制的方法,初步解决了离心脱水机振幅无法进行动态调整的问题。通过闭环控制,在脱水机启停阶段经过共振频率时适时降低激振装置振幅,在理论上可以达到改善脱水机振动性能的目的。需要进一步研究优化的是:①两组四个偏心轮,这种结构略显复杂,增加了机构体积和加工难度;②该设计要求伺服电机在振动环境下工作,增加了对伺服电机可靠性的要求。

参考文献

[1]刘克铭,杨维红,任兰柱,等.卧式振动离心脱水机的振动模态[J].机械设计与研究,2010,26(5):119-121.

离心脱水机 第4篇

针对浮选精煤因小于0. 045 mm粒级细泥污染, 质量受到影响以及水分较高的现状, 我国近年推广采用了重介质选煤厂煤泥二次浮选、精煤泥两段脱水的工艺流程 ( 见图1) 。

精煤磁选机尾矿先由精煤泥弧形筛进行分级, 控制浮选入料上限, 其筛下水进入一次浮选作业, 分选出精煤和尾煤, 浮选精煤和弧形筛筛上物掺粗混合后, 再由除杂弧形筛去除大颗粒物料, 以保护沉降过滤式离心机的螺旋和筛篦, 然后进入该设备处理。脱水产物 ( 即粗精煤泥) 掺入全厂最终精煤中, 离心机的离心液 ( 含滤液) 进入二次浮选作业, 分选出精煤和尾煤, 其精煤由快开式压滤机脱水回收, 滤饼 ( 即细精煤泥) 也掺入最终精煤, 滤液返回循环水。

沉降过滤式离心机在该工艺系统中的功用是将其入料中灰分较高的小于0. 045 mm粒级细煤泥脱除, 由二次浮选再进行分选降灰, 并尽可能降低脱水产物水分, 使其呈松散状掺入最终精煤。该类离心机在5 座选煤厂进行工业性试验的工艺指标列于表1。

本文就此简要分析入料性质的影响及离心机脱泥、降灰、脱水各项指标。这5 座选煤厂的离心机实际处理量都在设计范围之内, 有的还超过设计能力, 所有数据都具有说服力。

2 离心机入料粒度组成

5 座选煤厂的沉降过滤式离心机入料的粒度组成及其平均值见表2。

从表2 可看出以下几点:

( 1) 随粒径变小, 灰分增高的规律明显, 其中大于0. 045 mm各粒级之间灰分增幅较小, 而小于0. 045 mm粒级与0. 075 ~ 0. 045 mm粒级之间的灰分增幅很大。

( 2) 大于0. 045 mm各粒级的加权平均灰分已达到或基本达到精煤产品的质量要求, 其平均值为8. 94% , 而小于0. 045 mm粒级的灰分在15. 44% ~ 27. 25% 之间波动, 灰分平均值为20. 14% 。

( 3) 除友谊选煤厂以外, 其余4 座选煤厂的小于0. 045 mm细煤泥产率在44. 49% ~ 24. 96% , 皆为离心机入料中的主导粒级, 在这5 座选煤厂的入料中该粒级的平均产率为28. 96% 。

通过以上三点简单分析可得到结论: 大于0. 045 mm粒级质量上大致已为合格, 而小于0. 045 mm粒级产率大, 灰分高。从工艺上可以将0. 045 mm作为分界线, 大于该粒径者视为粗粒, 反之视为细煤泥。沉降过滤式离心机的任务是将低灰粗粒尽可能脱水回收, 将灰分较高的细煤泥尽可能脱除。

注: 粗细粒级灰分差为: 大于0. 045 mm粒级灰分A1与小于0. 045 mm粒级灰分A2的差值。

3 离心机的分级工艺效果

现以梗阳选煤厂的沉降过滤式离心机工业性试验数据为案例, 来计算分级的各项工艺指标, 其步骤如下:

3. 1计算脱水产物和离心液 ( 含滤液) 的固体产率

脱水产物固、液产率 γ's1系指脱水产物连水带煤的质量占入料的固液总质量的百分比, 计算式为:

式中: a入料百分浓度, % ; 实测a =30. 73% ;

b脱水产物百分浓度, % ; 实测水分为12.39%, 换算为b=87.61%;

c离心液百分浓度, %;实测c=12.72%。

脱水产物产率 γs1, 即固体回收率计算式为:

离心液 ( 含滤液) 产率 γs2= 100 - γs1= 100 -69. 22 = 30. 78% 。

3. 2 计算各粒级在脱水产物中的分配率

根据脱水产物和离心液 ( 含滤液) 的产率和粒度组成, 计算出各粒级的分配率, 见表3。

3. 3 计算分级工艺指标

根据已计算出的各粒级分配率, 求得工艺指标: 一是灰分较高的细煤泥在脱水产物中排除得越多越好的脱泥率; 二是粗粒在脱水产物中回收得越多越好的低灰粗粒回收率; 三是以上二者的综合指标脱泥效率。

从表3 已计算出细煤泥在脱水产物中的分配率为24. 81% , 则脱泥率 ( 即离心液和滤液中细煤泥的分配率) Ef= 100 - 24. 81 = 75. 19% , 这表征离心机能脱除75% 的细泥。

低灰粗粒在脱水产物中的回收率Ec, 即是脱水产物中大于0. 045 mm的诸粒级产率 ( 占入料) 之和与计算入料中大于0. 045 mm的诸粒级产率之和的百分比。

从该厂离心机的离心液 ( 含滤液) 粒度组成上看 ( 见表3) , 大于0. 25 mm粒级甚少, 说明离心机过滤段的筛篦没有意外破损, 属正常状态。这表征离心机能回收80% 以上的粗粒。

从粒群分级的角度来讲, 粗粒的正配率就是低灰粗粒的回收率Ec, 细泥的正配率就是脱泥率Ef, 则离心机的分级效率: η = Ec+ Ef- 100 =81. 03 + 75. 19 - 100 = 56. 22% 。

众所周知, 无论什么类型的分级设备, 粒度越细, 分级就越困难, 对于0. 045 mm ( 325 网目) 的颗粒, 能达到这样的指标已经很好。

其他4 厂的分级工艺指标已列于表1, 其平均值如下: 脱泥率Ef= 75. 78% ; 低灰粗粒回收率Ec= 86. 02% ; 分级效率 η = 61. 80% 。

3. 4 分配粒度

根据表3 的数据, 绘制了梗阳选煤厂离心机的分配曲线 ( 见图2 ) , 从而求得分配粒度为0. 061 mm, 这表示该粒径的颗粒到脱水产物或到离心液 ( 含滤液) 中的概率皆为50% 。

各选煤厂的分配粒度皆列于表1 之中, 此值大小不一, 其平均值为0. 050 mm, 从0. 045 mm这个粗、细颗粒的分界线来看, 两者还是比较接近的。

3. 5 脱水产物相对降灰率

沉降过滤式离心机之所以将脱泥率列为它的工艺指标, 其用意是判定脱水产物的降灰情况, 从表1 可看出, 这5 座选煤厂的脱水产物相对降灰率差异还是很大的。

因为离心机入料灰分高低不一, 所以用相对降灰率E来表示, 其计算式如下:

式中: Aa入料灰分, % ;

Ab脱水产物灰分, % 。

土城选煤厂的入料灰分为16. 69% , 其中小于0. 045 mm细泥产率高达44. 48% , 脱水产物灰分为10. 20% , 相对降灰率为38. 85% 。这是相当满意的结果, 充分显示出煤泥二次浮选、精煤泥两段脱水工艺的优越性。

也有选煤厂的相对降灰率不超过10% , 这有两种情况: 一是如梗阳选煤厂, 离心机入料灰分仅是9. 75% , 脱水产物灰分为8. 98% , 降灰幅度为0. 77 个百分点, 相对降灰率为7. 89% , 像这类在原有灰分较低的情况下, 进一步降灰也是很有意义的。另一种如新亚选煤厂相对降灰率仅为5. 21% , 这是由于脱泥率低, 只有60. 34% , 分配粒度偏小, 仅是0. 019 mm所造成的, 可适当调整离心机转速或转鼓端面上的溢流口位置来改变。

4 离心机的脱水指标

脱水产物平均水分为16. 62% , 其中梗阳选煤厂水分最低为12. 39% , 新亚选煤厂最高为19. 35% 。

脱水作业的工艺指标为脱水率 γw, 其含义是脱水作业所排出的水量 ( 即离心液和滤液所携带的水量) 占入料水量的百分比, 其计算式为:

式中: γ's2离心液 ( 含滤液) 固液产率, % ;

对于梗阳选煤厂:

这也表征脱水产物的水量只占入料水量的100 - 95. 41 = 4. 59% , 脱水工艺指标是良好的。由表1 可知, 5 座选煤厂的沉降过滤式离心机的平均脱水率为95. 97% , 各厂的此项指标都较为接近。

5 结语

离心脱水机 第5篇

1 设备系统

龙湖选煤厂是一座矿井型炼焦煤选煤厂,年处理原煤能力120万t,煤种为焦煤,选煤方法采用目前国内较为先进的全重介质选煤工艺。由于该矿原煤煤质比较松软,末煤含量大,-0.5mm级原生煤泥和次生煤泥量约占入选原煤的45%,这给煤泥水系统及产品的脱水回收作业造成较大困难。为保证最终精煤产品水分小于12%,降低细粒精煤的水分尤为必要。为此,该厂选用了WLG9001800A型沉降过滤式离心机进行细粒精煤的脱水,该机的主要技术特征见表1。

为使沉降过滤式离心机可靠运转,达到所要求的脱水工艺指标,该设备在设计上作了进一步改进:①重新设计了行星齿轮差速器,润滑方式由原来的油池润滑改为循环油强制润滑;②调整了推料螺旋导程和推料螺旋与转鼓之间的转差率;③筛网、推料螺旋外缘和排料口等易磨损部位选用新型氧化铝陶瓷耐磨材料制造或防护;④完善了电气控制系统,入料量可按照推料扭矩表检测的数值调节。

2 生产应用

为获得离心机脱水及细粒精煤按0.075mm分级的最佳工艺效果,在改变离心机机械参数和工艺条件的情况下,进行了多次试验,离心机工艺效果见表2,煤样小筛分结果见表3。

由测试结果可知,离心机入料浓度大,粒度偏粗,细粒级(-0.075mm)含量少,易于脱水。当离心机转速降至630r/min时,产品水分可降到14.65%,这是因为虽然降低了离心机转速,但是脱水时间相对延长了,能保证有足够的脱水时间。离心机转速的降低使推料力矩减小,降低了减速器的负荷,节省了动力消耗,减轻了设备的磨擦、磨损程度,延长了易损件的使用寿命,给设备运转带来一系列好处。因此,最终确定该设备的生产转速为630r/min。根据测试结果,当入料浓度为467g/L时,离心机处理量Q=10.25t/h,此时主电机功率N=52.70kW,大大低于额定功率,表明该机处理能力有较大富余,可以达到设备额定处理能力的上限值20t/h。从煤样小筛分结果还可以看出,该机按0.075mm细粒级分级的效果不明显,离心液中全部是-0.045 mm级细泥。

3 使用效果

(1)离心机对精煤泥脱水效果较好。与其他煤泥回收设备相比,WLG9001800A型离心机具有体积小,产品水分低(可以降到14%～16%),单机处理量大的特点,保证了工艺系统对产品水分指标的要求。

(2)离心机兼作细粒(-0.075mm)分级设备时,分级效果不明显。从煤样小筛分结果可以看出,-0.075mm级高灰细泥含量是影响精煤泥灰分指标的主要因素,若能使这些高灰细泥从离心液中排出,无疑将进一步降低精煤泥产品的灰分。在入料精煤泥中,-0.075mm粒级含量约为20%,根据测试排出的离心液中全是-0.045mm级细泥的情况,没达到按0.075mm分级的目的。尽管如此,产品灰分也由入料的19.14%降至13.99%。若能把产品中-0.075mm级高灰细泥从离心液中分离出去,精煤泥产品灰分可降至8.96%。想要达到这一目的,需要进一步降低设备的离心强度或缩短转鼓长径比。

(3)设备运转可靠性较高。由于该机在易损件材料与结构设计上进行了改进,极大地提高了设备运转的可靠程度。运转2a多来,各部件无一损坏,一直困扰该类设备的螺旋和筛网磨损以及差速器损坏等问题得到了有效解决,说明改进设计是成功的,在设备的可靠性方面有了新突破。

4 结语

离心脱水机 第6篇

全球经济活动推动着石油需求的不断增长。目前对以往无开发价值的陆上和浅海小型油藏或品质差的油藏也进行了开发。据估计, 世界可采储量的15%是由重油组成的。然而到目前为止, 这些油藏因为可采潜力、储运等原因没有得到开发。

尽管近来发现了轻质和中等黏度的油藏, 但重油和酸性油在世界原油总产量中的比重在不断增长。要改善这些油藏的开发效果必须依靠技术进步, 这就意味着要寻找经济可行的除硫、除水、除盐和清除杂质的工艺, 以及降黏、降低原油相对密度的方法来提高原油的品质。

由于化学组成的原因, 重油黏度高, 易乳化, 通常悬浮固体杂质。有些API重度值小于22.3的重油流动性非常差, 需要加热或稀释才能流向井筒或通过管线输送。

2 传统的原油脱水工艺

在炼化变成石油产品之前, 原油中富含的水和固体杂质必须除去以满足管线输送的需要。同时这也是管线防腐和下游生产工序的需要。因此, 水和固体杂质的含量直接影响着原油的价格。

原油脱水一般是在采油集输现场完成的。原油提炼之前需除去其他杂质如硫、重金属、蜡等, 而这些工序是在炼厂完成的。

在典型的原油脱水过程 (图1) 中, 来自生产井的原油首先进入初级分离阶段, 将大部分的气体和游离水除去。然后通过加热对乳化油破乳进行二次分离, 在二次分离过程中, 某些束缚气、水和轻质油挥发出来。最后在进储油罐之前对净化油进行冷却, 这个工序的目的是防止储油罐腐蚀和发生剪切破坏, 并减少轻质组分的气体压力。

重质油脱水过程中存在很多难题, 主要是API重度值低、黏度高、原油乳化和含有相对较高的固体杂质。所有这些问题必须要采取有效的措施加以解决, 才能获得满足输送条件的原油。

3 沥青油砂矿离心脱水工艺

沥青油砂矿是重质油的另一个重要来源。由于轻质油储量的不断减少, 重质油的开采变得越来越经济可行。加拿大Athabasca油砂矿在世界单个油田储量中是最大的, 估计拥有1.61012～2.51012 bbl (1 bbl=0.159 m3) 的原油储量, 这是沙特阿拉伯常规原油储量的5倍多。

油砂矿开发面临的首先是开采问题, 其次是炼厂炼化问题。沥青质原油是一种高黏度的重质原油, 它的API重度值约为8。沥青质原油必须要进行处理以便于管线输送和普通炼厂的炼化。另外, 由于沥青质原油高密度、高黏度的特性, 原油脱水也存在问题。砂粒和氯化物也会使处理设备腐蚀和磨损。

加拿大Syncrude公司开发了一种利用蒸汽、热水和烧碱从油砂中采油的新工艺 (图2) 。该工艺将生产井产出的泥浆状混合物泵入分离器, 在分离器内添加石脑油以便使沥青变为泡沫浮在表面。接着使用离心分离器在腐蚀的恶劣工况下对大量的沥青泡沫进行处理, 从而达到除去泡沫中水和固体杂质的目的。进入初级离心器的混合物是由60%的稀释沥青、30%的水和10%的固体杂质组成。经过末级离心处理后只含有不到0.6%的固体杂质和不到2%的水, 从而使处理后的氯含量较低, 避免了对下级处理设备的腐蚀。

4 重油脱水难点和方向

4.1 乳化

乳化通常是指水和固体杂质包含在油里, 并以乳状液的形式稳定存在着。按照这个定义, 乳状液是由两种互不相溶的液相组成的, 一种液体分散在另一种连续的液相里。例如, 乳状液可能是以水包油或油包水形式存在。分散作用更为广泛的定义也包括悬浮作用 (如固体颗粒分散在持续的液相中) 。

重油生产、输送和处理过程中总是存在着水相和油相。所形成的稳定的乳状液从原油处理和产品质量的角度来说是不受欢迎的。

当原油和水通过油层孔隙渗出时, 原油乳化就开始了。这是在高温、高压的条件下发生的。由于油水混合物通过管线和阀门时存在压力梯度, 因此从井口到管汇进行处理的过程中通常要经历一个大的压降。这样原油在经过地表设施、管线输送系统和炼厂时得到了进一步乳化。

原油组成尤其是原油中富含的表面活性分子是原油乳化存在复杂性的重要原因。这些物质是天然的, 依靠在油水界面形成障碍阻止水滴的凝结从而加强了乳状液的稳定性 (凝结是液滴聚集形成大液滴的过程) 。

更为复杂的是原油乳状液中还含有固体和气体。因此, 掌握乳化和破乳的化学知识对于生产过程的改善和控制是完全必要的。

4.2 乳化剂的性质

乳化剂的性质是复杂的。例如, 重油中含有大量的沥青质 (沥青质是高分子强极性化合物, 是天然的乳状液) 。

原油中其他成分也具有表面活性, 如树脂、脂肪酸 (环烷酸) 、卟啉和石蜡。一般它们本身不能形成稳定的乳状液, 但通过与沥青质的结合能影响乳状液的稳定性。

树脂是由极性分子组成的, 经常含有氮、氧、硫等异质原子。树脂可以溶解原油中含有的沥青质并将其从油水界面上转移, 从而影响乳状液的稳定性。环烷酸也具有类似的作用。某些天然生成的脂肪酸对乳状液的稳定性也具有一些影响。

石蜡是一种饱和烃类化合物, 可在油水界面上产生共吸附, 从而提高乳状液的稳定性。在原油中含有石蜡的微晶体, 并含有二氧化硅、砂子、泥土和氧化铁颗粒。这些微粒是天然亲水的, 但在含水原油中长期暴露会发生转向变为亲油的。减小这些亲油微粒的尺寸也会增加油包水乳状液的稳定性。如果有大量的沥青质存在, 同时含有微粒和沥青质的乳状液比只含有沥青质的乳状液稳定得多。

4.3 影响脱水效果的因素

许多分离技术的依据是两种要分离成分的互不相溶性及其之间存在的密度差。

Stoke公式:

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公式 (1) 描述了在重力作用下液体介质中固体颗粒或液滴的分离速度。由Stoke公式可见, 分离速度是一个函数, 它不仅与密度差有关系, 而且与颗粒的尺寸、液相的黏度有关系。液滴或颗粒的尺寸对分离的影响尤为显著, 因为分离速度随着液滴或颗粒尺寸的增长呈指数增长。保持高温、降低黏度也是除去原油中水和固体杂质的有效措施。

4.4 重力脱水转向离心力脱水

虽然各个油田的脱水工艺不尽相同, 但传统的原油脱水和除盐方法通常是采用几个按序放置的大型沉降罐, 再采用静电凝结过滤器做最后的处理。在经过以上工艺后原油含水会降到0.5%以下。在稳定的乳状液存在的情况下, 要达到满意的脱水效果, 必须采取加热、添加化学剂等措施, 并要等待较长的一段时间。

由于传统的静态脱水系统依靠密度差实现原油沉降脱水, 当原油密度变大时, 就需要大量的分离设备和系统处理时间。就这点来说, 浅海油田采油平台由于载荷和空间的限制, 重油脱水工艺的要求更高。

原油乳化和高黏度使以重力脱水设备为基础的原油脱水工艺变得更为复杂。结果是, 尽管在上游采用了昂贵的重型处理设备, 但仍难交付满足炼化需要的原油, 这些原油最终只能贱卖。并且, 静电凝结过滤器处理含水5%以上的原油由于消耗大量的电能一般很不经济, 同时耗电量随着水含量的增多而增加。

由于分散在原油中介质颗粒较小, 可以采用离心机分离工艺进行有效的分离。离心机的基本原理是通过旋转、加速运动使流体产生较大的离心力, 依靠离心力实现对流体的分离。此时在Stoke公式中重力可用离心力代替:

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采用离心机可提高分离速度几千倍, 结果微米级的最小颗粒和水滴也可以分离出来。

5 离心机

利用碟式离心机, 不需要添加大量化学剂, API重度值低达11.5的重油可获得有效处理, 满足管线输送的需要。碟式离心机具有分离效率高、结构紧凑的优点, 也适宜于空间和载荷有限的浅海采油平台上应用。

可采用碟式离心机对裹携大量固体颗粒的高黏原油进行处理。间歇排液式离心机不适用于原油脱水, 因为它处理能力有限, 满足不了现场生产的需要。

5.1 离心机的结构

在碟式离心机 (图3) 中, 原油的处理是依靠在转鼓中产生强大的离心力实现的。转鼓内部是由一组互相套叠在一起的圆锥形碟片组成, 并形成分离区域。虽然作用时间只有几秒, 但由于离心力的作用能产生非常好的处理效果。离心机的分离处理速度是重力分离速度的几千倍。

图4是喷嘴蝶式离心机截面图。下面对离心机的工作原理进行介绍。液体通过固定进料口1、进料区2和过流通道3被引入旋转离心机转鼓内的分离碟片组4, 固体颗粒或液滴在离心机作用下沉降到碟片上并沿碟片表面向转鼓周围滑动, 固体颗粒或液滴不断地流向转鼓内表面并在转鼓排出管中收集, 最后通过喷嘴6排出。净化油通过分离碟片向转鼓中心移动并通过内置向心泵5泵入排料口7。

1_进料口和出料口 2_转鼓 3_主轴 4_皮带和皮带轮5_润滑油循环系统 6_地脚 7_电机 8_机罩

传统的观念认为碟式离心机的作用同斜板沉降罐的作用是相同的, 不同的只不过是强大的离心力取代了重力。然而最近的研究表明, 碟式离心机中液相的流态和分离过程根本不同于斜板沉降罐。液相的流态与碟片组和碟片组中分配液相的几何空间有密切的关系。

碟片组的结构使水和固体杂质在逆流层中高流速状况下实现分离, 并可分离出小到几微米的固体和水颗粒。因此离心机可对乳状液破乳, 将油、水、超细颗粒进行分离。

5.2 进料区

将来液在瞬间充分加速旋转并尽量减少剪切、破裂的发生和泡沫的产生, 阻止由于更小颗粒的形成而促进了来液的乳化, 这是进料区结构设计的一个关键性因素。

利用在进料区互相套叠在一起的碟片即采用所谓的碟式进口, 进入的流体介质经过轻微加速, 不会形成大的飞溅和泡沫。非旋转的流体向上移动进入碟片组和进料管之间的间隙, 接着向碟片组外围移动 (采用的碟片数量取决于离心机的设计要求, 低流速要求碟片数量少, 高流速要求碟片数量多) 。这样因为液滴和颗粒污染物没有分解从而提高了分离效率, 并且束缚在液体中的气体也较少。

5.3 脱水优化

前面已经讨论了原油脱水存在的主要问题:油水密度差小, 原油黏度高, 液滴和固体颗粒尺寸小, 以及稳定乳状液的存在。

因此在对原油脱水实施优化过程中必须要考虑其他参数。一个原油脱水系统必须要适应不断变化的来液需要, 并保持较好的脱水效率。喷嘴碟式离心机可很好地满足这种需要。

在转鼓中液态水作为密封可阻止原油流失到水相中。要获得理想的分离效果, 必须保持油水界面在合适的位置, 这样要对现有的分离区域进行优化。

油水界面的位置可以通过改变转鼓内油相、水相之间的压力平衡来实现。因此不管来液流速多少, 可用底部大量的缓冲水平衡组成不断变化的来液保持油水界面在合适的位置, 从而避免油相流失到水相中, 最终获得符合管线输送条件的原油。

要保持油水界面在合适的位置, 不需要在来液中掺水。在来液中掺水促进了原油乳化, 是非常有害的。实际上, 不管流速多少, 在配水腔中保持水相在一定的位置是最好的解决办法。在配水腔里旋转的流体进入一个内置向心泵获得一定的泵压。排水管出口管线和2个高度灵敏的恒压调节阀相连, 保证了配水腔中压力处于恒定的水平。这些结构设计确保了在转鼓中可实现稳定的油水界面 (图5) 。

不管来液含水多少, 通过调节阀进水和排水保证了喷嘴始终处于充满水的状态。如果来液含水满足不了喷嘴的需要, 通过调节阀进水可满足需要;如果来液含水过多, 超过了喷嘴的需要, 过量的水将被排出。

6 结论

由于重油的固有特性, 技术的最新进展使重油开发经济可行。随着市场需求的不断发展, 越来越多的近海采油平台的建设以及原油开采的高成本, 石油工业对处理复杂重质原油的脱水设备的依赖越来越强。特别是操作空间的限制和工艺稳定性的要求, 近海重油开采过程中原油脱水工艺要求较高。

重油脱水面临许多问题。由于天然乳化剂如石蜡、沥青质、固体杂质的存在, 重油容易形成乳状液。稳定乳状液中液滴或颗粒非常小, 在经过很长一段时间后才会发生凝结和分离。

原油含水和乳化程度影响着原油黏度。原油黏度越高, 脱水效率越差。当原油密度增加接近于水时, 传统的静态脱水系统如沉降罐和电脱水器效果很不理想。即使采取加热和填加化学剂措施, 最终脱水原油的品质也不能满足炼化的需要。因此, 随着开采的原油API重度值的不断减少和黏度的不断增加, 传统工艺脱水效率会不断变差。这些都驱动着要寻找高效破乳、高效脱水的原油处理工艺。

碟式离心机是一种高效的脱水设备, 应用于原油脱水, 并且具有可靠性高的优点。例如, 在中质和重质燃料油生产现场, 利用成千上万的蝶式离心机来达到原油脱水和除渣。此外, 喷嘴蝶式离心机在沥青油砂矿用于原油脱水也已25年了。沥青油砂矿原油脱水对离心机的可靠性、固体杂质的处理效率以及抗磨损性的要求更为苛刻。

因此, 喷嘴碟式离心机是原油脱水的首选。喷嘴碟式离心机可处理固体杂质, 具有脱水效率高、在线可控制的特点。