目前在焦化行业的煤气净化工艺中，焦化厂大量采用以HPF为催化剂的湿式氧化法脱硫生产硫磺的工艺，随着中冶焦耐（大连）工程技术有限公司对脱硫废液焚烧制酸技术的开发成功以及山东铁雄焦化脱硫废液制酸项目的投产，以HPF为催化剂的焦炉煤气湿法氧化法脱硫工艺搭配硫磺和脱硫废液制酸工艺的工艺组合在焦化煤气净化领域中得到了更加广泛的应用。制酸单元预处理工序的卧螺沉降式离心机对脱硫单元送来的硫泡沫进行离心分离，生产出含水量合格的硫浆原料送去下游设备焚烧生产硫酸，作为离心分离工艺的核心设备，卧螺沉降离心机运行状态的好坏直接关系到后续工艺的连续平稳运行，然而目前已投产的脱硫废液制酸工程中，如铁雄脱硫废液制酸项目和山东金能脱硫废液制酸项目，卧螺沉降离心机都采用人工操作，存在着劳动强度大，易发生误操作等问题。本文结合卧螺离心机的结构特点和工艺要求，设计了卧螺离心机的启停自动控制方案，对现有项目改造和新项目设计提出了启示。
1 卧螺沉降离心机在焦化硫磺分离工艺中的应用
在焦化行业的煤气净化工艺流程中，卧螺沉降离心机通常用于煤气湿式氧化法脱硫从脱硫塔再生的硫泡沫中提取硫磺，进行焚烧制取硫酸或者熔硫生产单质硫磺的工艺，在制酸的预处理工序和熔硫工艺中，是硫磺分离工艺的核心设备。卧螺沉降离心机可在高速运转状态下连续对物料进行离心分离和卸料，具有处理能力大、设备结构紧凑、运行连续、适用范围广、分离效率高、噪音小等特点。通常在硫泡沫离心分离工艺中，离心机进料的硫泡沫中悬浮硫浓度介于30～80g/L，经离心机沉降分离后固相硫膏中含水量小于50wt%，滤液中悬浮碱含量可低至1.0g/L，并且可以通过电机变频调速或转鼓与螺旋的差速调节对离心机工作状态进行调节以灵活适应进料条件的变化，保证固相和滤液的物料组成满足后续工艺要求。此外卧螺沉降离心机的分离操作在密闭的壳体中进行，系统隔绝大气不与外界连通，利于集中收集分离过程中产生的气体，防止脱硫液中的游离氨散逸到大气中，现场操作环境良好，环保效果显著。
2 卧螺沉降离心机的结构及工作原理
卧螺沉降离心机主要由进料管、转鼓、螺旋、机壳、差速器等机械部件以及配套的电机，控制系统组成。
离心机开机后，转鼓和螺旋以一定的速度差同向高速转动，原料从进料口送入螺旋内的空腔，从螺旋上的布料器开孔甩入转鼓腔内，在离心力的作用下原料的固相颗粒沉积在转鼓内壁上，形成渣层（固环层），液相密度较小，分布在渣层内侧形成液环层。螺旋与转鼓之间的相对运动，使沉积于转鼓内壁的固相缓慢、连续地被螺旋推到转鼓的小端，在固相出口排出；液环层的滤液在转鼓大端从可调高度的堰板溢流口流出。
3 卧螺离心机的操作步骤
为了保证设备正常稳定运行，用于焦化行业硫磺分离的卧螺沉降离心机对开、停机等操作的动作顺序有着严格的要求，错误的动作顺序或误操作会导致离心机故障，进而使生产中断甚至引发安全事故等严重后果。卧螺离心机在硫磺离心分离工艺中的一般的动作顺序如下。
（1）开机顺序：启动主电机→启动副电机→开启冲洗水阀门→冲洗→定时间→关闭冲洗水阀门→停止副电机→停止主电机→放空，封闭下料口。
（3）停机冲洗：由于原料硫泡沫的物料特性，卧螺离心机在工作一段时间以后，需要定期（通常7天左右）离线进行清洗，以防止机壳堵料，结垢沉积等故障发生。
卧螺沉降离心机的结构特点和原料硫泡沫的物理特性决定了用于焦化硫磺分离的离心机需要经常切换备机进行检修和清洗，而目前离心机开、停机等一系列操作大多由工人在现场手动完成，其操作步骤繁多、劳动强度很大，对工人操作的规范性要求很高，容易发生误操作。从以往实践中了解到，由于未按照操作规程进行开、停机操作和定期冲洗，卧螺离心机曾发生过下料管堵塞、硫膏大量涌入机壳和轴承导致电机过载烧损，以及离心机的动平衡被破坏，高速转动中的转鼓和螺旋带动设备剧烈震动导致轴承损坏。由于硫泡沫离心分离是连续操作，离心机需要规律的进行备机切换，工人需要经常对离心机进行开、停机和冲洗的操作，因此有必要对现行的人工开停机操作模式进行改进，利用自动控制程序，将复杂的操作步骤程序化，实现设备操作的智能化、高效化，减少工人的劳动强度，保障设备安全平稳运行。
4 开停机实现自动操作的工艺方案
针对目前卧螺离心机在焦化煤气净化脱硫工艺应用中遇到的实际问题，提出了卧螺离心机开、停机操作的自动控制方案并首先在山西永鑫脱硫废液制酸工程中投入使用。
此方案在硫泡沫进料、冲洗水和在机壳冲洗管路上各设一个电磁阀，在离心机现场增设一个带液晶显示屏的操作盘，离心机的开、停机和在线冲洗可在现场操作盘、机柜间PLC柜和DCS终端三处操作，离心机的各项运行状态参数可通过现场液晶屏幕显示并进行调节。通过对PLC柜的编程规定离心机电机和电磁阀的动作顺序，实现离心机开、停机和在线冲洗的一键式操作，动作顺序如下：
（1）开机：在中控室或现场控制盘按下启动键→主电机自动启动→副电机自动启动→电机达到工作转速后自动开启冲洗水电磁阀→冲洗→定时间（程序设定）→冲洗结束后自动关闭冲洗水电磁阀→自动开启进料电磁阀开始进料。
（2）停机：在中控室或现场控制盘按下停机键→自动切断进料电磁阀停止进料→主、副电机自动降速至清洗转速→自动开启冲洗水电磁阀→冲洗一定时间（程序设定）→电机驱动离心机低速正反转→清洗完成后离心机自动减速停机→自动关闭冲洗水电磁阀。
（3）自动冲洗：按下自动冲洗键→自动开启机背冲洗水电磁阀→冲洗设定时长→自动关闭冲洗水电磁阀。
本方案首先应用于山西永鑫制酸项目的预处理工序的卧螺沉降离心机，取得了良好的效果：离心机的开、停机和机壳冲洗实现了远程和现场的一键式操作，提高了设备智能化控制水平，减少了现场操作，降低了操作工人的劳动强度，更重要的是大大降低了误操作导致生产中断和设备损坏的可能，保障生产的连续稳定和工人的人身安全。
5 结语
从卧螺沉降离心机的特点和焦化硫磺离心分离工艺操作的需求出发，针对离心机操作步骤繁琐、劳动强度大、操作难度大的问题，提出了一种新的卧螺沉降离心机自动化操作方案，实现了卧螺沉降离心机的一键式启停和冲洗，简化了复杂的操作步骤，提高了设备的智能化水平，并在山西永鑫脱硫制酸项目中进行了实践，取得了良好的效果，为今后焦化煤气净化脱硫领域卧螺沉降离心机的使用提供了更加智能、安全、可靠的方案。
