沉降離心機(jī)沖渣問題分析及優(yōu)化研究

何勃

中核四0四有限公司生產(chǎn)機(jī)動(dòng)處 甘肅蘭州 732850

1 沉降離心機(jī)的基本結(jié)構(gòu)及工作原理

沉降離心機(jī)是利用固—液比重差，并依靠離心力場使之?dāng)U大幾千倍，固相在離心力的作用下被沉降，從而實(shí)現(xiàn)固液分離，并在特殊機(jī)構(gòu)的作用下排出機(jī)體。沉降離心機(jī)，主要由電機(jī)、傳動(dòng)裝置、上下聯(lián)軸節(jié)、轉(zhuǎn)鼓、轉(zhuǎn)鼓外殼、清液室、錐筒、散液盤、計(jì)數(shù)波輪、阻尼器、橡膠彈性柱及渣口切換傳動(dòng)裝置等組成[1]。

2 試生產(chǎn)中的運(yùn)行情況

沉降離心機(jī)熱調(diào)試生產(chǎn)期間，在2000rpm以300L/h的液流量進(jìn)行上料，2500rpm進(jìn)行分離。料液分離完畢后，降速至20rpm進(jìn)行沖渣，運(yùn)行中最大振幅為273μm，最小為112μm，離心機(jī)滿足設(shè)計(jì)要求，但在沖渣階段出現(xiàn)了沖渣異常的問題。

3 沖渣異常原因分析及管線優(yōu)化

3.1 憋停原因分析

在試生產(chǎn)運(yùn)行階段，離心機(jī)在沖渣過程中，螺桿泵被頻繁憋停，無法完成沖渣操作，造成此問題的原因是：螺桿泵進(jìn)出口沖渣管線不通堵塞造成或離心機(jī)機(jī)體內(nèi)沖渣管噴嘴堵塞。根據(jù)沉降離心機(jī)的現(xiàn)場使用條件，判斷堵塞噴嘴的雜質(zhì)來源可能是：

（1）沖洗管道沖洗轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁上的料液殘?jiān)鼤r(shí)，轉(zhuǎn)鼓上的料液飛濺到噴嘴出口處，日積月累在噴嘴出口處結(jié)晶成固體顆粒，將噴嘴堵塞；

（2）螺桿泵主要有轉(zhuǎn)子和定子兩部分組成，定子部分的橡膠護(hù)套長期運(yùn)行可能因磨損產(chǎn)生橡膠顆粒，堵塞沖渣管道的噴嘴。

3.2 排堵方法研究

3.2.1 壓空吹掃

在螺桿泵出口管接頭處接A6壓空，對(duì)沖渣管道的進(jìn)行吹掃，控制壓空吹掃的時(shí)間為30min，每次吹掃完后接入螺桿泵對(duì)離心機(jī)進(jìn)行沖渣操作，觀察螺桿泵出口管道的壓力表顯示，當(dāng)螺桿泵出口管道的壓力表穩(wěn)定在5-6MPa同時(shí)渣水槽0133V的液位上漲時(shí)，表明沖渣管道的噴嘴已疏通[2]。

進(jìn)行3次實(shí)驗(yàn)之后，發(fā)現(xiàn)每次用A6壓空吹掃后，接入螺桿泵進(jìn)行沖渣操作，出口管道的壓力快速達(dá)到20MPa，螺桿泵被憋停。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明無法用壓空對(duì)噴嘴排堵。

3.2.2 酸浸泡

針對(duì)噴嘴可能被料液結(jié)晶物堵塞的情況，在螺桿泵出口管增加一套管道沖洗接頭，從硝酸貯罐引入硝酸通過沖洗接頭輸入沖渣管中，對(duì)噴嘴上料液結(jié)晶物進(jìn)行浸泡溶解。為了保證溶解效果，用9mol/L的硝酸對(duì)沖渣噴嘴中結(jié)晶物進(jìn)行浸泡。浸泡60min后接入螺桿泵對(duì)離心機(jī)進(jìn)行沖渣，觀察渣水槽液位，當(dāng)渣水槽液位上漲，酸槽的液位下降時(shí)，表明沖渣管道的噴嘴已疏通。

采用9 mol/L的硝酸浸泡的方式對(duì)沖渣管道的噴嘴進(jìn)行排堵效果不明顯。為進(jìn)一步提高硝酸的溶解能力，使用S6蒸汽放空管線與沖洗接頭連接，將S6蒸汽通入轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁沖洗管線，對(duì)沖洗管線內(nèi)的硝酸加熱、加壓；觀察渣水槽液位變化情況，蒸汽通入控制在5-10min；結(jié)果表明加熱后的硝酸的溶解效果依然不明顯。根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果，確認(rèn)沖渣管道噴嘴堵塞不是由料液結(jié)晶造成的。

3.2.3 抽真空

在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁沖洗管線進(jìn)入設(shè)備室的豎直管線上增加一套抽真空接頭。將抽真空設(shè)備的入口與抽真空接頭連接，使得從轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁沖洗管道內(nèi)抽出的氣體排入設(shè)備室。采用型號(hào)為PSB-ZS-6的壓空噴射器對(duì)沖渣管道進(jìn)行抽真空20min以后，接入螺桿泵進(jìn)行沖渣操作，觀察泵出口管道壓力表顯示，穩(wěn)定在5-6MPa同時(shí)渣水槽的液位出現(xiàn)上漲，表明沖渣管道的噴嘴已疏通。

為進(jìn)一步提高工作效率同時(shí)減少人員在放射性環(huán)境工作時(shí)間。從8min開始逐次增加2min抽真空時(shí)間，當(dāng)泵出口管道的壓力表穩(wěn)定在5-6MPa表明沖渣管道的噴嘴已疏通。通過上實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)在抽真空的時(shí)間達(dá)到15min時(shí)，泵出口管道的壓力表穩(wěn)定在5MPa左右，離心機(jī)沖渣噴嘴即可疏通，進(jìn)行沖渣操作。

3.2.4 增加過濾網(wǎng)防止沖渣噴嘴堵塞

經(jīng)壓空吹掃、酸浸泡及抽真空排堵措施后，確定導(dǎo)致螺桿泵出口管道壓力過大的原因是螺桿泵的定子橡膠磨損產(chǎn)生的橡膠顆粒堵塞沖渣管道的噴嘴。為了防止噴嘴再次堵塞，在螺桿泵出口管線上加裝不銹鋼濾網(wǎng)，避免橡膠磨損產(chǎn)生的橡膠顆粒進(jìn)行過濾。通過選用100、80、60、50四種不同目數(shù)的不銹鋼絲網(wǎng)進(jìn)行試驗(yàn)，目數(shù)為60目的過濾效果最佳。為了防止堵塞噴嘴的情況再次發(fā)生，要定期進(jìn)行更換。

4 沖渣管線整改優(yōu)化

通過將R06設(shè)備室地坑處的洗滌管組中的酸引入離心機(jī)二級(jí)空提壓空管線，實(shí)現(xiàn)沖渣。在離心機(jī)二級(jí)空提壓空管線上焊接φ32的管線，并在該管線上焊接一個(gè)10L加酸罐（φ200×320，加蓋）；將洗滌管組中的酸管線（DE2）上焊接的φ32管線引到加酸罐的上方進(jìn)行注酸。當(dāng)離心完一批料液后，通過將硝酸注入到加酸罐中，再將加酸罐中的硝酸通過沉降離心機(jī)的二級(jí)空氣提升管注入到離心機(jī)的液盤，對(duì)沉降離心機(jī)的轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁進(jìn)行沖渣操作[3]。

利用此方法對(duì)離心機(jī)沖渣管線進(jìn)行優(yōu)化后，沖渣操作方式相對(duì)簡單，沖渣管線避開了極易堵塞的沖渣噴嘴，沖渣所用硝酸直接通過液盤對(duì)離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓進(jìn)行沖渣處理，優(yōu)化后的方式在試生產(chǎn)運(yùn)行過程中已經(jīng)得到了驗(yàn)證。

5 結(jié)語

（1）堵塞沉降離心機(jī)沖渣噴嘴的物質(zhì)為螺桿泵柱塞密封圈橡膠老化產(chǎn)生的橡膠碎屑；（2）抽真空排堵時(shí)間達(dá)到15min時(shí)，沉降離心機(jī)沖渣噴嘴即可疏通，進(jìn)行沖渣操作；（3）選擇目數(shù)為60的不銹鋼鋼絲網(wǎng)過濾對(duì)老化的橡膠碎屑過濾效果最佳；（4）優(yōu)化后的沉降離心機(jī)沖渣管線能夠滿足沉降離心機(jī)的沖渣要求。