摘要：重碱煅烧是纯碱生产中能耗较大的步骤，可通过降低重碱水分，以此减少煅烧能耗。在煅烧中，采用多级推料离心机实现重碱分离，可有效降低重碱含水量，提高纯碱质量，也减少煅烧中的能耗。文章对国产多级推料离心机的应用及改进进行分析，在了解国产多级推料离心机的作用基础上，主要阐述国产多级推料离心机其应用工艺路线，并阐述其常见故障诊断及改进，为纯碱煅烧更好开展奠定坚实基础。
关键词：纯碱；国产；多级推料离心机；改进；故障
分离工艺是工业生产后续处理工艺，其对产品最终质量影响较大。分离机械可分离固液体，设备分为活塞式推料离心机、真空旋转鼓式过滤机、卧式螺旋离心机等。分离机械结构简单，操作方便[1]。纯碱行业属高产高能耗行业，企业要采取多方面措施降低制碱中重碱水分，以此减少能耗，提高经济效益。目前，制碱多采用国产多级推料离心机实现重碱分离，以下就对国产多级推料离心机的应用及改进进行详细分析。
一、推料离心机结构
推料离心机结构如图1所示。
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图1推料离心机结构示意图
离心机由机座、转鼓、轴承、油缸、液压部分及罩壳构成。机座是设备支撑件，机座上为轴承座、电机、油泵安装基面，座底为油箱，有油位计，可观察油量消耗[2]。电机及液压系统过滤器、冷却器、温度表、溢流阀等安装在基座上，基座上以玻璃钢罩波阿虎，也隔离旋转零件。
二、国产多级推料离心机应用工艺
以下以某地公司纯碱用国产多级推料离心机为支持，结合生产状况，制定是那种应用工艺，并对工艺试验分析，总结了解不同工艺的经济效益。
1.国产多级推料离心机选择
多级推料离心机通过滤饼传递推理，将滤饼推出转鼓，故滤饼需有足够强度，避免传递中出现挤碎，不能稳定排出[3]。若料浆浓度及投料量变动，滤网上的滤饼会分布不均，严重的将导致溢流，导致振车。同样料浆，若推料型、卸料型性能相同，考虑到设备占地、耗能及维护费用，卸料型料浆优势更突出。
国产活塞推料离心机进满足二级圆柱式，其直径在800mm以下，其对转鼓材质、加工工艺及安装误差要求严格。选择国产多级推料离心机，是以高Cr及适量Ni、Mo、N结合的双相不锈钢锻造出配料，浇筑出壁厚及半径比在0.1柱锥的转鼓，而后对转鼓机械性能、损伤检查，给出无损伤证明[4]。
部分国产离心机其密封系统不可靠，可能出现漏油、频繁振动。究其原因，主要是密封材料质量及结构不满足要求[5]。因此，液压密封上选择品质较好的日本“NOK”密封元件，设计好配合轴孔公差精度，克服设备漏油问题[6]。
2.纯碱用国产多级推料离心机应用工艺路线
按照生产实情，离心机作用于纯碱生产，可制定以下三种工艺路线。
（1）真空转鼓过滤机及二级活塞推料离心机结合工艺
采取真空转鼓过滤机分离碳化出碱液的重碱，其水分较高，约20%，导致后续工序煅烧消耗大量蒸汽。为控制能耗，离心机处理纯碱，曾进行直接分离碳化出碱液试验，重碱结晶较细，且固液比不高，试验未果。
而通过新型真空转鼓过滤机及二级活塞推料机结合，在轻灰滤过中加入二级离心机，对重碱二次分离，有效降低重碱水分，减少能耗，体现节能意识（具体工艺流程图如图2所示）。
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图2真空转鼓过滤机及二级活塞推料离心机结合的具体工作流程图
（2）水合机及三级活塞推料离心机结合工艺
重质碱生产可采取液相法、固相法，低盐优质重灰多采用液相法，但液相法会产出大量废水，污染环境。固相法生产重质纯碱，其技术由来已久，经过多次技术优化，得到的重质纯碱粒度、白度等指标和液相法结果相似。两种方法无法改变盐分，故水合机生产重质纯碱，可加入三级活塞推料离心机，进一步分离水碱，保证最终重质盐分在0.3%以下。具体工艺流程如图3所示。
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图3水合机及三级活塞推料离心机工艺流程图
（3）氧化铵自动包装及二级推料离心机结合工艺
氯化铵晶浆分离离心机单台产能不高，故装置中配置多台设备，设备能耗较高。新时期联碱装备技术逐渐优化，现阶段氯化铵多为自动包装，包装效率大大提高，为多级推料离心机处理氯化铵晶浆分离奠定基础。以某化工生产公司为例进行分析，考虑到其生产的氯化铵实际特性，选择适合的离心机参数、结构，发现其生产产量突出，且分离之后的残留含湿率不高，可提高制碱经济效益（其工艺流程如图4所示）。
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图4氧化铵自动包装及二级推料离心机结合工艺流程
四、纯碱用国产多级推料离心机的实施及效果
1.真空转鼓过滤机及二级活塞推料离心机结合工艺效果
（1）推料离心机参数
该工艺选择的离心机为HRZ1000-NA离心机，分离为化工工艺流程内一单元，选择设备应考虑设备和工艺的适应能力，明确分离物性质、进料量、产量等参数，确定产品技术要求，也认识到工艺流程对物料的影响，设计参数需了解设备性能及特点[7]。
二级柱活塞推料式离心机将重碱由真空转鼓过滤机真空过滤之后，送入到二次分离离心机处理，在此阶段经双级推料离心机螺旋输送机送入到离心机，再次过滤后，得到的滤液排出离心机。而筛网上的重碱滤饼其含水率已经大大降低，其受离心机推料盘作用影响，推入二级转鼓，在转鼓上受离心力影响，滤饼含水率得到进一步优化。
（2）纯碱水分分析设备及方法
水分分析设备选择专业的干燥箱支持，分析方法为：控制干燥箱为100℃，温度上升超过100℃后，放入样品，以专业器皿称取2g样品，置于干燥箱，经过2h后，冷却至室温后称重。纯碱水分以水质量分数计算，式为：
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其中，w为水质量分数，m为空瓶质量，m1为样品加入后质量，m2为干燥后的实际质量。具体分析结果如表1所示。
表1水分分析结果表
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（3）经济效益
以该流程操作，可大幅降低重碱水分，也可起到降低能耗、节能减排作用，其经济效益突出。以单台产能为100kt/a的成品轻灰为例，使用该工艺，年总节能折标煤达4763.34吨，总节能折电耗达1179万kWh，且二氧化碳年减排超过11755吨，经济效益突出。
2.水合机及三级活塞推料离心机结合工艺应用及效果
（1）推料离心机技术参数
应用该技术的离心机为三级柱锥活塞推料式结构，型号为HS1000-NA。其和二级离心机结构原理存在相似性，只是多处一个第三级转鼓，以此也可降低水碱的盐分，可降低耗能及原材料使用数量。三级转鼓中，控制转鼓内径在840-1100mm附近。若转子速度较快，达到1000rpm转速，也要对推料步骤及频率，按照进料量、材料含水度，调整好各项参数。
（2）水合机及三级活塞推料离心机结合的分析方法
为满足纯碱生产要求，水分分析方式和重碱分析方式保持一致，进行盐分测试，取样，准备测试设备、电炉、锥形瓶、酸式式滴管、滴瓶等。盐分可以取5g样品，放入蒸发皿，加热灼烧，直至氯化铵完全挥发后，将残渣置于蒸馏水中，加甲基橙，以硫酸溶液洗，洗到呈橙色后，加入0.3g固体碳酸钙，加入铬酸钾，不断搅拌。
通过该技术，其重碱盐分可大大下降，工艺处理后，盐分可下降约50%。
（3）经济效益
一水碱游离水分降低4%：其经济效益明显。采用此工艺，年总结能折标煤达到2515吨，年总节能折标煤超过2515吨，节能折电耗为622.5万kWh。轻灰盐分在和水结合之后，在一水碱游离水中，甩掉游离水也会去除盐分，去除的盐分可达总盐分的近50%，若还需进一步降低盐分，可在离心机分离中加入洗涤液，获取和水相近的优质低盐分重灰。
3.氯化铵自动包装及二级推料离心机工艺应用分析
（1）离心机技术参数
选择HRZ1000-NA离心机，其转子速度控制为800-1000rpm，推料的频率为50-70min-1，推料行程为50-70mm。该二级推料离心机运行重量达到8160。该离心机的主机外形尺寸为3220x2600x2150mm。
（2）效益分析
经试验发现，采用氯化铵自动包装及二级推料离心机工艺，其获取的工艺效益较为可观，年总节能折标煤为238吨，节约电力年总为40.8万元，年减碳排放为678吨。
4.多级推料离心机在重碱脱水工艺中应用需解决的问题
将多级推料离心机应用到重碱一次脱水工艺中，对重碱过滤脱水，可有效降低水分，相较于真空过滤方式，采用这种过滤方式，其工作效率及节能效率较突出，且过滤可省略吹风泵、真空泵等耗能较高的设备工作空虚。但这种技术正处于不断研究阶段，离心机技术开发方面，还需对离心机筛网开孔率、结构、分离因素等加深对应开发研究。
五、纯碱用多级推料离心机故障诊断及改进分析
1.进料螺旋输送机故障及改进
正常状态下的推料离心机进料结构是空心轴螺旋状态，由不锈钢螺旋叶片构成。推料离心机选择空心轴螺旋状结构，可确保送料的均匀性，其结构没有中心轴，浆料不会发生堵截。但是，采取螺旋悬臂结构，螺旋叶片和壳体衬套会出现一定摩擦，导致衬套出现过渡磨损，长久运行会增加螺旋阻力，增加功耗。衬套由四氟乙烯制作，其耐磨性较高，且具有耐高温、耐腐蚀特点。而螺旋叶片主要为不锈钢，两者长期摩擦，会导致衬套首先受到较大损伤的，纯碱进入后，会对壳体侵蚀变形，影响叶片正常工作。
螺旋叶片及壳体衬套是离心机进料核心构件，若设备出现损坏，采购更换成本过高。若叶片断裂，可对叶片焊接处理，并做好离心动平衡测试，确保生产稳定。此外，未避免上述问题出现，应强化生产工艺规范操作，确保设备进料稳定。
2.推料篮筐断裂故障诊断及改进
推料离心机多次推料，长久运行可能导致推料篮筐出现断裂，其断裂位置多集中在篮筐底部排水孔位置。断裂较严重时，将导致推料篮筐发生变形、开裂，继而导致离心机无法稳定运行。推料篮筐结构及运行模式决定篮筐底部排水口出现断裂，篮筐运行中受离心力影响，导致浆料甩出，对篮筐造成冲击。此外。设备排水孔位置的篮筐壁较厚，一些薄壁开孔会导致对应位置抗拉强度加剧，容易发生扭力过大的断裂事故。
若发现发生推料篮筐断裂，就绪对开裂部位及时焊接，焊接后分析篮筐结构强度、应力，校对篮筐受力状态，确保篮筐可稳定、长期运行。若在具体生产中发现多次出现推料篮筐断裂事件，则应考虑增加推料篮筐排水口壁厚，适当增加圆弧过渡，强化推料篮筐抗扭矩及抗轴向拉伸性能，确保整体系统稳定运行
3.加速度分布锥故障诊断及改进
加速分布锥位于离心机退料盘位置，主要是将螺旋进料的浆料加速处理，使其达到推料篮筐旋转速度，便于物料产生离心力，实现固液分离。加速度分布锥加速效果越好，则离心机处理浆料的效果就越好，固液分离效果就越突出。
离心机使用的分布锥材料主要为不锈钢，以16个M8螺栓连接分布锥导向柱，并以M12螺栓连接分布锥底座。
加速度分布锥故障为锥固定螺栓松动、螺栓断裂、锥底座固定断裂、螺纹损坏等。为解决上述问题，推荐采取以下改善措施处理：首先，可增加和导向柱紧固螺栓的直径，从原来的M8改为M20，增加螺栓截面积，确保螺栓受载荷分布均匀；再者，可转变分布锥底盘导向柱，将其改为圆形，并在导向锥开槽，确保导向柱稳定，也提高浆料分离间隙，保障设备正常出料；最后，可增加分布锥锥面面积、厚度，改变分布锥锥底紧固螺栓直径，例如可将原来的M12更改为M16，确保分布锥厚度增加后，其底座紧固螺栓不会发生松动、断裂。
结语
综上所述，文章对纯碱用多级推料离心机结构进行简单分析，在此基础上，提出国产多级推料离心机应用工艺，之后主要分析纯碱用国产多级推料离心机的实施及效果，对离心机故障诊断及改进分析，通过试验，了解推料离心机在的实际应用中的不同操作步骤，了解其可能出现的故障，以此促进纯碱生产公司更好发展。
参考文献
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