沉降离心机冲渣问题分析及优化研究

何勃

中核四0四有限公司生产机动处 甘肃兰州 732850

1 沉降离心机的基本结构及工作原理

沉降离心机是利用固—液比重差，并依靠离心力场使之扩大几千倍，固相在离心力的作用下被沉降，从而实现固液分离，并在特殊机构的作用下排出机体。沉降离心机，主要由电机、传动装置、上下联轴节、转鼓、转鼓外壳、清液室、锥筒、散液盘、计数波轮、阻尼器、橡胶弹性柱及渣口切换传动装置等组成[1]。

2 试生产中的运行情况

沉降离心机热调试生产期间，在2000rpm以300L/h的液流量进行上料，2500rpm进行分离。料液分离完毕后，降速至20rpm进行冲渣，运行中最大振幅为273μm，最小为112μm，离心机满足设计要求，但在冲渣阶段出现了冲渣异常的问题。

3 冲渣异常原因分析及管线优化

3.1 憋停原因分析

在试生产运行阶段，离心机在冲渣过程中，螺杆泵被频繁憋停，无法完成冲渣操作，造成此问题的原因是：螺杆泵进出口冲渣管线不通堵塞造成或离心机机体内冲渣管喷嘴堵塞。根据沉降离心机的现场使用条件，判断堵塞喷嘴的杂质来源可能是：

（1）冲洗管道冲洗转鼓内壁上的料液残渣时，转鼓上的料液飞溅到喷嘴出口处，日积月累在喷嘴出口处结晶成固体颗粒，将喷嘴堵塞；

（2）螺杆泵主要有转子和定子两部分组成，定子部分的橡胶护套长期运行可能因磨损产生橡胶颗粒，堵塞冲渣管道的喷嘴。

3.2 排堵方法研究

3.2.1 压空吹扫

在螺杆泵出口管接头处接A6压空，对冲渣管道的进行吹扫，控制压空吹扫的时间为30min，每次吹扫完后接入螺杆泵对离心机进行冲渣操作，观察螺杆泵出口管道的压力表显示，当螺杆泵出口管道的压力表稳定在5-6MPa同时渣水槽0133V的液位上涨时，表明冲渣管道的喷嘴已疏通[2]。

进行3次实验之后，发现每次用A6压空吹扫后，接入螺杆泵进行冲渣操作，出口管道的压力快速达到20MPa，螺杆泵被憋停。实验结果表明无法用压空对喷嘴排堵。

3.2.2 酸浸泡

针对喷嘴可能被料液结晶物堵塞的情况，在螺杆泵出口管增加一套管道冲洗接头，从硝酸贮罐引入硝酸通过冲洗接头输入冲渣管中，对喷嘴上料液结晶物进行浸泡溶解。为了保证溶解效果，用9mol/L的硝酸对冲渣喷嘴中结晶物进行浸泡。浸泡60min后接入螺杆泵对离心机进行冲渣，观察渣水槽液位，当渣水槽液位上涨，酸槽的液位下降时，表明冲渣管道的喷嘴已疏通。

采用9 mol/L的硝酸浸泡的方式对冲渣管道的喷嘴进行排堵效果不明显。为进一步提高硝酸的溶解能力，使用S6蒸汽放空管线与冲洗接头连接，将S6蒸汽通入转鼓内壁冲洗管线，对冲洗管线内的硝酸加热、加压；观察渣水槽液位变化情况，蒸汽通入控制在5-10min；结果表明加热后的硝酸的溶解效果依然不明显。根据上述实验结果，确认冲渣管道喷嘴堵塞不是由料液结晶造成的。

3.2.3 抽真空

在转鼓内壁冲洗管线进入设备室的竖直管线上增加一套抽真空接头。将抽真空设备的入口与抽真空接头连接，使得从转鼓内壁冲洗管道内抽出的气体排入设备室。采用型号为PSB-ZS-6的压空喷射器对冲渣管道进行抽真空20min以后，接入螺杆泵进行冲渣操作，观察泵出口管道压力表显示，稳定在5-6MPa同时渣水槽的液位出现上涨，表明冲渣管道的喷嘴已疏通。

为进一步提高工作效率同时减少人员在放射性环境工作时间。从8min开始逐次增加2min抽真空时间，当泵出口管道的压力表稳定在5-6MPa表明冲渣管道的喷嘴已疏通。通过上实验发现在抽真空的时间达到15min时，泵出口管道的压力表稳定在5MPa左右，离心机冲渣喷嘴即可疏通，进行冲渣操作。

3.2.4 增加过滤网防止冲渣喷嘴堵塞

经压空吹扫、酸浸泡及抽真空排堵措施后，确定导致螺杆泵出口管道压力过大的原因是螺杆泵的定子橡胶磨损产生的橡胶颗粒堵塞冲渣管道的喷嘴。为了防止喷嘴再次堵塞，在螺杆泵出口管线上加装不锈钢滤网，避免橡胶磨损产生的橡胶颗粒进行过滤。通过选用100、80、60、50四种不同目数的不锈钢丝网进行试验，目数为60目的过滤效果最佳。为了防止堵塞喷嘴的情况再次发生，要定期进行更换。

4 冲渣管线整改优化

通过将R06设备室地坑处的洗涤管组中的酸引入离心机二级空提压空管线，实现冲渣。在离心机二级空提压空管线上焊接φ32的管线，并在该管线上焊接一个10L加酸罐（φ200×320，加盖）；将洗涤管组中的酸管线（DE2）上焊接的φ32管线引到加酸罐的上方进行注酸。当离心完一批料液后，通过将硝酸注入到加酸罐中，再将加酸罐中的硝酸通过沉降离心机的二级空气提升管注入到离心机的液盘，对沉降离心机的转鼓内壁进行冲渣操作[3]。

利用此方法对离心机冲渣管线进行优化后，冲渣操作方式相对简单，冲渣管线避开了极易堵塞的冲渣喷嘴，冲渣所用硝酸直接通过液盘对离心机转鼓进行冲渣处理，优化后的方式在试生产运行过程中已经得到了验证。

5 结语

（1）堵塞沉降离心机冲渣喷嘴的物质为螺杆泵柱塞密封圈橡胶老化产生的橡胶碎屑；（2）抽真空排堵时间达到15min时，沉降离心机冲渣喷嘴即可疏通，进行冲渣操作；（3）选择目数为60的不锈钢钢丝网过滤对老化的橡胶碎屑过滤效果最佳；（4）优化后的沉降离心机冲渣管线能够满足沉降离心机的冲渣要求。