沉降離心機沖渣問題分析及優化研究

何勃

中核四0四有限公司生產機動處 甘肅蘭州 732850

1 沉降離心機的基本結構及工作原理

沉降離心機是利用固—液比重差，并依靠離心力場使之擴大幾千倍，固相在離心力的作用下被沉降，從而實現固液分離，并在特殊機構的作用下排出機體。沉降離心機，主要由電機、傳動裝置、上下聯軸節、轉鼓、轉鼓外殼、清液室、錐筒、散液盤、計數波輪、阻尼器、橡膠彈性柱及渣口切換傳動裝置等組成[1]。

2 試生產中的運行情況

沉降離心機熱調試生產期間，在2000rpm以300L/h的液流量進行上料，2500rpm進行分離。料液分離完畢后，降速至20rpm進行沖渣，運行中最大振幅為273μm，最小為112μm，離心機滿足設計要求，但在沖渣階段出現了沖渣異常的問題。

3 沖渣異常原因分析及管線優化

3.1 憋停原因分析

在試生產運行階段，離心機在沖渣過程中，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：螺桿泵進出口沖渣管線不通堵塞造成或離心機機體內沖渣管噴嘴堵塞。根據沉降離心機的現場使用條件，判斷堵塞噴嘴的雜質來源可能是：

（1）沖洗管道沖洗轉鼓內壁上的料液殘渣時，轉鼓上的料液飛濺到噴嘴出口處，日積月累在噴嘴出口處結晶成固體顆粒，將噴嘴堵塞；

（2）螺桿泵主要有轉子和定子兩部分組成，定子部分的橡膠護套長期運行可能因磨損產生橡膠顆粒，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，對沖渣管道的進行吹掃，控制壓空吹掃的時間為30min，每次吹掃完后接入螺桿泵對離心機進行沖渣操作，觀察螺桿泵出口管道的壓力表顯示，當螺桿泵出口管道的壓力表穩定在5-6MPa同時渣水槽0133V的液位上漲時，表明沖渣管道的噴嘴已疏通[2]。

進行3次實驗之后，發現每次用A6壓空吹掃后，接入螺桿泵進行沖渣操作，出口管道的壓力快速達到20MPa，螺桿泵被憋停。實驗結果表明無法用壓空對噴嘴排堵。

3.2.2 酸浸泡

針對噴嘴可能被料液結晶物堵塞的情況，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，對噴嘴上料液結晶物進行浸泡溶解。為了保證溶解效果，用9mol/L的硝酸對沖渣噴嘴中結晶物進行浸泡。浸泡60min后接入螺桿泵對離心機進行沖渣，觀察渣水槽液位，當渣水槽液位上漲，酸槽的液位下降時，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沖渣管道的噴嘴進行排堵效果不明顯。為進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蒸汽通入轉鼓內壁沖洗管線，對沖洗管線內的硝酸加熱、加壓；觀察渣水槽液位變化情況，蒸汽通入控制在5-10min；結果表明加熱后的硝酸的溶解效果依然不明顯。根據上述實驗結果，確認沖渣管道噴嘴堵塞不是由料液結晶造成的。

3.2.3 抽真空

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

為進一步提高工作效率同時減少人員在放射性環境工作時間。從8min開始逐次增加2min抽真空時間，當泵出口管道的壓力表穩定在5-6MPa表明沖渣管道的噴嘴已疏通。通過上實驗發現在抽真空的時間達到15min時，泵出口管道的壓力表穩定在5MPa左右，離心機沖渣噴嘴即可疏通，進行沖渣操作。

3.2.4 增加過濾網防止沖渣噴嘴堵塞

經壓空吹掃、酸浸泡及抽真空排堵措施后，確定導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，避免橡膠磨損產生的橡膠顆粒進行過濾。通過選用100、80、60、50四種不同目數的不銹鋼絲網進行試驗，目數為60目的過濾效果最佳。為了防止堵塞噴嘴的情況再次發生，要定期進行更換。

4 沖渣管線整改優化

通過將R06設備室地坑處的洗滌管組中的酸引入離心機二級空提壓空管線，實現沖渣。在離心機二級空提壓空管線上焊接φ32的管線，并在該管線上焊接一個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行注酸。當離心完一批料液后，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的二級空氣提升管注入到離心機的液盤，對沉降離心機的轉鼓內壁進行沖渣操作[3]。

利用此方法對離心機沖渣管線進行優化后，沖渣操作方式相對簡單，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離心機轉鼓進行沖渣處理，優化后的方式在試生產運行過程中已經得到了驗證。

5 結語

（1）堵塞沉降離心機沖渣噴嘴的物質為螺桿泵柱塞密封圈橡膠老化產生的橡膠碎屑；（2）抽真空排堵時間達到15min時，沉降離心機沖渣噴嘴即可疏通，進行沖渣操作；（3）選擇目數為60的不銹鋼鋼絲網過濾對老化的橡膠碎屑過濾效果最佳；（4）優化后的沉降離心機沖渣管線能夠滿足沉降離心機的沖渣要求。