在炼焦生产过程中，生产的高温焦炉煤气在集气管或初冷器冷却的条件下，高沸点的有机化合物被冷凝形成煤焦油，与此同时，煤气中夹带的煤粉和半焦等也混杂在煤焦油中，形成大小不等的团，这些团块称为焦油渣。近年来随着环保法规的严格要求，焦油渣做为工业垃圾排放已经不现实，需要采取有效的措施对焦油渣进行回收利用。

焦油渣回收系统

图1  焦油渣回收系统示意图

如图1所示，含有大颗粒焦油渣的流体介质经过在线式高速剪切分散与切割泵之后，大块的焦油渣固体被切割成粒径均匀的较小的固体颗粒，与焦油及氨水等形成固、液混合物，经泵送往分离机进行固液分离，实现对焦油及其他产物的回收。

分离机分离出的焦油渣固体可采用液压驱动式固体输送泵经闭式管道输送至燃烧炉内，亦可就近输送至煤塔配煤后制焦，从而实现了焦油渣的闭式处理及输送，在有效解决了传统生产工艺带来的环境污染问题的同时，又充分利用了焦油渣的有效热量。连续在线式的操作易于设备状态在线监测及控制，因此新型焦油渣处理及输送设备的推出，为焦炉产物的回收及利用提供了更为环保及高效的处理方式，对促进我国的焦化工艺技术进步具有重要意义。

在线式高速剪切分散与切割泵

在线式高速剪切分散与切割泵采用单吸悬臂支撑式结构，轴向吸入，顶部排出，底座安装的方式，共8个模块，详见图2。

图2 在线式高速剪切分散与切割泵结构图(1 切割泵转子、2 吸入端、3 切割泵定子、4泵体、5 泵盖、6 切割泵托架、7 轴、8 密封)

在线式高速剪切分散与切割泵通过转子和定子的相互作用，可以对介质进行切割、研磨、混合及均质等作用，在对物料进行加工处理的同时，还可完成对物料的泵送作用。原理如图3所示。

图3 在线式高速剪切分散与切割泵原理图

如图3所示，由于转子在离心力的作用下造成吸入口的负压，大块的焦油渣固体从切割泵的进口被吸入，在高速旋转的转子与定子的挤压和切割作用下，满足粒径要求的焦油渣颗粒经定子排泄槽排出后进入下一道工序。

在线式焦油渣切割泵的密封方案

在线式焦油渣切割泵输送介质为焦油和焦油渣，介质中含有固体颗粒且具有较高的粘稠度。可以考虑填料密封和机械密封，填料密封允许有少量的泄漏，粘稠状的液体泄漏出来会污染现场的操作环境，综合考虑之后选用串联机械密封加PLAN32+54冲洗方案作为在线式焦油渣切割泵的密封冲洗方案。

此方案主要用于含固体颗粒或含有杂质的情况，适当的清洁器或冷却器外部冲洗都会改善密封的工作环境。

PLAN54方案由外部的隔离液系统来提供带压隔离液，隔离液的压力高于介质压力，强制阻碍内部介质向外部泄漏，有效地避免了介质的泄漏对现场的污染。PLAN54方案带有的冷却系统可以带走密封产生的热量，提高密封的稳定性。

PLAN32方案冲去密封端面和弹簧上的固体颗粒，改善了密封的工作环境，有利于保证密封，提高密封使用的稳定性。PLAN54方案阻碍介质向外部泄漏，有利于改善现场工人的工作环境。PLAN32方案和PLAN54方案自带的冷却系统带走密封产生的热量，起到保护密封的作用。

切割转子和定子的设计

转子的设计选用独创形式传动轴直联斜板式剪切转子，转子的板面与水平面成一夹角，转子侧缘开有切割齿。这种斜板形式的设计可以让泵在切割和撕裂固体颗粒的同时，让不能切割的固体颗粒掉在泵体中等待下一次切割，而不是积聚在转子上阻碍转子的运动。

切割定子呈筒状，定子的内侧筒臂上设有齿圈，齿圈所在平面与定子的中轴线垂直，开设有贯穿定子的轴向排渣槽，排渣槽便于排出切割和研磨后的固体颗粒。

图4 PLAN32+54冲洗方案示意图

总结

随着焦炉大型化的发展，生产对配套设备的要求越来越高，在线式高速剪切分散与切割泵能够满足高效率、低维护、高环保和低排放等工艺要求。通过对介质性质的研究，选择合理的密封系统PLAN32+54，为在线式焦油渣切割泵的稳定运行提供了有力的保障。在线式焦油渣切割泵的研制成功有利于煤焦化回收新系统的推广应用，也可应用于其他固废回收领域，实现节能减排增效。