水煤漿氣化細(xì)渣處理分析

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(貴州金赤化工有限責(zé)任公司，貴州 桐梓 563200)

貴州金赤煤化工一期工程是世界上首套以無煙煤為原料的水煤漿氣化裝置。設(shè)計(jì)為三臺氣化爐，兩開一備。渣水系統(tǒng)采用兩套沉降系統(tǒng)，兩臺真空帶式過濾機(jī)(設(shè)備型號DU-20 m2/2000)對生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的細(xì)渣進(jìn)行脫水處理。

1 工藝流程及原理簡述

1.1 工藝流程

氣化爐和碳洗塔底部排出的高溫黑水減壓后經(jīng)過四級閃蒸，再由澄清槽給料泵加壓進(jìn)入澄清槽。在澄清槽中，緩慢轉(zhuǎn)動的澄清槽耙料機(jī)將沉降下來的細(xì)渣刮至澄清槽底部出口。澄清槽底部出來的細(xì)渣漿經(jīng)底料泵最終送至細(xì)渣過濾機(jī)。

細(xì)渣過濾機(jī)對細(xì)渣漿進(jìn)行真空過濾。過濾出的濾渣送出界外處理；濾布沖洗水自流進(jìn)入濾液槽，經(jīng)濾液泵加壓后進(jìn)入磨煤機(jī)。

1.2 工作原理

真空帶式過濾機(jī)采用真空吸濾的方法對料漿進(jìn)行固液分離，在過濾介質(zhì)一邊形成真空，另一邊是需分離的料漿，為常壓，因此在介質(zhì)兩邊形成壓力差，在壓力差作用下液體通過濾布流向真空一邊，固體截留在濾布上。

環(huán)形膠帶由電機(jī)減速拖動連續(xù)運(yùn)行，濾布鋪敷在膠帶上與之同步運(yùn)行。膠帶與真空室滑動接觸(真空室與膠帶間有環(huán)形摩擦帶并通入水形成水密封)，當(dāng)真空室接通真空系統(tǒng)時(shí)，在膠帶上形成真空抽濾區(qū)；料漿由布料器均勻地布在濾布上，在真空作用下，濾液穿過濾布經(jīng)膠帶上的橫溝槽匯總并由小孔進(jìn)入真空室，固體顆粒被截留下來形成濾餅；進(jìn)入真空的液體經(jīng)氣水分離器排出。隨著橡膠帶移動已形成的濾餅依次進(jìn)入濾餅洗滌區(qū)、吸干區(qū)；最后濾布與膠帶分開，在卸濾餅輥處卸出濾餅；卸除濾餅的濾布清洗后再經(jīng)過一組支承輥和糾偏裝置重新進(jìn)入過濾區(qū)。

2 生產(chǎn)中出現(xiàn)的問題

2.1 過濾設(shè)備處理能力不足

設(shè)計(jì)為正常情況下兩臺氣化爐運(yùn)行，過濾機(jī)一開一備，單臺處理能力約為50 m3/h。但在實(shí)際中，當(dāng)兩臺氣化爐投運(yùn)時(shí)，必須同時(shí)投運(yùn)兩臺過濾機(jī)，并且運(yùn)行一段時(shí)間后，由于濾布堵塞，過濾機(jī)無法滿足渣水處理需求。

2.2 濾餅脫水效果不佳

真空壓濾機(jī)高負(fù)荷時(shí)濾餅含水率偏高，見表1，由此也造成現(xiàn)場環(huán)境惡化，渣水四溢，并給濾餅的運(yùn)輸和銷售帶來了極大的困難。

表1 過濾機(jī)處理后細(xì)渣含水率

2.3 過濾機(jī)運(yùn)行周期不長

在真空帶式過濾機(jī)運(yùn)行初期，因設(shè)備較新，且氣化爐處于試運(yùn)行階段，負(fù)荷較低，單臺過濾機(jī)運(yùn)行周期較長。隨著系統(tǒng)負(fù)荷的增加，相繼出現(xiàn)了濾布跑偏和撕裂、托錕斷裂等一系列設(shè)備故障，甚至多次出現(xiàn)因過濾機(jī)停運(yùn)而降低氣化爐負(fù)荷的情況，造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。

3 原因分析與應(yīng)對措施

通過和采用相同工藝的裝置比較，發(fā)現(xiàn)造成渣水處理系統(tǒng)故障的根本原因在于運(yùn)行中產(chǎn)生了過量的氣化細(xì)渣，最高每天能達(dá)到400～500 t，而其他企業(yè)每天只有幾十噸。同時(shí)，細(xì)渣量的增大還意味著氣化爐轉(zhuǎn)化率的降低和經(jīng)濟(jì)損失的增加。經(jīng)過分析研究，決定采取以下措施。

3.1 優(yōu)化工藝，降低細(xì)渣量

過濾機(jī)超負(fù)荷的直接原因在于前系統(tǒng)送來的渣水過多，而根本原因在于氣化爐的轉(zhuǎn)化率不高，投入氣化爐的煤漿，有相當(dāng)部分未能充分反應(yīng)便進(jìn)入灰水處理系統(tǒng)。針對這些問題，我們廠進(jìn)行了各種嘗試，如提高氧煤比，對氣化用煤進(jìn)行不同煤種摻配試驗(yàn)等。但是單純提高氧煤比將直接造成氣化爐內(nèi)溫度的上升，從而對氣化爐內(nèi)部構(gòu)件及耐火磚造成極大的損害，同時(shí)，也將導(dǎo)致水煤氣中CO2含量的增加，有效氣(CO+H2)成分的降低(表2)，對提高經(jīng)濟(jì)效益并無明顯的幫助。

表2 水煤氣分析情況表 %

3.2 增設(shè)細(xì)渣壓濾機(jī)

為解決細(xì)渣處理問題，公司嘗試采用外包的方式加設(shè)了六臺板框式壓濾機(jī)。壓濾機(jī)的工作流程是，混合液流經(jīng)過濾介質(zhì)(濾布)，固體停留在濾布上，并逐漸在濾布上堆積形成過濾泥餅。而濾液部分則滲透過濾布，成為不含固體的清液[1]。

通過運(yùn)行比較，單臺壓濾機(jī)的處理能力可達(dá)到15 m3/h，完全能夠滿足正常生產(chǎn)的需求，未出現(xiàn)因渣無法及時(shí)處理而影響整個(gè)系統(tǒng)負(fù)荷的情況，真空過濾機(jī)也只需維持低負(fù)荷，減少了設(shè)備損耗。但是由于采用的板框式壓濾機(jī)自動化程度低，運(yùn)行周期時(shí)間長，工作量大。一個(gè)工作周期主要包括進(jìn)料、壓濾、卸料、復(fù)位四個(gè)過程，分別耗時(shí)約6 min，8.25 min，7 min，1.25 min，并且現(xiàn)場環(huán)境惡劣，濾餅含水率仍較高，見表3，對解決細(xì)渣運(yùn)輸、處理難題和提高經(jīng)濟(jì)效益并無太大幫助，最終導(dǎo)致外包單位退出。

表3 板框式壓濾機(jī)處理后細(xì)渣含水率

3.3 利用現(xiàn)有設(shè)備回用細(xì)渣

將氣化渣水直接送入洗煤廠，利用已有的洗煤廠設(shè)備，進(jìn)行處理和回收利用。

一是將渣水送往浮選裝置，利用重介和懸浮分離技術(shù)得到精礦和尾礦，將精礦直接作為原料煤供氣化裝置使用，但通過表4可知，浮選效果并不理想，同時(shí)浮選藥劑消耗較高，也無法體現(xiàn)這種處理方式的經(jīng)濟(jì)性，所以在試行一段時(shí)間后放棄了這種措施。

二是洗煤廠壓濾機(jī)壓濾后直接送熱電鍋爐使用，此種方法既能提高細(xì)渣利用率又可以通過調(diào)整摻配比例來降低入爐煤含硫量，進(jìn)而達(dá)到穩(wěn)定煙氣脫硫裝置運(yùn)行的效果。

表4 氣化細(xì)渣壓濾及浮選對比分析(2月平均值)

三是將洗煤廠壓濾后的細(xì)渣與其他煤種以不同比例混合，重新送往氣化裝置使用。

目前，生產(chǎn)中產(chǎn)生的氣化細(xì)渣全部采用壓濾的方式處理，得到含水率50%左右的濾后細(xì)渣。其中100～200 t與其他燃料煤摻配送熱電鍋爐使用，其余濾后細(xì)渣全部與煙煤、無煙煤摻配送氣化爐使用。

3.4 加強(qiáng)巡檢，提前檢修

一是嚴(yán)格按照要求，認(rèn)真巡檢，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題。如濾布屬易損件，容易損傷，但往往都是從裂口開始的，若及時(shí)發(fā)現(xiàn)就可以立即停運(yùn)進(jìn)行縫補(bǔ)。否則，最終整塊濾布都會被撕裂。

二是積累經(jīng)驗(yàn)，對設(shè)備故障要能提前預(yù)判，并相應(yīng)提前處理，即做到預(yù)見性和計(jì)劃性。

4 結(jié) 語

細(xì)渣回用后，我廠噸氨醇煤耗顯著降低，生產(chǎn)成本明顯下降，以前存在的細(xì)渣堆放、處理、銷售的難題已基本解決。但我們?nèi)栽谘芯咳绾胃行У亟Y(jié)合經(jīng)濟(jì)性和對設(shè)備的影響，找到最優(yōu)的摻配比例。