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(wú)煙煤為原料的水煤漿氣化裝置。設(shè)計(jì)為三臺(tái)氣化爐，兩開一備。渣水系統(tǒng)采用兩套沉降系統(tǒng)，兩臺(tái)真空帶式過(guò)濾機(jī)(設(shè)備型號(hào)DU-20 m2/2000)對(duì)生產(chǎn)過(guò)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(jiǎn)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(guò)四級(jí)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(dòng)的澄清槽耙料機(jī)將沉降下來(lái)的細(xì)渣刮至澄清槽底部出口。澄清槽底部出來(lái)的細(xì)渣漿經(jīng)底料泵最終送至細(xì)渣過(guò)濾機(jī)。

細(xì)渣過(guò)濾機(jī)對(duì)細(xì)渣漿進(jìn)行真空過(guò)濾。過(guò)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(guò)濾機(jī)采用真空吸濾的方法對(duì)料漿進(jìn)行固液分離，在過(guò)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(guò)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(dòng)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(dòng)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(guò)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(lái)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(dòng)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(guò)一組支承輥和糾偏裝置重新進(jìn)入過(guò)濾區(qū)。

2 生產(chǎn)中出現(xiàn)的問(wèn)題

2.1 過(guò)濾設(shè)備處理能力不足

設(shè)計(jì)為正常情況下兩臺(tái)氣化爐運(yùn)行，過(guò)濾機(jī)一開一備，單臺(tái)處理能力約為50 m3/h。但在實(shí)際中，當(dāng)兩臺(tái)氣化爐投運(yùn)時(shí)，必須同時(shí)投運(yùn)兩臺(tái)過(guò)濾機(jī)，并且運(yùn)行一段時(shí)間后，由于濾布堵塞，過(guò)濾機(jī)無(wú)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(chǎng)環(huán)境惡化，渣水四溢，并給濾餅的運(yùn)輸和銷售帶來(lái)了極大的困難。

表1 過(guò)濾機(jī)處理后細(xì)渣含水率

2.3 過(guò)濾機(jī)運(yùn)行周期不長(zhǎng)

在真空帶式過(guò)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(tái)過(guò)濾機(jī)運(yùn)行周期較長(zhǎng)。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(guò)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(duì)措施

通過(guò)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(guò)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(guò)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(guò)濾機(jī)超負(fù)荷的直接原因在于前系統(tǒng)送來(lái)的渣水過(guò)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(duì)這些問(wèn)題，我們廠進(jìn)行了各種嘗試，如提高氧煤比，對(duì)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(duì)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(duì)提高經(jīng)濟(jì)效益并無(wú)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(wèn)題，公司嘗試采用外包的方式加設(shè)了六臺(tái)板框式壓濾機(jī)。壓濾機(jī)的工作流程是，混合液流經(jīng)過(guò)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(guò)濾泥餅。而濾液部分則滲透過(guò)濾布，成為不含固體的清液[1]。

通過(guò)運(yùn)行比較，單臺(tái)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(wú)法及時(shí)處理而影響整個(gè)系統(tǒng)負(fù)荷的情況，真空過(guò)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(dòng)化程度低，運(yùn)行周期時(shí)間長(zhǎng)，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(guò)程，分別耗時(shí)約6 min，8.25 min，7 min，1.25 min，并且現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境惡劣，濾餅含水率仍較高，見表3，對(duì)解決細(xì)渣運(yùn)輸、處理難題和提高經(jīng)濟(jì)效益并無(wú)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(guò)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(wú)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(guò)調(diào)整摻配比例來(lái)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(duì)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(wú)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(wèn)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(huì)被撕裂。

二是積累經(jīng)驗(yàn)，對(duì)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(yǔ)

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(duì)設(shè)備的影響，找到最優(yōu)的摻配比例。