煤化工氣化細渣的脫水速率研究

＊于露 張弦,2* 張婷 易漢平 王瑞祥 李思佳

（1.鄂爾多斯市紫荊創新研究院 內蒙古 017000 2.鄂爾多斯應用技術學院化學工程系 內蒙古 017000 3.內蒙古匯能煤化工有限公司 內蒙古 017000）

引言

鄂爾多斯市作為國家大型煤炭基地、全國現代煤化工產業示范區，煤工業企業中煤制油、烯烴、天然氣、甲醇及乙二醇等現代煤化工企業就發展到了28家之多，這些企業的發展極大地推動了當地工業經濟的增長，但煤炭化工轉化過程中的灰渣量“蔚為壯觀”，并每年保持一定速度在高速增長，這一問題已經成為鄂爾多斯市的一個重要環境挑戰。

因此，煤氣化灰渣的大規模安全處置和優質化利用已受到廣泛重視。氣化細渣殘碳量較高，由于含水量較大，且大部分水分存于渣粒多孔結構中，干燥難度大、成本高，是資源化利用的制約因素，提高干燥速率，降低脫水的能耗與費用將是一個很關鍵的問題，本文旨在找到更高效節能的干燥脫水條件為更好的利用氣化細渣的熱值、提高利用率做基礎。

1.材料與方法

(1)原料

實驗取鄂爾多斯市某煤化工廠的氣化細渣。

(2)設備

選用天津市睿智科技發展有限公司型號BDGZ-B的洞道式干燥器實驗裝置。

(3)測定方法--干燥特性曲線測定實驗

①將樣品先加水浸沒10min，然后取一定質量（1.5g、3g、4.5g、6g、7.5g）樣品放入50mL燒杯中，將干燥速率測定儀設定溫度至（60℃、70℃、80℃、90℃、100℃），測定樣品的干燥速率曲線。

②打開儀器電源，全開空氣閥，啟動風機，待流量調節到指定值并穩定后打開加熱電源，設置干球溫度到實驗指定溫度。

③待空氣溫度和流量穩定的時候，記錄下支架的重量。

④將處理好的樣品放置到重力傳感器上讀取數據。

⑤在系統穩定的情況下，每隔3min讀取重量數據，直至物料不在有明顯的變化為止。

⑥改變溫度、質量、目數、流量重復步驟①～⑤。

2.結果與討論

(1)細渣原樣干燥速率的測定

根據細渣原樣測得數據，作圖1干燥速率曲線圖。

圖1 干燥速率曲線U-XAV圖

從圖1可以得出：

(2)質量對干燥速率的影響

根據表2作圖2，如下：

圖2 質量對干燥速率曲線影響

表2 質量對干燥速率的影響

圖2探究的是濕選和干選兩種不同的篩分方法，針對質量對干燥速率的影響。濕選法洗出一些含水量較大的物質，快速脫除外水，干燥速率越來越高，總體來講，濕選后的氣化渣更容易干燥。

(3)流量對干燥速率的影響

根據表3作圖3，如下：

圖3 流量對干燥速率曲線影響

表3 流量對干燥速率的影響

圖3探究的是濕選和干選兩種不同的篩分方法針對流量對干燥速率的影響。干濕選后的氣化渣都在流量為8.5×10-4m3/s時產生了一個速率最低點，可以初步判定流量在8.5×10-4m3/s時，干燥速率較好，脫水所用時間也最短。

(4)目數對干燥速率的影響

根據表4作圖4，如圖4。

圖4 目數對干燥速率曲線影響

表4 目數對干燥速率的影響

圖4探究的則是濕選和干選兩種不同的篩分方法針對目數對干燥速率的影響。從圖中大致可以看出濕選和干選這兩種方法在目數上對干燥速率和臨界含水量的影響趨勢大致是相同的，都是呈增加再降低的趨勢，但是在＜40m時，干燥速率很低，其原因可能為粒度較大，內水不容易脫除。分布在40～100m之間的粒度比較干燥，粒度太小也會影響氣化渣的干燥速率，所以建議將氣化渣先篩分后干燥。

3.結論

本文研究了干選、濕選條件下，粒度、溫度、質量、流量因素對脫水速率的影響，經過實驗的對比分析，濕選的氣化細渣干燥速率都要優于干選，脫水工藝前對氣化渣進行濕選，將氣化渣中含水量較大的物質洗出去，降低氣化渣的含水量和灰分、提高碳含量。

在干燥氣化渣之前，分離40目以下的大顆粒，這些較大、內含水分較多的顆粒會影響干燥效率。溫度控制在60～70℃之間，并通入8.5×10-4m3/s的空氣流量，以有效脫除氣化細渣中的水分。由于實驗裝置的限制，實驗使用燒杯烘干，雖然有一定的局限性，但在相同條件下仍能實現較高的干燥速率。在其他條件被優化之后，可以預計處理的氣化渣量將比傳統處理方式更大。

(5)溫度對干燥速率的影響

表5 溫度對干燥速率的影響

根據溫度和干燥速率作圖5，如下：

圖5 溫度對干燥速率曲線影響

圖5探究的則是濕選和干選兩種不同的篩分方法針對溫度對干燥速率的影響。干選法在溫度70℃的時候干燥速率達到了一個峰值，隨后干燥速率都在降低。溫度對濕選法氣化渣干燥速率的影響較小，在60℃的時候脫水的干燥速率最佳。考慮到節能的問題，濕選的篩分結果優于干選。