水煤漿氣化細渣處理分析

2014-08-30 08:43:58，，

化工設計通訊 2014年2期

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(貴州金赤化工有限責任公司，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。設計為三臺氣化爐，兩開一備。渣水系統采用兩套沉降系統，兩臺真空帶式過濾機(設備型號DU-20 m2/2000)對生產過程中產生的細渣進行脫水處理。

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過四級閃蒸，再由澄清槽給料泵加壓進入澄清槽。在澄清槽中，緩慢轉動的澄清槽耙料機將沉降下來的細渣刮至澄清槽底部出口。澄清槽底部出來的細渣漿經底料泵最終送至細渣過濾機。

細渣過濾機對細渣漿進行真空過濾。過濾出的濾渣送出界外處理；濾布沖洗水自流進入濾液槽，經濾液泵加壓后進入磨煤機。

1.2 工作原理

真空帶式過濾機采用真空吸濾的方法對料漿進行固液分離，在過濾介質一邊形成真空，另一邊是需分離的料漿，為常壓，因此在介質兩邊形成壓力差，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。

環形膠帶由電機減速拖動連續運行，濾布鋪敷在膠帶上與之同步運行。膠帶與真空室滑動接觸(真空室與膠帶間有環形摩擦帶并通入水形成水密封)，當真空室接通真空系統時，在膠帶上形成真空抽濾區；料漿由布料器均勻地布在濾布上，在真空作用下，濾液穿過濾布經膠帶上的橫溝槽匯總并由小孔進入真空室，固體顆粒被截留下來形成濾餅；進入真空的液體經氣水分離器排出。隨著橡膠帶移動已形成的濾餅依次進入濾餅洗滌區、吸干區；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過一組支承輥和糾偏裝置重新進入過濾區。

2 生產中出現的問題

2.1 過濾設備處理能力不足

設計為正常情況下兩臺氣化爐運行，過濾機一開一備，單臺處理能力約為50 m3/h。但在實際中，當兩臺氣化爐投運時，必須同時投運兩臺過濾機，并且運行一段時間后，由于濾布堵塞，過濾機無法滿足渣水處理需求。

2.2 濾餅脫水效果不佳

真空壓濾機高負荷時濾餅含水率偏高，見表1，由此也造成現場環境惡化，渣水四溢，并給濾餅的運輸和銷售帶來了極大的困難。

表1 過濾機處理后細渣含水率

2.3 過濾機運行周期不長

在真空帶式過濾機運行初期，因設備較新，且氣化爐處于試運行階段，負荷較低，單臺過濾機運行周期較長。隨著系統負荷的增加，相繼出現了濾布跑偏和撕裂、托錕斷裂等一系列設備故障，甚至多次出現因過濾機停運而降低氣化爐負荷的情況，造成了巨大的經濟損失。

3 原因分析與應對措施

通過和采用相同工藝的裝置比較，發現造成渣水處理系統故障的根本原因在于運行中產生了過量的氣化細渣，最高每天能達到400～500 t，而其他企業每天只有幾十噸。同時，細渣量的增大還意味著氣化爐轉化率的降低和經濟損失的增加。經過分析研究，決定采取以下措施。

3.1 優化工藝，降低細渣量

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

表2 水煤氣分析情況表 %

3.2 增設細渣壓濾機

為解決細渣處理問題，公司嘗試采用外包的方式加設了六臺板框式壓濾機。壓濾機的工作流程是，混合液流經過濾介質(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]。

通過運行比較，單臺壓濾機的處理能力可達到15 m3/h，完全能夠滿足正常生產的需求，未出現因渣無法及時處理而影響整個系統負荷的情況，真空過濾機也只需維持低負荷，減少了設備損耗。但是由于采用的板框式壓濾機自動化程度低，運行周期時間長，工作量大。一個工作周期主要包括進料、壓濾、卸料、復位四個過程，分別耗時約6 min，8.25 min，7 min，1.25 min，并且現場環境惡劣，濾餅含水率仍較高，見表3，對解決細渣運輸、處理難題和提高經濟效益并無太大幫助，最終導致外包單位退出。