氣化渣處理新技術應用探討

宋麗 孫建 蔣東海

摘 要：中國煤炭資源儲量占全球21.4%。全球煤炭資源儲量合計1.14萬億噸，其中美國以2516億噸居首位，占比22%;而中國以2440億噸居第二位，也是僅有的兩個超過2000億噸規模的兩個國家之一。我國是產煤大國，也是煤炭消費的大國。煤炭行業是國民經濟高速發展的重要基礎。隨著煤化工的崛起，煤炭的經濟附加值也越來越高，但是產生的環境污染問題也越來越大。本文重點討論微波技術對煤化工產生的氣化渣的烘干處理。

關鍵詞：氣化;渣處理;新技術

一、氣化渣的產生過程

將粉磨好的煤粉和一定量的水及添加劑配制成相應濃度的水煤漿，煤漿由煤漿槽經煤漿加壓泵加壓后連同空分送來的高壓氧通過燒咀進入氣化爐，在氣化爐中1350～1400℃溫度下，煤漿與氧發生反應，生成CO、H₂、CO₂、H₂O和少量CH₄、H₂S等氣體。反應完成后，剩余的工業廢渣，即為氣化渣。氣化渣的平均含水量55%，平均燒失量30%。

二、微波烘干技術簡介

微波是一種頻率在300MHz～300GMHz，其方向和大小隨時間作周期性變化的電磁波。這種電磁波不被金屬吸收和傳導，只能被反射;可以穿透玻璃、陶瓷、塑料等絕緣材料而不會消耗能量，能夠被極性分子（如水分子、蛋白質、脂肪、核酸、碳水化合物等）吸收進而轉化為熱能的顯著特征。

三、微波烘干技術在氣化渣烘干上的探討

氣化渣含水量高，粒徑偏小，燒失量大。傳統烘干方法，如火焰、熱風、蒸氣、電加熱等，均為外部加熱干燥，物料表面吸收熱量后，經熱傳導，熱量滲透至物料內部，隨即升溫烘干。而微波烘干則完全不同，它是一種內部加熱的方法。濕物料處于振蕩周期極短的微波高頻電場內，其內部的水分子會發生極化并沿著微波電場的方向整齊排列，而后迅速隨高頻交變電場方向的交互變化而轉動，并產生劇烈的碰撞和摩擦（每秒鐘可達上億次），結果一部分微波能轉化為分子運動能，并以熱量的形式表現出來，使水的溫度升高而離開物料，從而使物料得到干燥。也就是說，微波進入物料并被吸收后，其能量在物料電介質內部轉換成熱能。微波烘干實際是利用電磁波作為加熱源、被烘干物料本身為發熱體的一種烘干方式。

傳統方法烘干氣化渣，氣化渣在烘干設備內部易結壁，影響回轉設備的正常運轉;翻轉過程中造成很大程度的揚塵需要有效治理;隨著水分的減少，氣化渣中的殘碳容易被引燃，有一定的安全隱患。微波烘干物料之間相對靜止，結壁也不影響正常的烘干過程;物料不存在翻轉的情況，揚塵產生也相對較小;烘干過程不產生明火，物料從內部開始干燥，烘干溫度易控制，烘干效率較高，避免了能量和能源的浪費且安全性較高。

四、常見問題和原因

一般來說，堵渣情況的發生，是體型很大的渣塊，出現在V1403以及V1402錐底架橋，并且和碎渣一起留在錐底部， 從而影響著下渣的效果。在氣化爐運行參數產生很大的變化時，如渣口壓差波動等，極易發生堵渣的問題。基于以往的處理經驗來說，是渣屏不斷累積結渣，進而產生大的渣塊， 脫落后堆積在渣池或者以下部位架橋，影響著下渣的效果。當渣的流動性比較好時，熔融渣會聚集在渣屏位置，受到重力作用的影響，脫落并且形成大塊渣。

對于此問題，操作人員可以結合破渣機運行參數，同時結合V1403以及V1402連通時的靜壓差進行判斷，看V1402 是否存在著堵渣的情況;結合V1403的液位變化速度，快速判斷V1403是否存在著堵渣的情況。問題處理方法：A.V1402 堵渣。目前，多采取上壓法以及下壓法，來解決V1402堵渣問題。在具體操作中，利用氮氣以及高壓補充水，對V1403 壓力進行相應的調整，使其小于或者大于氣化爐壓力，利用壓力差，對架橋的渣進行處理。B.V1403堵渣。目前，對于V1403堵渣問題的處理，主要采取的方法為水力破橋以及下壓法。其中，水力破橋是利用P3305高壓水，在錐底位置破橋;下壓法的操作，是經過P3306加部分水，利用氮氣系統， 對V1403進行加壓處理，利用壓力差，進行渣破橋處理。

故障現象：渣排放罐V1403在收渣作業時，主控顯示出的V1401液位14LI0001，相比日常運行低3-4%，14FV0004 閥門開度增加。與此同時，P3305回流閥門的開度增加，經過現場檢查分析，發現U1400工序各個閥門導淋運行正常， 現場無操作。故障發生時，排渣程序14KS0001處于運行狀態，U1400工序各個測量點的參數值正常。為了確保V1401 液位正常，操作人員可先關閉S1403到U1700的排水閥門14XV0023/24/25。因為14FIC0004流量表數值正常顯示，所以發現判斷此問題的原因，可能原因如下：A.14FV0004閥門位置堵塞;B.14XV0014閥門位置堵塞;C.P3305泵出口壓力無法達到運行要求。

故障排查：對上述情況，可先現場排查各個閥門以及P3305泵的運行情況。若P3305泵運行正常，可以結合V1401 液位以及回流閥開度，以及P3305流量大小，進行高壓補水管線分析，若現場及中控顯示的泵出口壓力均過低，可判斷是P3305泵出口壓力無法達到運行要求導致除渣系統補不上水;若P3305泵出口壓力正常，此狀態下V1402和V1403連通，14XV0014開啟，14XV0013關閉。倘若關閉14XV0014開啟14XV0013后發現14FIC0004流量表數值上漲，則可判斷14FV0004閥門位置處未堵塞;反之，可判斷是14XV0014閥門位置堵塞。究其原因，因為渣水進入14XV0014閥門所處在的管線，受到細渣以及煤泥的影響，使得補水管線被堵死，泵出口流量下降。

此煤氣化除渣系統中，14XV0014閥后補水管線，V1403法蘭連接水平管線很長，渣極易進入到補水管線，無法沖出。據相關研究結果顯示，補水管線高度超過V1403法蘭連接位置，能夠有效應對此問題，可嘗試縮短V1403水平管線。對于V1403堵渣問題的處理，采取14XV0014 高壓補充水的方式，能夠有效處理。若堵管線問題發生，利用水壓無法疏通，而兩端高壓使得煤渣被壓實，則只能采取人工清理的方法，危險性很大。除此之外，極易發生系統停車的情況，因此必須要嚴格進行操作，并且做好預防處理。

五、結束語

目前我國的微波烘干技術主要應用在食品、藥品等輕工業品的烘干干燥上，通過本文對微波烘干技術的簡單介紹及氣化渣的物料特性描述以及微波對氣化渣烘干的探討，微波烘干技術理論上可以在氣化渣烘干上得以應用。

參考文獻：

[1]李明.鍋爐房濕式除渣系統常見問題及應對措施[J].化工管理，2018（12）：55-56.

[2]宋金榮.Shell煤氣化除渣系統常見問題與處理[J].云南化工，2018，45（01）：243-245.

[3]柳建民.降低干除渣系統故障率策略與效果分析[J].內燃機與配件，2018（03）：153-154.