振動篩在煤氣化粗渣脫水技術中的應用

高鵬程，李 剛，唐復興，李顯輝

(新疆天業匯合新材料有限公司，新疆石河子 832000)

1 煤氣化粗渣的產生與處理現狀

近年來，隨著煤化工的發展，煤氣化技術日趨成熟，三廢處理技術也在逐漸完善。目前，廢水多級閃蒸處理技術已然成熟，實現了熱量回收、水資源重復利用、環保零排放。固廢處理現狀并不理想，其中制約煤氣化固廢再利用發展的主要因素有煤渣產量大、含水率高，以及再利用技術不成熟等。煤氣化固廢主要為粗渣和細渣，新疆天業匯合新材料有限公司采用合成氣聯產蒸汽氣化爐，其粗渣產量為氣化爐原煤用量的25%左右，細渣產量為氣化爐原煤用量的19%左右。水煤漿加壓氣化技術采用液態排渣水冷技術，其優點是可以利用水為載體回收粗渣熱量，并將粗渣溫度降到60 ℃以下，缺點是渣隨水走，給粗渣干燥技術提出更高的要求。

煤氣化產生的粗渣從氣化爐底部連續不斷地排入鎖斗，再由鎖斗系統間歇式地排放進入渣倉，最后由撈渣機撈出后進行干燥，干燥后的粗渣供給鍋爐進行再利用(見圖1)。

圖1 粗渣流程

目前，粗渣的干燥主要有晾曬和機械脫水2種。晾曬干燥的缺點明顯，其占地面積大，運輸過程流水明顯。機械脫水干燥則以振動篩和離心機應用為主，可以降低粗渣含水，解決運輸難題，提高粗渣的再利用效率。

2 粗渣脫水工藝設備的選擇

2.1 粗渣特性

新疆天業匯合新材料有限公司氣化爐3開1備，粗渣產量約為90 t/h，疏水性強，易脫水。粗渣是高溫高壓燒結的產物，顆粒硬度大，對設備耐磨性要求高。渣水呈堿性，富含硫、氯，要求設備有較好的耐腐蝕性。粗渣粒度分布見表1。

表1 粗渣粒度分布

2.2 振動篩的結構特點

振動篩主要用于不同大小顆粒物料的分類，其裝置體積小，結構簡單，穩定可靠，裝配容易；振動篩單位面積處理能力大，能耗低，專業的設計適合長時間連續運行；篩體采用整體鉚接結構，堅固牢靠，經久耐用。

根據粗渣特性和振動篩的特點，將振動篩簡單高效地應用于粗渣脫水，利用激振力破壞顆粒表面水張力的原理進行脫水。負角度設計的篩面爬坡脫水，脫水效果更佳；篩板采用模塊化組裝設計，更換方便，材質可選范圍廣；集水槽采用強力有效的反沖洗裝置，V形結構設計有利于灰水集中回收和保持良好的沖洗效果；由于激振力的作用，篩孔堵渣現象可以得到有效緩解，保證設備能夠長時間連續運行。

3 振動篩的原理及組成

3.1 設備機構及原理

振動篩由驅動電機、激振器、箱體、篩板、減震器、集水槽等部件組成(見圖2)，是利用振子激振所產生的往復旋型振動而工作的。在激振力的作用下，箱體和篩板一起做往復直線運動，物料在篩板上被拋起跳躍向前做直線運動。在激振力的作用下，粗渣顆粒表面水的張力被改變，水與粗渣相互分離，水通過篩板細孔流下進入集水槽回收利用，粗渣則繼續向前運動，直到水分被脫除。干燥后的粗渣進入下料槽經過輸送帶裝車[1]。

圖2 振動篩結構

振動篩采用分體設計，集水槽固定在底座上，槽內安裝有沖洗水，防止透過篩孔的細微顆粒在集水槽沉積堵塞回收水管道。篩板固定安裝在箱體底部，激振器和箱體通過減震彈簧安裝在底座上，有效降低激振力對底座穩定性的影響。在振動篩的出口安裝有布料器，可以有效控制篩板上物料的厚度，并保證均勻布料，以達到最佳的脫水效果[2]。

3.2 關鍵部件及作用

激振器是振動篩激振力的來源，電機通過皮帶帶動偏心塊轉動，2組偏心塊產生的離心力正向相互疊加，反向抵消，形成單一的沿振動方向的激振力，使箱體做往復直線運動。

篩板是振動篩的重要組成部分，起到固液分離的作用，物料在篩板上跳躍式向前運動，因此篩板需要足夠耐磨、耐腐蝕，同時在高開孔率的要求下具有較高的強度，以支撐較高負荷下的物料質量。

布料器(見圖3)安裝在振動篩出口篩板上，具有一定的高度，可以保證物料在篩板上均勻布置的同時，也起到一定的阻礙作用，保證了篩板物料的厚度和停留時間，以達到更加充分的脫水效果。

圖3 布料器結構

集水槽及沖洗水系統是保證裝置連續運行的關鍵，分離出來的灰水和透過篩孔的細微顆粒在集水槽被收集，再由沖洗水進行清洗回收至渣倉。沖洗水是保證回收水管線暢通的關鍵，可采用低灰分的回用水，壓力不得低于0.8 MPa。

減震器可以有效減小激振力向底座傳遞，采用橡膠減震彈簧支撐的組合形式，利用橡膠阻尼性能，減輕底座振動，減小功耗損失，降低環境噪聲，防止平臺、欄桿等部位出現應力破壞[3]。

4 脫水效果

粗渣由撈渣機從渣倉的灰水中撈出，經過振動篩脫水后含水質量分數維持在45%以內，基本能夠滿足生產要求(見表2)。影響振動篩脫水效果的因素主要有：物料的粒徑、濕度、黏性，顆粒的形狀，振動篩的參數。在粗渣脫水應用中，物料較高的含水率和較大的黏性是影響脫水效果的主要因素，物料在篩網上容易成團，水分難以脫除，導致物料脫水不夠徹底。另外由于物料顆粒的粒度分布較廣，容易出現篩網堵塞的現象[4]。

表2 振動篩出口粗渣含水質量分數 %

5 維護保養及注意事項

共振是造成振動設備破壞的主要原因，使用過程中應按時檢查設備振動情況，及時調整激振頻率，防止共振現象發生。發現異常聲響或其他不正常情況時，應及時停車檢查。

潤滑是動設備保養的關鍵，應按時間要求進行油位檢查，保證設備在最優工況下工作。

為保證振動篩長周期穩定運行，使用過程中需要注意以下幾點：

(1)振動篩盡量避免帶料啟停，啟動前清理篩板上及設備周圍雜物，停運前先將篩板物料排干凈。

(2)定期檢查物料在篩板上的分布情況，做到均勻布料，防止偏流成團現象，影響脫水效果.

(3)為確保脫水效果良好，根據實際情況調節布料器的高度和齒密度，保證物料在篩板上為分散狀態。

(4)采用灰水作為沖洗水時，應定期檢查水質及壓力情況，保證較低的含灰量，以防止沖洗水噴嘴被堵塞，影響沖洗效果。

(5)高頻率的振動容易造成底座、支撐連接處出現脫焊損壞現象，因此減震器是影響設備壽命的關鍵部件，應做好維護保養。

6 存在的問題

從占地面積、綜合能耗等多方面綜合考慮，振動篩是目前煤氣化粗渣脫水最理想的設備，但仍存在以下問題：

(1)粗渣是煤在高溫高壓環境下的燒結產物，硬度高，對設備的耐磨性有很高的要求，尤其是篩板和下料槽，容易出現磨穿現象，篩板更換頻率高。

(2)脫水效果不夠理想，脫水后粗渣含水質量分數在43%左右，在運輸過程中有流水現象，同時較高的含水率也影響粗渣再利用價值。

(3)收集的灰水以常壓自流進入渣倉，如果篩板破損，粗渣進入集水槽極易出現管道堵塞現象。

7 結語

振動篩在煤氣化粗渣脫水中的成功應用，發揮了其處理能力大、連續性強、占地面積小、穩定性強等一系列優點。處理后的粗渣含水質量分數降至45%以內，可以滿足正常生產的需要。雖然存在脫水不夠徹底的短板，但是仍是目前煤氣化粗渣脫水最理想的設備。若要探究粗渣再利用價值，初步脫水后的粗渣還需要進一步干燥。