高鵬程，李 剛，唐復(fù)興，李顯輝

(新疆天業(yè)匯合新材料有限公司，新疆石河子 832000)

1 煤氣化粗渣的產(chǎn)生與處理現(xiàn)狀

近年來，隨著煤化工的發(fā)展，煤氣化技術(shù)日趨成熟，三廢處理技術(shù)也在逐漸完善。目前，廢水多級(jí)閃蒸處理技術(shù)已然成熟，實(shí)現(xiàn)了熱量回收、水資源重復(fù)利用、環(huán)保零排放。固廢處理現(xiàn)狀并不理想，其中制約煤氣化固廢再利用發(fā)展的主要因素有煤渣產(chǎn)量大、含水率高，以及再利用技術(shù)不成熟等。煤氣化固廢主要為粗渣和細(xì)渣，新疆天業(yè)匯合新材料有限公司采用合成氣聯(lián)產(chǎn)蒸汽氣化爐，其粗渣產(chǎn)量為氣化爐原煤用量的25%左右，細(xì)渣產(chǎn)量為氣化爐原煤用量的19%左右。水煤漿加壓氣化技術(shù)采用液態(tài)排渣水冷技術(shù)，其優(yōu)點(diǎn)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(diǎn)是渣隨水走，給粗渣干燥技術(shù)提出更高的要求。

煤氣化產(chǎn)生的粗渣從氣化爐底部連續(xù)不斷地排入鎖斗，再由鎖斗系統(tǒng)間歇式地排放進(jìn)入渣倉(cāng)，最后由撈渣機(jī)撈出后進(jìn)行干燥，干燥后的粗渣供給鍋爐進(jìn)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(jī)械脫水2種。晾曬干燥的缺點(diǎn)明顯，其占地面積大，運(yùn)輸過程流水明顯。機(jī)械脫水干燥則以振動(dòng)篩和離心機(jī)應(yīng)用為主，可以降低粗渣含水，解決運(yùn)輸難題，提高粗渣的再利用效率。

2 粗渣脫水工藝設(shè)備的選擇

2.1 粗渣特性

新疆天業(yè)匯合新材料有限公司氣化爐3開1備，粗渣產(chǎn)量約為90 t/h，疏水性強(qiáng)，易脫水。粗渣是高溫高壓燒結(jié)的產(chǎn)物，顆粒硬度大，對(duì)設(shè)備耐磨性要求高。渣水呈堿性，富含硫、氯，要求設(shè)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(dòng)篩的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

振動(dòng)篩主要用于不同大小顆粒物料的分類，其裝置體積小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，穩(wěn)定可靠，裝配容易；振動(dòng)篩單位面積處理能力大，能耗低，專業(yè)的設(shè)計(jì)適合長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)運(yùn)行；篩體采用整體鉚接結(jié)構(gòu)，堅(jiān)固牢靠，經(jīng)久耐用。

根據(jù)粗渣特性和振動(dòng)篩的特點(diǎn)，將振動(dòng)篩簡(jiǎn)單高效地應(yīng)用于粗渣脫水，利用激振力破壞顆粒表面水張力的原理進(jìn)行脫水。負(fù)角度設(shè)計(jì)的篩面爬坡脫水，脫水效果更佳；篩板采用模塊化組裝設(shè)計(jì)，更換方便，材質(zhì)可選范圍廣；集水槽采用強(qiáng)力有效的反沖洗裝置，V形結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(xiàn)象可以得到有效緩解，保證設(shè)備能夠長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)運(yùn)行。

3 振動(dòng)篩的原理及組成

3.1 設(shè)備機(jī)構(gòu)及原理

振動(dòng)篩由驅(qū)動(dòng)電機(jī)、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(chǎn)生的往復(fù)旋型振動(dòng)而工作的。在激振力的作用下，箱體和篩板一起做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，物料在篩板上被拋起跳躍向前做直線運(yùn)動(dòng)。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(xì)孔流下進(jìn)入集水槽回收利用，粗渣則繼續(xù)向前運(yùn)動(dòng)，直到水分被脫除。干燥后的粗渣進(jìn)入下料槽經(jīng)過輸送帶裝車[1]。

圖2 振動(dòng)篩結(jié)構(gòu)

振動(dòng)篩采用分體設(shè)計(jì)，集水槽固定在底座上，槽內(nèi)安裝有沖洗水，防止透過篩孔的細(xì)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(duì)底座穩(wěn)定性的影響。在振動(dòng)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(dá)到最佳的脫水效果[2]。

3.2 關(guān)鍵部件及作用

激振器是振動(dòng)篩激振力的來源，電機(jī)通過皮帶帶動(dòng)偏心塊轉(zhuǎn)動(dòng)，2組偏心塊產(chǎn)生的離心力正向相互疊加，反向抵消，形成單一的沿振動(dòng)方向的激振力，使箱體做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。

篩板是振動(dòng)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(yùn)動(dòng)，因此篩板需要足夠耐磨、耐腐蝕，同時(shí)在高開孔率的要求下具有較高的強(qiáng)度，以支撐較高負(fù)荷下的物料質(zhì)量。

布料器(見圖3)安裝在振動(dòng)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(shí)，也起到一定的阻礙作用，保證了篩板物料的厚度和停留時(shí)間，以達(dá)到更加充分的脫水效果。

圖3 布料器結(jié)構(gòu)

集水槽及沖洗水系統(tǒng)是保證裝置連續(xù)運(yùn)行的關(guān)鍵，分離出來的灰水和透過篩孔的細(xì)微顆粒在集水槽被收集，再由沖洗水進(jìn)行清洗回收至渣倉(cāng)。沖洗水是保證回收水管線暢通的關(guān)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(dòng)，減小功耗損失，降低環(huán)境噪聲，防止平臺(tái)、欄桿等部位出現(xiàn)應(yīng)力破壞[3]。

4 脫水效果

粗渣由撈渣機(jī)從渣倉(cāng)的灰水中撈出，經(jīng)過振動(dòng)篩脫水后含水質(zhì)量分?jǐn)?shù)維持在45%以內(nèi)，基本能夠滿足生產(chǎn)要求(見表2)。影響振動(dòng)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(dòng)篩的參數(shù)。在粗渣脫水應(yīng)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(wǎng)上容易成團(tuán)，水分難以脫除，導(dǎo)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(xiàn)篩網(wǎng)堵塞的現(xiàn)象[4]。

表2 振動(dòng)篩出口粗渣含水質(zhì)量分?jǐn)?shù) %

5 維護(hù)保養(yǎng)及注意事項(xiàng)

共振是造成振動(dòng)設(shè)備破壞的主要原因，使用過程中應(yīng)按時(shí)檢查設(shè)備振動(dòng)情況，及時(shí)調(diào)整激振頻率，防止共振現(xiàn)象發(fā)生。發(fā)現(xiàn)異常聲響或其他不正常情況時(shí)，應(yīng)及時(shí)停車檢查。

潤(rùn)滑是動(dòng)設(shè)備保養(yǎng)的關(guān)鍵，應(yīng)按時(shí)間要求進(jìn)行油位檢查，保證設(shè)備在最優(yōu)工況下工作。

為保證振動(dòng)篩長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行，使用過程中需要注意以下幾點(diǎn)：

(1)振動(dòng)篩盡量避免帶料啟停，啟動(dòng)前清理篩板上及設(shè)備周圍雜物，停運(yùn)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(tuán)現(xiàn)象，影響脫水效果.

(3)為確保脫水效果良好，根據(jù)實(shí)際情況調(diào)節(jié)布料器的高度和齒密度，保證物料在篩板上為分散狀態(tài)。

(4)采用灰水作為沖洗水時(shí)，應(yīng)定期檢查水質(zhì)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(dòng)容易造成底座、支撐連接處出現(xiàn)脫焊損壞現(xiàn)象，因此減震器是影響設(shè)備壽命的關(guān)鍵部件，應(yīng)做好維護(hù)保養(yǎng)。

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(dòng)篩是目前煤氣化粗渣脫水最理想的設(shè)備，但仍存在以下問題：

(1)粗渣是煤在高溫高壓環(huán)境下的燒結(jié)產(chǎn)物，硬度高，對(duì)設(shè)備的耐磨性有很高的要求，尤其是篩板和下料槽，容易出現(xiàn)磨穿現(xiàn)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(zhì)量分?jǐn)?shù)在43%左右，在運(yùn)輸過程中有流水現(xiàn)象，同時(shí)較高的含水率也影響粗渣再利用價(jià)值。

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

7 結(jié)語

振動(dòng)篩在煤氣化粗渣脫水中的成功應(yīng)用，發(fā)揮了其處理能力大、連續(xù)性強(qiáng)、占地面積小、穩(wěn)定性強(qiáng)等一系列優(yōu)點(diǎn)。處理后的粗渣含水質(zhì)量分?jǐn)?shù)降至45%以內(nèi)，可以滿足正常生產(chǎn)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(shè)備。若要探究粗渣再利用價(jià)值，初步脫水后的粗渣還需要進(jìn)一步干燥。