薛長(zhǎng)征,趙立功

(陜西未來能源化工有限公司, 陜西榆林 719000)

1 機(jī)組運(yùn)行現(xiàn)狀

陜西未來能源化工有限公司氣化裝置采用的是兗礦集團(tuán)和華東理工大學(xué)自主研發(fā)的多噴嘴對(duì)置式水煤漿加壓氣化技術(shù),氣化壓力為4.0 MPa,操作溫度為1 350 ℃,設(shè)置8臺(tái)Φ3 880 mm的氣化爐,6開2備,生產(chǎn)能力為79×104m3/h。氣化爐及水煤氣洗滌凈化系統(tǒng)各設(shè)備的黑水經(jīng)三級(jí)閃蒸后進(jìn)入黑水沉降系統(tǒng),澄清液在系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)使用;濃縮黑水經(jīng)真空過濾機(jī)處理后產(chǎn)生細(xì)渣,細(xì)渣外運(yùn)。

氣化裝置配備3臺(tái)真空帶式過濾機(jī),設(shè)計(jì)能力為30 m3/h,通過對(duì)入口布料系統(tǒng)及濾布進(jìn)行改造,目前處理能力可以達(dá)到80 m3/h,但是濾餅脫水效果差(脫水后濾餅含水質(zhì)量分?jǐn)?shù)在55%～65%),過濾機(jī)使用壽命較短。在氣化裝置滿負(fù)荷運(yùn)行的情況下,澄清槽每小時(shí)產(chǎn)生黑水約180 m3,含固質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為10%。

鑒于目前國家有關(guān)環(huán)境治理的政策,結(jié)合當(dāng)前煤氣化渣的存儲(chǔ)方式,進(jìn)一步降低粗渣中的含水率,減輕目前渣場(chǎng)污水處理難度大的壓力,并為下一步綜合利用氣化細(xì)渣提供有利條件,研究將氣化細(xì)渣含水率進(jìn)一步降低,降低氣化細(xì)渣運(yùn)輸、存儲(chǔ)費(fèi)用,減少渣場(chǎng)的污水量,節(jié)約水資源,降低污水處理費(fèi)用,延長(zhǎng)渣場(chǎng)使用周期,可有效降低煤化工企業(yè)生產(chǎn)運(yùn)營成本。

2 氣化細(xì)渣脫水技術(shù)研究開發(fā)應(yīng)用

2.1 氣化細(xì)渣特性及水分賦存特征

通過實(shí)驗(yàn)室專業(yè)分析,可以得到氣化細(xì)渣可分為殘?zhí)己突翌w粒2個(gè)部分,細(xì)渣表面粗糙多孔且物理結(jié)構(gòu)復(fù)雜,至少存在4種碳-灰共存模式:

(1) 間隙水。間隙水即自由水,可以利用外力機(jī)械壓力輕松除去。

(2) 毛細(xì)結(jié)合水。毛細(xì)結(jié)合水是顆粒間的毛細(xì)管束縛的水分,需要較高的機(jī)械作用力和能量才能除去。

(3) 表面吸附水。表面吸附水是覆蓋在顆粒整個(gè)表面,通過表面張力作用吸附的水分,可以用吹風(fēng)法除去。

(4) 內(nèi)部結(jié)合水。內(nèi)部結(jié)合水是最難除去的,需要很高的能量將水分蒸發(fā)才能除去。

氣化細(xì)渣粒徑細(xì)小,氣化細(xì)渣真空濾餅中的水分主要分布在100～5 000 nm大孔區(qū)間內(nèi),細(xì)小的粒徑會(huì)增加脫水過程中水的遷移路徑;氣化細(xì)渣孔隙發(fā)達(dá)且表面粗糙,比表面積大,為水分提供賦存空間,這是影響其脫水過程的重要因素;豐富的石英和C—N(酰胺)鍵為氣化細(xì)渣提供親水位點(diǎn),增加其脫水難度[1-2]。

2.2 過濾+壓濾+加熱吹掃+真空干化脫水技術(shù)

項(xiàng)目采用過濾+壓濾+加熱吹掃+真空干化

脫水技術(shù),結(jié)合真空過濾和板框壓濾的特點(diǎn),能很好地提高氣化細(xì)渣的脫水效果。

2.2.1 加熱吹掃真空技術(shù)

濃縮黑水進(jìn)入隔膜板框式過濾機(jī)初步壓榨后,將物料充分加熱,經(jīng)過高壓空氣進(jìn)行反復(fù)吹掃,將殘留物料、濾液及熱蒸汽吹掃處理,利用負(fù)壓(-80 kPa以下)水的沸點(diǎn)降低原理,實(shí)現(xiàn)固液分離,同時(shí)在物料高溫區(qū)實(shí)施吹掃,加快物料內(nèi)殘留的水蒸氣吹掃干化。

2.2.2 高壓隔膜板框壓濾技術(shù)

在普通板框的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn),將普通板框加工成可以改變外形的隔膜板框。在正常的板框完成物料處理后,通過改變隔膜板框的外形體積,壓縮物料,改變物料體積,進(jìn)一步將固液分離[3-4]。

采用中心進(jìn)料四角排水暗流型壓濾機(jī),通過壓榨水箱,將脫鹽水加熱至95 ℃,由熱水泵送至隔膜板,將濾餅加熱至90 ℃以上,然后通過壓榨水泵擠壓膈膜濾板,將明水壓榨進(jìn)入暗流水管進(jìn)行壓縮空氣吹掃,最后通過真空系統(tǒng)在暗流水管抽真空,負(fù)壓狀態(tài)下水的沸點(diǎn)降低,有效地將濾餅中的含水量進(jìn)一步降低。

高壓隔膜板框壓濾技術(shù)是在板框式壓濾機(jī)壓榨后,加熱抽真空。普通板框式壓濾機(jī)氣化細(xì)渣脫水后濾餅含水質(zhì)量分?jǐn)?shù)在45%～50%,且受高分子絮凝劑影響,容易與濾布黏連,物料脫落困難。通過在板框式壓濾機(jī)脫水后增加壓縮空氣吹掃系統(tǒng),對(duì)濾餅進(jìn)行加熱及抽真空,集過濾、壓濾、加熱吹掃、真空干化為一體,采用低品位熱源,在1臺(tái)設(shè)備上完成過濾、壓榨和干化全過程。隔膜式板框過濾機(jī)脫水的過程中,需要充分考慮濾腔容積、濾餅厚度、壓榨壓力,以及吹掃、真空干化時(shí)間等影響因素,在實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行中摸索運(yùn)行參數(shù),總結(jié)出一套適合氣化細(xì)渣脫水的工藝流程,使氣化細(xì)渣含水質(zhì)量分?jǐn)?shù)降至35%以下。隔膜式板框過濾機(jī)可以將氣化細(xì)渣受高分子絮凝劑影響的表面吸附水及部分內(nèi)部結(jié)合水去除,物料干化,不再與濾布黏連,實(shí)現(xiàn)物料自然脫落。

3 結(jié)語

該項(xiàng)目投用后黑水處理體積流量可達(dá)25 m3/h,經(jīng)脫水后細(xì)渣含水質(zhì)量分?jǐn)?shù)最低可達(dá)到28%,濾液回收至系統(tǒng)循環(huán)利用,濾餅經(jīng)渣車運(yùn)至原料摻燒,完全滿足粉煤鍋爐摻燒需求。