气化渣处理新技术应用探讨

宋丽 孙建 蒋东海

摘 要：中国煤炭资源储量占全球21.4%。全球煤炭资源储量合计1.14万亿吨，其中美国以2516亿吨居首位，占比22%;而中国以2440亿吨居第二位，也是仅有的两个超过2000亿吨规模的两个国家之一。我国是产煤大国，也是煤炭消费的大国。煤炭行业是国民经济高速发展的重要基础。随着煤化工的崛起，煤炭的经济附加值也越来越高，但是产生的环境污染问题也越来越大。本文重点讨论微波技术对煤化工产生的气化渣的烘干处理。

关键词：气化;渣处理;新技术

一、气化渣的产生过程

将粉磨好的煤粉和一定量的水及添加剂配制成相应浓度的水煤浆，煤浆由煤浆槽经煤浆加压泵加压后连同空分送来的高压氧通过烧咀进入气化炉，在气化炉中1350～1400℃温度下，煤浆与氧发生反应，生成CO、H₂、CO₂、H₂O和少量CH₄、H₂S等气体。反应完成后，剩余的工业废渣，即为气化渣。气化渣的平均含水量55%，平均烧失量30%。

二、微波烘干技术简介

微波是一种频率在300MHz～300GMHz，其方向和大小随时间作周期性变化的电磁波。这种电磁波不被金属吸收和传导，只能被反射;可以穿透玻璃、陶瓷、塑料等绝缘材料而不会消耗能量，能够被极性分子（如水分子、蛋白质、脂肪、核酸、碳水化合物等）吸收进而转化为热能的显著特征。

三、微波烘干技术在气化渣烘干上的探讨

气化渣含水量高，粒径偏小，烧失量大。传统烘干方法，如火焰、热风、蒸气、电加热等，均为外部加热干燥，物料表面吸收热量后，经热传导，热量渗透至物料内部，随即升温烘干。而微波烘干則完全不同，它是一种内部加热的方法。湿物料处于振荡周期极短的微波高频电场内，其内部的水分子会发生极化并沿着微波电场的方向整齐排列，而后迅速随高频交变电场方向的交互变化而转动，并产生剧烈的碰撞和摩擦（每秒钟可达上亿次），结果一部分微波能转化为分子运动能，并以热量的形式表现出来，使水的温度升高而离开物料，从而使物料得到干燥。也就是说，微波进入物料并被吸收后，其能量在物料电介质内部转换成热能。微波烘干实际是利用电磁波作为加热源、被烘干物料本身为发热体的一种烘干方式。

传统方法烘干气化渣，气化渣在烘干设备内部易结壁，影响回转设备的正常运转;翻转过程中造成很大程度的扬尘需要有效治理;随着水分的减少，气化渣中的残碳容易被引燃，有一定的安全隐患。微波烘干物料之间相对静止，结壁也不影响正常的烘干过程;物料不存在翻转的情况，扬尘产生也相对较小;烘干过程不产生明火，物料从内部开始干燥，烘干温度易控制，烘干效率较高，避免了能量和能源的浪费且安全性较高。

四、常见问题和原因

一般来说，堵渣情况的发生，是体型很大的渣块，出现在V1403以及V1402锥底架桥，并且和碎渣一起留在锥底部， 从而影响着下渣的效果。在气化炉运行参数产生很大的变化时，如渣口压差波动等，极易发生堵渣的问题。基于以往的处理经验来说，是渣屏不断累积结渣，进而产生大的渣块， 脱落后堆积在渣池或者以下部位架桥，影响着下渣的效果。当渣的流动性比较好时，熔融渣会聚集在渣屏位置，受到重力作用的影响，脱落并且形成大块渣。

对于此问题，操作人员可以结合破渣机运行参数，同时结合V1403以及V1402连通时的静压差进行判断，看V1402 是否存在着堵渣的情况;结合V1403的液位变化速度，快速判断V1403是否存在着堵渣的情况。问题处理方法：A.V1402 堵渣。目前，多采取上压法以及下压法，来解决V1402堵渣问题。在具体操作中，利用氮气以及高压补充水，对V1403 压力进行相应的调整，使其小于或者大于气化炉压力，利用压力差，对架桥的渣进行处理。B.V1403堵渣。目前，对于V1403堵渣问题的处理，主要采取的方法为水力破桥以及下压法。其中，水力破桥是利用P3305高压水，在锥底位置破桥;下压法的操作，是经过P3306加部分水，利用氮气系统， 对V1403进行加压处理，利用压力差，进行渣破桥处理。

故障现象：渣排放罐V1403在收渣作业时，主控显示出的V1401液位14LI0001，相比日常运行低3-4%，14FV0004 阀门开度增加。与此同时，P3305回流阀门的开度增加，经过现场检查分析，发现U1400工序各个阀门导淋运行正常， 现场无操作。故障发生时，排渣程序14KS0001处于运行状态，U1400工序各个测量点的参数值正常。为了确保V1401 液位正常，操作人员可先关闭S1403到U1700的排水阀门14XV0023/24/25。因为14FIC0004流量表数值正常显示，所以发现判断此问题的原因，可能原因如下：A.14FV0004阀门位置堵塞;B.14XV0014阀门位置堵塞;C.P3305泵出口压力无法达到运行要求。

故障排查：对上述情况，可先现场排查各个阀门以及P3305泵的运行情况。若P3305泵运行正常，可以结合V1401 液位以及回流阀开度，以及P3305流量大小，进行高压补水管线分析，若现场及中控显示的泵出口压力均过低，可判断是P3305泵出口压力无法达到运行要求导致除渣系统补不上水;若P3305泵出口压力正常，此状态下V1402和V1403连通，14XV0014开启，14XV0013关闭。倘若关闭14XV0014开启14XV0013后发现14FIC0004流量表数值上涨，则可判断14FV0004阀门位置处未堵塞;反之，可判断是14XV0014阀门位置堵塞。究其原因，因为渣水进入14XV0014阀门所处在的管线，受到细渣以及煤泥的影响，使得补水管线被堵死，泵出口流量下降。

此煤气化除渣系统中，14XV0014阀后补水管线，V1403法兰连接水平管线很长，渣极易进入到补水管线，无法冲出。据相关研究结果显示，补水管线高度超过V1403法兰连接位置，能够有效应对此问题，可尝试缩短V1403水平管线。对于V1403堵渣问题的处理，采取14XV0014 高压补充水的方式，能够有效处理。若堵管线问题发生，利用水压无法疏通，而两端高压使得煤渣被压实，则只能采取人工清理的方法，危险性很大。除此之外，极易发生系统停车的情况，因此必须要严格进行操作，并且做好预防处理。

五、结束语

目前我国的微波烘干技术主要应用在食品、药品等轻工业品的烘干干燥上，通过本文对微波烘干技术的简单介绍及气化渣的物料特性描述以及微波对气化渣烘干的探讨，微波烘干技术理论上可以在气化渣烘干上得以应用。

参考文献：

[1]李明.锅炉房湿式除渣系统常见问题及应对措施[J].化工管理，2018（12）：55-56.

[2]宋金荣.Shell煤气化除渣系统常见问题与处理[J].云南化工，2018，45（01）：243-245.

[3]柳建民.降低干除渣系统故障率策略与效果分析[J].内燃机与配件，2018（03）：153-154.