卧螺离心机在煤气化应用中的经济性分析

巴陵石化公司煤化工部 湖南 岳阳 414003

1 概述

壳牌煤气化装置采用的流程是原煤在磨煤与干燥系统中经过研磨和干燥后,通过煤粉加压与输送系统,送进气化炉的煤烧嘴,粉煤在气化炉中与蒸汽、氧气气流发生反应,产生合成气与熔渣。从气化炉顶部出来的合成气被经过湿洗激冷,然后在合成气冷却器中进一步冷却。大部分渣在气化炉底部以熔渣的形式从气化炉出来,在渣水池分散成小玻璃状渣块。合成气所夹带的飞灰在干法脱灰单元中由一个高温高压过滤器去除并通过灰锁斗系统排出,基本不含飞灰的合成气最后进入湿洗单元,在渣池收集的渣通过锁斗系统排放,通过捞渣机与水分离,再经过传送带装车。排放的污水先经过气提脱除硫化氢及其它酸性气体,然后澄清,同时加入絮凝剂,使其固体悬浮物絮凝结合、自然沉淀,沉降至澄清槽底部。上层清液回用,底部灰浆进一步浓缩后,再通过分离设备进一步固液分离后形成滤饼。在灰浆的过滤上,早期采用真空带式过滤机,后通过技改采用卧式螺旋卸料沉降离心机,两者的使用情况如下。

2 真空带式过滤机

2．1 结构与工作原理 真空带式过滤机结构主要由滤带、真空系统、驱动装置、加料装置、滤布调偏装置、滤布洗涤装置和机架等部件组成。它以滤布为过滤介质,料浆由加料器被均布在滤布上,滤盘和滤布同步向前移动,滤布上的料浆在真空吸力的作用下进行抽滤,直到真空盘碰到接近开关限位装置后切断真空为止。此时滤布在主动辊带动下继续以同一速度前移,而真空盘碰到接近开关限位装置后,真空切换阀动作,使滤盘立即释放真空,真空滤盘被返回气缸迅速拖回原始位置,这样周而复始进行真空抽滤过程。滤布上的料浆,经真空抽滤,吸干后利用刮刀装置将其剥离装车。

2．2 运行情况分析 真空带式过滤机主要以滤布为过滤介质,滤布的面积的大小决定了处理能力的大小,设备占地面积较大,基建费用较高,同时其为敞开式设备,存在水气、物料外溢造成周围空气和环境污染,操作环境较差。

日常运行中,絮凝剂会和细小的滤饼颗粒附着于真空过滤机滤布上,造成过滤效果差,滤布使用周期较短,更换滤布的成本较高。因此在使用过程中为更好的保证冲洗效果,延长滤布寿命,采用大量的冲洗水来对滤布进行冲洗,由于冲洗水温度低,不能有效地冲洗滤布,改用冷凝液换热后冲洗。水温调至60－70℃冲洗效果最好 ,改用热水后滤布使用寿命可以延长到30天左右。但滤布装置用水量大,水处理成本高,真空过滤机还存在更换滚筒、轴承频繁,维护频率高,滤布装置为保证正常运行一天维护4次以上,滤液含固率不能达标,经过真空带式过滤机处理后的滤饼含水率超过60%。无法外送到电厂燃煤掺烧,只能废弃处理。

3 卧螺离心机

3．1 结构与工作原理 卧螺离心机为逆流卧式螺旋卸料沉降离心机,卧螺离心机主要是由螺旋推料器、转鼓与液压差速器三个关键部件组成。在主驱动电机带动下进行高速旋转从而形成离心力,由于离心力的作用,物料中密度大的固体颗粒物沉积在转鼓的内壁上,工作时螺旋体通过液压差速器驱动与转鼓作不等速的相对运动,螺旋推料器不断将沉积在转鼓内壁上的固体颗粒物刮下来并从排渣口推出,分离后的清液经过螺旋推料器螺旋内液层通道从转鼓溢流口排出。从而实现固液分离过程。

离心机主要部件有:转鼓、螺旋推料器、主驱动电机、液压差速器系统、外壳、底座、隔振器、连接件及控制系统等。

3．2 运行情况分析 卧螺离心机分离物料的主要部件为高速旋转的转鼓部件,整个转鼓部件被密封在不锈钢机壳中,结构紧凑,占地面积小,物料全部处于封闭空间,操作环境好。

卧螺离心机依靠离心力使滤饼中的固相和液相分离,运行过程中不使用冲洗水,仅在离心机启动和停止的过程中需要少量冲洗水。日常的运行维护中仅需要对离心机轴承定期进行润滑,液压系统的液压油及滤芯进行更换,维护成本较低。

经离心机处理后的的滤饼含水率约50%,满足电厂掺烧的技术要求,平均每天产生约50吨滤饼,滤饼中干固部分含碳60－73%,燃烧值(2000大卡/公斤),通过运输至电厂掺烧,产生的经济效益达到100元/吨。

3．3 离心机结构的优化与改造 针对卧螺离心机运行过程中存在的问题:离心机振动主要来由转鼓外部物料堆积和螺旋推料器磨损引起的转子动平衡失效导致,优化后的离心机转鼓内壁、螺旋推料器端面采用特殊的耐磨陶瓷贴片保护,极大降低了设备的磨损,同时降低了离心机运行振动值,延长了设备的使用寿命。

3．4 运行参数

项目 数据 项目 数据运行功率(KW) 75 滤饼含水率(%) 50%占地面积(m2) 7．7 滤液含固率(%) ≤0．001处理能力(m3/h) 27 冲洗水用量(m3/h) 无

4 两种设备的经济性分析

4．1 运行成本对比

项目 单位 单价(元)真空带式过滤机 卧螺离心机用量(×104)成本(万元)用量(×104)成本(万元)电 千 瓦 时 0．568 45．6 25．90 60 34．00新 鲜 水 吨 1．3 5．76 7．48 0．14 0．18高温冷凝水 吨 138 1．44 198．72 0 0污水处置 吨 6 7．20 43．20 0．14 0．86备 件 / 42．00 15．00合 计 317．31 50．13按1年连续生产330天的耗用量计算。

4．2 产出效益对比

项目 真空带式过滤机(万元/年)卧螺离心机(万元/年) 备注滤饼产生效益 0 165 50吨×100元/吨×330天按1年连续生产330天的产量计算。

5 结论

通过对真空带式过滤机与卧螺离心机的运行效果与成本。的分析,离心机结构紧凑,占地面积小,全封闭式结构,环境污染小,单位处理能力下耗电、耗水更少,更加节能环保由于离心机处理后的滤饼含水率更低,可资源化利用,每年产生的经济效益约480万。离心机具有明显的节能、环保、经济性优势。