离心机在煤气化灰水细渣干燥处理中的应用实践
2021-07-14李佐鹏李文虎江莉莎
瞿 磊，李佐鹏，李文虎，江莉莎
（陕西延长中煤榆林能源化工有限公司，陕西 榆林718500）
陕西延长中煤榆林能源化工有限公司（以下简称榆能化）位于陕西省靖边县能化园区，一期项目主要以煤、天然气、渣油为原料生产聚烯烃产品，其中包含180万t/a甲醇、60万t/aDMTO、150万t/a渣油催化裂解（D CC）、4×30万t/a聚烯烃、9万t/aMTBE等8套主装置，整个项目于2014年7月底实现一次性开车成功。二期项目包括192万t/a甲醇、60万t/aMTO装置、30万t/aLDPE/EVA一体化装置、40万t/a PP装置，于2020年12月25日打通全部工艺流程。
榆能化甲醇中心二期气化装置采用多元料浆气化技术，原煤处理量132.4万t/a，主要由料浆制备、气化、灰水处理、变换4部分工序组成，其中灰水处理工序采用卧式离心机代替了一期的真空带式过滤机进行细渣干燥处理，现对离心式过滤机运行情况进行介绍。
1 细渣干燥处理工艺流程
1.1 二期项目离心机工艺
榆能化二期气化装置灰水系统采用离心机进行细渣干燥处理，其工艺流程示意图见图1。气化工段黑水经过闪蒸浓缩后进入澄清槽，为了加速细渣的沉淀，通过絮凝剂泵向其中加入絮凝剂，在絮凝剂的作用下，黑水中细渣快速沉降至澄清槽底部。通过澄清槽中缓慢转动的耙料机将沉淀的细渣推至澄清槽底部出口。澄清槽底部的细渣浆经离心机给料泵抽出，送至离心过滤系统，经细渣离心机进行离心过滤，滤液在滤液槽中收集后，通过滤液泵返回澄清槽循环利用，细渣通过汽车外送至渣场集中处理。
图1 离心机细渣处理工艺流程示意图
1.2 一期项目真空带式过滤机工艺
榆能化一期气化装置灰水系统采用传统的真空带式过滤机进行细渣干燥处理，其工艺流程示意图见图2。气化工段黑水经过闪蒸浓缩后进入澄清槽，为了加速细渣的沉淀，通过絮凝剂泵向其中加入絮凝剂，在絮凝剂的作用下，黑水中细渣快速沉降至澄清槽底部。通过澄清槽中缓慢转动的耙料机将沉淀的细渣推至澄清槽底部出口。澄清槽底部的细渣浆经过滤机给料泵抽出，送至真空带式过滤机进行真空过滤，滤液在滤液槽中收集后，通过滤液泵返回煤浆制备，作为磨煤水回收利用，过滤机冲洗水在冲洗水槽中收集后，经冲洗水泵回送到澄清槽，细渣送出界外处理。由真空泵为带式过滤机提供负压。
图2 真空带式过滤机细渣处理工艺流程示意图
2 离心机运行情况
2.1 离心机基本机构及运行原理
榆能化二期采用的离心机为GEA进口机型，型号为SLUDGEDECANTERPRIME8000，主要由转鼓、螺旋推料器、差速器、驱动电机、润滑装置等几部分组成。离心机工作时，转鼓与螺旋推料器以一定差速同向高速旋转，物料由进料管连续引入输料螺旋内筒，加速后进入转鼓，在离心力场作用下，较重的固相物沉积在转鼓壁上，形成沉渣层。螺旋推料器将沉积的固相物连续不断地推至转鼓锥端，经排渣口排出机外。较轻的液相物则形成内层液环，由转鼓大端溢流口连续溢出转鼓，经出液口排出机外。离心机主要技术参数见表1。
表1 离心机主要技术参数
2.2 离心机运行情况
2020年11月离心机单试完成后，对该设备进行了72 h性能测试。由于二期气化装置尚未投料，通过架设临时管道，将一期澄清槽底部黑水送至离心机进行测试，测试期间离心机运行数据见表2。由表2可知，测试期间离心机运行稳定，各项运行指标均达到设计值。
表2 测试期间离心机运行数据
3 真空带式过滤机与离心机运行对比
榆能化一期灰水处理采用的是国内某公司制造的真空带式过滤机，运行过程中料浆由进料装置均布在向前移动的滤布上，在真空泵的抽滤作用下，滤液穿过滤布和胶带进入真空箱，再从真空箱下部的连接管道进入滤液槽，固相截留在滤布上形成滤饼，滤饼随胶带而移动并被多次洗涤、脱水，然后在滤布转向处脱落。其后，滤布和胶带经过驱动辊分开，分别用水清洗再生，滤布经过纠偏装置调整后，重新回到进料端开始新的作业循环。一期真空带式过滤机与二期离心机主要技术参数及运行情况对比见表3。
由表3可知，离心机和真空带式过滤机均能满足气化装置运行要求，结合气化装置实际运行情况，对比真空带式过滤机，离心机主要有以下优势：
表3 真空带式过滤机与离心机对比
（1）相同处理能力的离心机设备尺寸远小于真空带式过滤机，用地面积及厂房基建投资大幅下降，同时也便于老装置的技术改造。
（2）同等工艺条件下，离心机处理后细渣含水量较真空带式过滤机降低约10%，更加便于细渣的拉运及后期综合利用。
（3）真空带式过滤机运行过程中需要新鲜水作为滤布冲洗水、真空盒密封水、真空泵密封水等，离心机运行时不需要消耗新鲜水，有效降低了装置运行水耗。
（4）真空带式过滤机易损件较多，日常运行维护成本较高，需要定期更换滤布、清洗毛刷、皮带托辊等，离心机不需要频繁维护检修。
（5）真空带式过滤机运行过程中易出现滤布跑偏、打折、负压波动等问题，需要操作人员频繁调整，自动化程度低；离心机则基本实现全自动控制，不需要频繁调整，降低了操作人员劳动强度。
（6）真空带式过滤机为开放式操作环境，厂房内环境污染较为严重，特别是在冬季北方环境温度较低时，厂房内蒸汽弥漫，影响操作人员正常巡检操作。离心机为全封闭式设备，不会造成环境污染，使用后厂房环境有很大改善。
4 结 语
榆能化一期、二期项目灰水处理系统分别采用了传统的真空带式过滤机和离心机进行细渣干燥处理，二者均能够满足煤气化细渣干燥处理要求，两者比较，离心机具有占地小、易操作维护、配套设备少、环境友好等特点，可为现代新型煤化工设备选型和原有设备改造提供借鉴。
