振动筛在煤气化粗渣脱水技术中的应用

高鹏程，李 刚，唐复兴，李显辉

(新疆天业汇合新材料有限公司，新疆石河子 832000)

1 煤气化粗渣的产生与处理现状

近年来，随着煤化工的发展，煤气化技术日趋成熟，三废处理技术也在逐渐完善。目前，废水多级闪蒸处理技术已然成熟，实现了热量回收、水资源重复利用、环保零排放。固废处理现状并不理想，其中制约煤气化固废再利用发展的主要因素有煤渣产量大、含水率高，以及再利用技术不成熟等。煤气化固废主要为粗渣和细渣，新疆天业汇合新材料有限公司采用合成气联产蒸汽气化炉，其粗渣产量为气化炉原煤用量的25%左右，细渣产量为气化炉原煤用量的19%左右。水煤浆加压气化技术采用液态排渣水冷技术，其优点是可以利用水为载体回收粗渣热量，并将粗渣温度降到60 ℃以下，缺点是渣随水走，给粗渣干燥技术提出更高的要求。

煤气化产生的粗渣从气化炉底部连续不断地排入锁斗，再由锁斗系统间歇式地排放进入渣仓，最后由捞渣机捞出后进行干燥，干燥后的粗渣供给锅炉进行再利用(见图1)。

图1 粗渣流程

目前，粗渣的干燥主要有晾晒和机械脱水2种。晾晒干燥的缺点明显，其占地面积大，运输过程流水明显。机械脱水干燥则以振动筛和离心机应用为主，可以降低粗渣含水，解决运输难题，提高粗渣的再利用效率。

2 粗渣脱水工艺设备的选择

2.1 粗渣特性

新疆天业汇合新材料有限公司气化炉3开1备，粗渣产量约为90 t/h，疏水性强，易脱水。粗渣是高温高压烧结的产物，颗粒硬度大，对设备耐磨性要求高。渣水呈碱性，富含硫、氯，要求设备有较好的耐腐蚀性。粗渣粒度分布见表1。

表1 粗渣粒度分布

2.2 振动筛的结构特点

振动筛主要用于不同大小颗粒物料的分类，其装置体积小，结构简单，稳定可靠，装配容易；振动筛单位面积处理能力大，能耗低，专业的设计适合长时间连续运行；筛体采用整体铆接结构，坚固牢靠，经久耐用。

根据粗渣特性和振动筛的特点，将振动筛简单高效地应用于粗渣脱水，利用激振力破坏颗粒表面水张力的原理进行脱水。负角度设计的筛面爬坡脱水，脱水效果更佳；筛板采用模块化组装设计，更换方便，材质可选范围广；集水槽采用强力有效的反冲洗装置，V形结构设计有利于灰水集中回收和保持良好的冲洗效果；由于激振力的作用，筛孔堵渣现象可以得到有效缓解，保证设备能够长时间连续运行。

3 振动筛的原理及组成

3.1 设备机构及原理

振动筛由驱动电机、激振器、箱体、筛板、减震器、集水槽等部件组成(见图2)，是利用振子激振所产生的往复旋型振动而工作的。在激振力的作用下，箱体和筛板一起做往复直线运动，物料在筛板上被抛起跳跃向前做直线运动。在激振力的作用下，粗渣颗粒表面水的张力被改变，水与粗渣相互分离，水通过筛板细孔流下进入集水槽回收利用，粗渣则继续向前运动，直到水分被脱除。干燥后的粗渣进入下料槽经过输送带装车[1]。

图2 振动筛结构

振动筛采用分体设计，集水槽固定在底座上，槽内安装有冲洗水，防止透过筛孔的细微颗粒在集水槽沉积堵塞回收水管道。筛板固定安装在箱体底部，激振器和箱体通过减震弹簧安装在底座上，有效降低激振力对底座稳定性的影响。在振动筛的出口安装有布料器，可以有效控制筛板上物料的厚度，并保证均匀布料，以达到最佳的脱水效果[2]。

3.2 关键部件及作用

激振器是振动筛激振力的来源，电机通过皮带带动偏心块转动，2组偏心块产生的离心力正向相互叠加，反向抵消，形成单一的沿振动方向的激振力，使箱体做往复直线运动。

筛板是振动筛的重要组成部分，起到固液分离的作用，物料在筛板上跳跃式向前运动，因此筛板需要足够耐磨、耐腐蚀，同时在高开孔率的要求下具有较高的强度，以支撑较高负荷下的物料质量。

布料器(见图3)安装在振动筛出口筛板上，具有一定的高度，可以保证物料在筛板上均匀布置的同时，也起到一定的阻碍作用，保证了筛板物料的厚度和停留时间，以达到更加充分的脱水效果。

图3 布料器结构

集水槽及冲洗水系统是保证装置连续运行的关键，分离出来的灰水和透过筛孔的细微颗粒在集水槽被收集，再由冲洗水进行清洗回收至渣仓。冲洗水是保证回收水管线畅通的关键，可采用低灰分的回用水，压力不得低于0.8 MPa。

减震器可以有效减小激振力向底座传递，采用橡胶减震弹簧支撑的组合形式，利用橡胶阻尼性能，减轻底座振动，减小功耗损失，降低环境噪声，防止平台、栏杆等部位出现应力破坏[3]。

4 脱水效果

粗渣由捞渣机从渣仓的灰水中捞出，经过振动筛脱水后含水质量分数维持在45%以内，基本能够满足生产要求(见表2)。影响振动筛脱水效果的因素主要有：物料的粒径、湿度、黏性，颗粒的形状，振动筛的参数。在粗渣脱水应用中，物料较高的含水率和较大的黏性是影响脱水效果的主要因素，物料在筛网上容易成团，水分难以脱除，导致物料脱水不够彻底。另外由于物料颗粒的粒度分布较广，容易出现筛网堵塞的现象[4]。

表2 振动筛出口粗渣含水质量分数 %

5 维护保养及注意事项

共振是造成振动设备破坏的主要原因，使用过程中应按时检查设备振动情况，及时调整激振频率，防止共振现象发生。发现异常声响或其他不正常情况时，应及时停车检查。

润滑是动设备保养的关键，应按时间要求进行油位检查，保证设备在最优工况下工作。

为保证振动筛长周期稳定运行，使用过程中需要注意以下几点：

(1)振动筛尽量避免带料启停，启动前清理筛板上及设备周围杂物，停运前先将筛板物料排干净。

(2)定期检查物料在筛板上的分布情况，做到均匀布料，防止偏流成团现象，影响脱水效果.

(3)为确保脱水效果良好，根据实际情况调节布料器的高度和齿密度，保证物料在筛板上为分散状态。

(4)采用灰水作为冲洗水时，应定期检查水质及压力情况，保证较低的含灰量，以防止冲洗水喷嘴被堵塞，影响冲洗效果。

(5)高频率的振动容易造成底座、支撑连接处出现脱焊损坏现象，因此减震器是影响设备寿命的关键部件，应做好维护保养。

6 存在的问题

从占地面积、综合能耗等多方面综合考虑，振动筛是目前煤气化粗渣脱水最理想的设备，但仍存在以下问题：

(1)粗渣是煤在高温高压环境下的烧结产物，硬度高，对设备的耐磨性有很高的要求，尤其是筛板和下料槽，容易出现磨穿现象，筛板更换频率高。

(2)脱水效果不够理想，脱水后粗渣含水质量分数在43%左右，在运输过程中有流水现象，同时较高的含水率也影响粗渣再利用价值。

(3)收集的灰水以常压自流进入渣仓，如果筛板破损，粗渣进入集水槽极易出现管道堵塞现象。

7 结语

振动筛在煤气化粗渣脱水中的成功应用，发挥了其处理能力大、连续性强、占地面积小、稳定性强等一系列优点。处理后的粗渣含水质量分数降至45%以内，可以满足正常生产的需要。虽然存在脱水不够彻底的短板，但是仍是目前煤气化粗渣脱水最理想的设备。若要探究粗渣再利用价值，初步脱水后的粗渣还需要进一步干燥。