氣化渣處理新技術(shù)應(yīng)用探討

宋麗 孫建 蔣東海

摘 要：中國(guó)煤炭資源儲(chǔ)量占全球21.4%。全球煤炭資源儲(chǔ)量合計(jì)1.14萬(wàn)億噸，其中美國(guó)以2516億噸居首位，占比22%;而中國(guó)以2440億噸居第二位，也是僅有的兩個(gè)超過(guò)2000億噸規(guī)模的兩個(gè)國(guó)家之一。我國(guó)是產(chǎn)煤大國(guó)，也是煤炭消費(fèi)的大國(guó)。煤炭行業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的重要基礎(chǔ)。隨著煤化工的崛起，煤炭的經(jīng)濟(jì)附加值也越來(lái)越高，但是產(chǎn)生的環(huán)境污染問(wèn)題也越來(lái)越大。本文重點(diǎn)討論微波技術(shù)對(duì)煤化工產(chǎn)生的氣化渣的烘干處理。

關(guān)鍵詞：氣化;渣處理;新技術(shù)

一、氣化渣的產(chǎn)生過(guò)程

將粉磨好的煤粉和一定量的水及添加劑配制成相應(yīng)濃度的水煤漿，煤漿由煤漿槽經(jīng)煤漿加壓泵加壓后連同空分送來(lái)的高壓氧通過(guò)燒咀進(jìn)入氣化爐，在氣化爐中1350～1400℃溫度下，煤漿與氧發(fā)生反應(yīng)，生成CO、H₂、CO₂、H₂O和少量CH₄、H₂S等氣體。反應(yīng)完成后，剩余的工業(yè)廢渣，即為氣化渣。氣化渣的平均含水量55%，平均燒失量30%。

二、微波烘干技術(shù)簡(jiǎn)介

微波是一種頻率在300MHz～300GMHz，其方向和大小隨時(shí)間作周期性變化的電磁波。這種電磁波不被金屬吸收和傳導(dǎo)，只能被反射;可以穿透玻璃、陶瓷、塑料等絕緣材料而不會(huì)消耗能量，能夠被極性分子（如水分子、蛋白質(zhì)、脂肪、核酸、碳水化合物等）吸收進(jìn)而轉(zhuǎn)化為熱能的顯著特征。

三、微波烘干技術(shù)在氣化渣烘干上的探討

氣化渣含水量高，粒徑偏小，燒失量大。傳統(tǒng)烘干方法，如火焰、熱風(fēng)、蒸氣、電加熱等，均為外部加熱干燥，物料表面吸收熱量后，經(jīng)熱傳導(dǎo)，熱量滲透至物料內(nèi)部，隨即升溫烘干。而微波烘干則完全不同，它是一種內(nèi)部加熱的方法。濕物料處于振蕩周期極短的微波高頻電場(chǎng)內(nèi)，其內(nèi)部的水分子會(huì)發(fā)生極化并沿著微波電場(chǎng)的方向整齊排列，而后迅速隨高頻交變電場(chǎng)方向的交互變化而轉(zhuǎn)動(dòng)，并產(chǎn)生劇烈的碰撞和摩擦（每秒鐘可達(dá)上億次），結(jié)果一部分微波能轉(zhuǎn)化為分子運(yùn)動(dòng)能，并以熱量的形式表現(xiàn)出來(lái)，使水的溫度升高而離開(kāi)物料，從而使物料得到干燥。也就是說(shuō)，微波進(jìn)入物料并被吸收后，其能量在物料電介質(zhì)內(nèi)部轉(zhuǎn)換成熱能。微波烘干實(shí)際是利用電磁波作為加熱源、被烘干物料本身為發(fā)熱體的一種烘干方式。

傳統(tǒng)方法烘干氣化渣，氣化渣在烘干設(shè)備內(nèi)部易結(jié)壁，影響回轉(zhuǎn)設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn);翻轉(zhuǎn)過(guò)程中造成很大程度的揚(yáng)塵需要有效治理;隨著水分的減少，氣化渣中的殘?zhí)既菀妆灰?，有一定的安全隱患。微波烘干物料之間相對(duì)靜止，結(jié)壁也不影響正常的烘干過(guò)程;物料不存在翻轉(zhuǎn)的情況，揚(yáng)塵產(chǎn)生也相對(duì)較小;烘干過(guò)程不產(chǎn)生明火，物料從內(nèi)部開(kāi)始干燥，烘干溫度易控制，烘干效率較高，避免了能量和能源的浪費(fèi)且安全性較高。

四、常見(jiàn)問(wèn)題和原因

一般來(lái)說(shuō)，堵渣情況的發(fā)生，是體型很大的渣塊，出現(xiàn)在V1403以及V1402錐底架橋，并且和碎渣一起留在錐底部， 從而影響著下渣的效果。在氣化爐運(yùn)行參數(shù)產(chǎn)生很大的變化時(shí)，如渣口壓差波動(dòng)等，極易發(fā)生堵渣的問(wèn)題。基于以往的處理經(jīng)驗(yàn)來(lái)說(shuō)，是渣屏不斷累積結(jié)渣，進(jìn)而產(chǎn)生大的渣塊， 脫落后堆積在渣池或者以下部位架橋，影響著下渣的效果。當(dāng)渣的流動(dòng)性比較好時(shí)，熔融渣會(huì)聚集在渣屏位置，受到重力作用的影響，脫落并且形成大塊渣。

對(duì)于此問(wèn)題，操作人員可以結(jié)合破渣機(jī)運(yùn)行參數(shù)，同時(shí)結(jié)合V1403以及V1402連通時(shí)的靜壓差進(jìn)行判斷，看V1402 是否存在著堵渣的情況;結(jié)合V1403的液位變化速度，快速判斷V1403是否存在著堵渣的情況。問(wèn)題處理方法：A.V1402 堵渣。目前，多采取上壓法以及下壓法，來(lái)解決V1402堵渣問(wèn)題。在具體操作中，利用氮?dú)庖约案邏貉a(bǔ)充水，對(duì)V1403 壓力進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，使其小于或者大于氣化爐壓力，利用壓力差，對(duì)架橋的渣進(jìn)行處理。B.V1403堵渣。目前，對(duì)于V1403堵渣問(wèn)題的處理，主要采取的方法為水力破橋以及下壓法。其中，水力破橋是利用P3305高壓水，在錐底位置破橋;下壓法的操作，是經(jīng)過(guò)P3306加部分水，利用氮?dú)庀到y(tǒng)， 對(duì)V1403進(jìn)行加壓處理，利用壓力差，進(jìn)行渣破橋處理。

故障現(xiàn)象：渣排放罐V1403在收渣作業(yè)時(shí)，主控顯示出的V1401液位14LI0001，相比日常運(yùn)行低3-4%，14FV0004 閥門(mén)開(kāi)度增加。與此同時(shí)，P3305回流閥門(mén)的開(kāi)度增加，經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)檢查分析，發(fā)現(xiàn)U1400工序各個(gè)閥門(mén)導(dǎo)淋運(yùn)行正常， 現(xiàn)場(chǎng)無(wú)操作。故障發(fā)生時(shí)，排渣程序14KS0001處于運(yùn)行狀態(tài)，U1400工序各個(gè)測(cè)量點(diǎn)的參數(shù)值正常。為了確保V1401 液位正常，操作人員可先關(guān)閉S1403到U1700的排水閥門(mén)14XV0023/24/25。因?yàn)?4FIC0004流量表數(shù)值正常顯示，所以發(fā)現(xiàn)判斷此問(wèn)題的原因，可能原因如下：A.14FV0004閥門(mén)位置堵塞;B.14XV0014閥門(mén)位置堵塞;C.P3305泵出口壓力無(wú)法達(dá)到運(yùn)行要求。

故障排查：對(duì)上述情況，可先現(xiàn)場(chǎng)排查各個(gè)閥門(mén)以及P3305泵的運(yùn)行情況。若P3305泵運(yùn)行正常，可以結(jié)合V1401 液位以及回流閥開(kāi)度，以及P3305流量大小，進(jìn)行高壓補(bǔ)水管線分析，若現(xiàn)場(chǎng)及中控顯示的泵出口壓力均過(guò)低，可判斷是P3305泵出口壓力無(wú)法達(dá)到運(yùn)行要求導(dǎo)致除渣系統(tǒng)補(bǔ)不上水;若P3305泵出口壓力正常，此狀態(tài)下V1402和V1403連通，14XV0014開(kāi)啟，14XV0013關(guān)閉。倘若關(guān)閉14XV0014開(kāi)啟14XV0013后發(fā)現(xiàn)14FIC0004流量表數(shù)值上漲，則可判斷14FV0004閥門(mén)位置處未堵塞;反之，可判斷是14XV0014閥門(mén)位置堵塞。究其原因，因?yàn)樵M(jìn)入14XV0014閥門(mén)所處在的管線，受到細(xì)渣以及煤泥的影響，使得補(bǔ)水管線被堵死，泵出口流量下降。

此煤氣化除渣系統(tǒng)中，14XV0014閥后補(bǔ)水管線，V1403法蘭連接水平管線很長(zhǎng)，渣極易進(jìn)入到補(bǔ)水管線，無(wú)法沖出。據(jù)相關(guān)研究結(jié)果顯示，補(bǔ)水管線高度超過(guò)V1403法蘭連接位置，能夠有效應(yīng)對(duì)此問(wèn)題，可嘗試縮短V1403水平管線。對(duì)于V1403堵渣問(wèn)題的處理，采取14XV0014 高壓補(bǔ)充水的方式，能夠有效處理。若堵管線問(wèn)題發(fā)生，利用水壓無(wú)法疏通，而兩端高壓使得煤渣被壓實(shí)，則只能采取人工清理的方法，危險(xiǎn)性很大。除此之外，極易發(fā)生系統(tǒng)停車的情況，因此必須要嚴(yán)格進(jìn)行操作，并且做好預(yù)防處理。

五、結(jié)束語(yǔ)

目前我國(guó)的微波烘干技術(shù)主要應(yīng)用在食品、藥品等輕工業(yè)品的烘干干燥上，通過(guò)本文對(duì)微波烘干技術(shù)的簡(jiǎn)單介紹及氣化渣的物料特性描述以及微波對(duì)氣化渣烘干的探討，微波烘干技術(shù)理論上可以在氣化渣烘干上得以應(yīng)用。

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