離心機在煤化工行業(yè)上的應(yīng)用報告
行業(yè)動態(tài)
在傳統(tǒng)的煤化工行業(yè)中，離心分離設(shè)備已經(jīng)有了不少應(yīng)用，如煉焦的脫硫、電石渣的分離、煤炭的洗選等。近年來重慶江北機械有限責(zé)任公司（簡稱重慶江北機械）所產(chǎn)生的設(shè)備在煤的氣化、液化，以及煙氣中硫的回收等方面的離心分離應(yīng)用也很廣泛，如：在煤氣化沉降槽黑水的分離中，臥式螺旋卸料沉降離心機（簡稱臥螺離心機）可取代真空帶式過濾機；在煤焦油的分離中，臥螺離心機可取代進口設(shè)備；在氨法煙氣脫硫流程中，雙級活塞氨法煙氣脫硫?qū)C大大提高了易損件的壽命，具有國內(nèi) 水平。
1 臥螺離心機在煤氣化沉降槽黑水中的應(yīng)用
1.1 煤氣化沉降槽黑水處理現(xiàn)狀
煤氣化工藝是生產(chǎn)合成氣產(chǎn)品的主要途徑之一，通過氣化過程將固態(tài)的煤轉(zhuǎn)化成氣態(tài)的合成氣，同時副產(chǎn)蒸汽、焦油、灰渣等副產(chǎn)品。隨著現(xiàn)代煤化工的發(fā)展，氣流床氣化技術(shù)逐漸成為煤氣化技術(shù)的主流，主要分為干煤粉加壓氣化技術(shù)和水煤漿加壓氣化技術(shù)兩種，其中包括HT-L粉煤加壓技術(shù)、Shell干煤粉氣化技術(shù)、GE水煤漿氣化技術(shù)、BGL熔渣氣化技術(shù)、水煤漿水冷壁氣化技術(shù)等。
在氣流床氣化爐中，煤與氣化劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，可以把煤炭轉(zhuǎn)變?yōu)槿剂嫌脷饣蚧ず铣蓺?。氣流床煤氣化灰水處理工藝主要為采用水煤漿和干粉煤為原料的氣化爐工藝，其流程為黑水經(jīng)過2級或3級閃蒸后，采用沉降槽添加絮凝劑進行沉降分離。沉降槽的上層清液進入黑水系統(tǒng)，循環(huán)利用；下層濁液進入過濾分離系統(tǒng)，通過臥螺離心機或真空帶式過濾機分離出濾餅（氣化細(xì)渣）。
1.2 臥螺離心機與過濾機的對比
臥螺離心機具有運行連續(xù)、結(jié)構(gòu)緊湊、占地小、操作維修方便、自動化程度高、全封閉操作等特點，可以減少對周邊環(huán)境的污染，同時降低工人勞動強度，初次調(diào)試成功后可長期穩(wěn)定運行，良好地解決了生產(chǎn)問題，提高了工作效率。
過濾機以物料重力和真空作為推動力，當(dāng)液體通過過濾介質(zhì)時，固體顆粒被截留從而達(dá)到固液分離的效果。過濾機大多存在水耗高、跑漿、濾布磨損更換頻率高的問題，遠(yuǎn)不能滿足當(dāng)前的環(huán)保排放許可證制度和水耗的控制。
國內(nèi)某大型煤氣化裝置一期采用真空帶式過濾機，二期采用臥螺離心機，其參數(shù)對比見下表：
序號 | 項目 | 真空帶式過濾機 | 臥螺離心機 |
1 | 處理體積流量（m3/h） | 80～90 | 30～40 |
2 | 進料含固質(zhì)量分?jǐn)?shù)（%） | 10～30 | 10～30 |
3 | 固相含濕質(zhì)量分?jǐn)?shù)（%） | 55～65 | ≤45 |
4 | 清液含固質(zhì)量濃度（mg/L） | ≤600 | ≤400 |
5 | 占地面積（㎡） | 130 | 15 |
6 | 人員操作 | 勞動強度大 | 24h自動連續(xù)運行 |
7 | 環(huán)境衛(wèi)生 | 敞開式，二次污染嚴(yán)重 | 全密閉操作 |
8 | 功率消耗 | 大 | 小 |
9 | 基建和初次投資 | 大 | 小 |
10 | 自動化程度 | 偏高 | 高，全自動 |
11 | 運行成本（萬元/a） | 約250（濾布更換+沖洗水+電） | 約50（電+少量沖洗水） |
12 | 日常維護 | 濾布更換 | 潤滑 |
13 | 運行可靠性 | 跑偏 | 連續(xù)溫度運行 |
14 | 噪聲/dB | 80～90 | 80～85 |
由上表可以看出，臥螺離心機主要有以下優(yōu)勢：
（1）臥螺離心機濾餅含水率比真空帶式過濾機濾餅含水率更加穩(wěn)定，利用濾餅后工序的運輸，不淌水，干度更高。
（2）臥螺離心機結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積??；真空過濾機廠房大，基建投資大。
（3）臥螺離心機自動化程度高，人員操作強度低。
（4）臥螺離心機易損件比真空帶式過濾機少且日常維護方便簡單。
（5）真空帶式過濾機為敞開式，臥螺離心機為全封閉式，二次污染小，使用后現(xiàn)場環(huán)境變得清潔干燥。
（6）臥螺離心機初次投資成本低，且電耗及沖洗水量相比真空帶式過濾機大幅減少，能耗降低從而節(jié)約成本。
1.3 臥螺離心機的典型應(yīng)用
1.3.1 案例1
中天合創(chuàng)能源有限責(zé)任公司（簡稱中天合創(chuàng)）是集煤炭、煤化工產(chǎn)品和電力生產(chǎn)為一體的特大型煤炭深加工現(xiàn)代化企業(yè)。該公司因煤氣化裝置灰水處理單元技改需要，于2018年8月訂購了2臺LW650型臥螺離心機替代了真空抽濾機用于分離水煤漿氣化沉降槽黑水。
2019年中旬完成了設(shè)備安裝和設(shè)備調(diào)試等各方面工作，并連續(xù)負(fù)荷運行正常，其現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)見下表：
序號 | 項目 | 數(shù)值 |
1 | 進料含固質(zhì)量分?jǐn)?shù)（%） | 10～20 |
2 | 單機處理體積流量（m3/h） | 25～35 |
3 | 脫水后固相含固質(zhì)量分?jǐn)?shù)（%） | 65 |
4 | 出液含固質(zhì)量濃度（mg/L） | 400 |
目前該設(shè)備已在現(xiàn)場連續(xù)運行了1a左右，根據(jù)使用情況來看，該LW650型臥螺離心機在現(xiàn)場使用狀況良好，可以很好地滿足煤化工的煤氣化沉降槽黑水的分離要求，且運行可靠性高，可全天24h無故障運行，較早期真空帶式過濾機的日常維修和維護成本有明顯好轉(zhuǎn)。該臥螺離心機產(chǎn)品技術(shù) 、自動化程度高、分離效果良好；自設(shè)備調(diào)試投入正常生產(chǎn)連續(xù)穩(wěn)定運轉(zhuǎn)以來，較好地滿足了對水煤漿氣化沉降槽黑水的分離要求。
1.3.2 案例2
呼倫貝爾金新化工有限公司（簡稱金新化工）是一家由云南云天化股份有限公司控股、香港金新集團參股的中外合資公司。該公司因5080項目產(chǎn)生的煤氣化沉降槽黑水需要分離處理，于2014年3月訂購2臺LW520型臥螺離心機及其成套設(shè)備。
2015年初完成了設(shè)備安裝和設(shè)備調(diào)試等各方面工作，并連續(xù)滿負(fù)荷運行正常，完成了設(shè)備驗收，現(xiàn)場調(diào)試實測數(shù)據(jù)見下表：
序號 | 項目 | 數(shù)值 |
1 | 進料含固質(zhì)量分?jǐn)?shù)（%） | 23.6～36.0 |
2 | 單機排渣質(zhì)量流量（t/h） | 4～6 |
3 | 脫水后固相含固質(zhì)量分?jǐn)?shù)（%） | 66～70 |
目前該設(shè)備已在現(xiàn)場連續(xù)運行了5a左右，根據(jù)使用情況來看，該LW520型臥螺離心機在現(xiàn)場使用狀況良好，可以很好地滿足煤化工的煤氣沉降槽黑水的分離要求。該臥螺離心機及其成套設(shè)備各方面性能 、適應(yīng)濃度變化大、耐負(fù)荷沖擊能力強、脫水效果好；同時，故障率低、日常維護成本低。
2 臥螺離心機在煤焦油中的應(yīng)用
隨著煤焦油深加工技術(shù)的發(fā)展，不斷提取出高附加值的產(chǎn)品，國內(nèi)煤焦油深加工市場蓬勃發(fā)展。煤焦油是一種黑色或褐色黏稠液體，又稱為煤溚，氣味與萘或芳香烴相似。它是在干餾煤制焦炭和煤氣時的副產(chǎn)物。煤焦油的成分復(fù)雜，主要是酚類、芳香烴和雜環(huán)化合物的混合物。多數(shù)情況下對煤焦油進行專門的分離、提純后再加以利用。
在煤焦油的分離上早期國內(nèi)普遍采用的是進口flottweg兩相和三相Z6系列離心機，其具有分離因數(shù)大和運行可靠等優(yōu)勢；但是隨著國內(nèi)離心機自主研發(fā)水平的不斷創(chuàng)新，目前已基本可替代進口品牌離心機。國內(nèi)離心機分離因數(shù)可達(dá)到3500g（g為重力加速度），設(shè)備全速運行振動在3mm/s以下，可實現(xiàn)設(shè)備長期平穩(wěn)運行。
內(nèi)蒙古海峽能源集團有限公司（簡稱海峽能源）位于內(nèi)蒙古自治區(qū)鄂爾多斯市蘇里格經(jīng)濟開發(fā)區(qū)圖克工業(yè)園項目區(qū)內(nèi)，是一家專業(yè)處理危險廢物的環(huán)保新型企業(yè)。海峽能源因煤焦油分離加工項目需要，于2017年中旬至2020年先后訂購了多臺LW650、LWSX650和LW720臥螺離心機用于煤焦油分離提純。
通過長時間的穩(wěn)定可靠運行，目前設(shè)備在現(xiàn)場使用效果較好。LW650型臥螺離心機出渣含油質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于10%，可實現(xiàn)煤粉的后工序直接使用；LWSX650型臥螺離心機出油含固質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于3%、出油含水質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于2%；LW720型臥螺離心機出油含固質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于3%。各型號臥螺離心機的運行和分離指標(biāo)良好，可以很好地實現(xiàn)煤焦油的分離，且具有自動化程度高、故障率低和日常維護成本低等優(yōu)勢，可替代進口離心機。
