翟霆钧

（神华包头煤化工有限责任公司，内蒙古包头 014010）

关于G E水煤浆气化技术优化的探讨

翟霆钧

（神华包头煤化工有限责任公司，内蒙古包头 014010）

根据已经投产的GE水煤浆气化装置生产运行状况遇到的问题，对橡胶水平带式真空过滤机进行分析，提出优化方案。通过分析，认为可将卧式螺旋离心过滤机替换滤布式真空过滤机，以此降低过滤机生产过程中的使用成本及维修工作量。

水煤浆；气化；结构；原理

神华包头煤化工180万t/a煤制烯烃项目采用GE水煤浆气化工艺技术。该工艺主要目的是在一定温度和压力下将水煤浆和氧气在气化炉内充分燃烧反应，产出下游装置需要的合格原料气。整个装置包括水煤浆制备单元、气化单元、渣水处理单元、公用工程单元四部分组成。采用5台DU型橡胶水平带式真空过滤机，两开三备。

龙宇煤化工是河南能源化工集团永煤公司的控股子公司，生产能力主要包括一期年产50万t甲醇、20万t二甲醚和二期年产40万t醋酸、20万t乙二醇项目。一期项目气化技术采用一套日投煤量2 200t级壳牌粉煤加压上行废锅流程气化工艺，采用有两台卧式螺旋离心过滤机，一开一备。二期项目气化技术采用两套日投煤1 240t五环粉煤上行激冷流程气化炉，采用四台卧式螺旋离心过滤机，两开两备。

GE水煤浆气化技术采用下行激冷的方式冷却合成气，产生的粗渣和细灰的比率通常维持在7∶3的范围。壳牌上行粉煤废锅气化流程，合成气从气化炉燃烧室上部出去，经低温合成气激冷后送飞灰过滤器（陶瓷过滤罐）将大部分飞灰过滤掉，后去往文丘里及洗涤塔洗涤。燃烧室的粗渣从下部进入激冷室激冷。由于飞灰过滤器过滤掉大部分细灰，该工艺黑水中细灰含量低，渣灰比保持在7∶3，与水煤浆气化炉相近。

渣水处理单元是GE水煤浆及干煤粉加压输送气化技术中一个重要单元，该单元主要处理气化炉和合成气洗涤塔排放的黑水。排出的黑水经过多级闪蒸、澄清、过滤处理后、做为气化装置的工艺水循环利用。过滤机做为黑水过滤环节一个关键设备，主要用于对沉降槽内添加絮凝剂后的较高浓度黑水进行固液分离，过滤后的滤液回收利用，滤饼送出界区。

1 过滤机结构及原理简介

1.1 DU型橡胶水平带式真空过滤机

DU型橡胶水平带式真空过滤机是一种固液分离设备，在水煤浆气化工艺的渣水处理单元用来处理沉降槽底部含固5%～20%的黑水。此类型过滤机由机架组件、滤布纠偏装置、压布辊、布料装置、立辊、隔板装置、真空装置、滤布洗涤再生装置、橡胶带、滤布、驱动辊组件、从动辊组件、驱动装置、滤饼淋洗装置、滤布张紧装置、卸料装置、各类托辊、排气罩、气水分离器等组成[1]。环形胶水平带主要由电机经减速后的驱动头轮带动连续运行，滤布铺敷在胶带上与之同步运行，胶带与真空盒滑动接触（真空室与胶带间有环形磨擦带并通入水形成水密封），当真空盒接通真空系统时，在胶带上形成真空抽滤区，料浆由布料器均匀地布在滤布上，在真空的作用下，滤液穿过滤布经胶带上的横沟槽汇总并由小孔进入真空室，固体颗粒被截留而形成滤饼，进入真空的液体经气液分离器排出，最终实现固液分离[2]。

1.2 卧式螺旋离心过滤机

卧式螺旋离心式过滤机结构比较复杂，主要由转鼓、螺旋推进器、差速器、溢流挡板、轴承及轴承座、机座、进料和排澄系统、驱动系统、控制系统等组成，其中转鼓、螺旋推进器和差速器是最关键的部件。此类离心式过滤机是一种卧式螺旋卸料、连续操作的沉降设备。离心式过滤机工作原理：转鼓与螺旋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。输料螺旋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，经排液口排出机外。该机能在全速运转下，连续进料、分离、洗涤和卸料。

2 过滤机技术参数及使用情况对比分析

以神华包头煤化工有限责任公司气化装置使用的DU型橡胶水平带式真空过滤机为例，最初配置为3台13m3（有效过滤面积）胶带式真空过滤机，后因处理能力不足增设2台同类型有效过滤面积为36m3的胶带式真空过滤。卧式螺旋离心过滤机以河南龙宇使用的过滤机为例，其一期配置两台卧式螺旋离心过滤机，一开一备。

1）龙宇煤化工一期采用日投煤量2 200t级壳牌粉煤加压上行废锅流程气化工艺，该流程合成气从气化炉燃烧室上部出去，经低温合成气激冷后送飞灰过滤器（陶瓷过滤罐）将大部分飞灰过滤掉，后送文丘里及洗涤塔洗涤。燃烧室的粗渣从下部进入激冷室激冷。工艺产生黑水中渣含量低，渣灰比保持在7∶3的比例范围，与神华包头水煤浆气化炉相近。

在水煤浆气化工艺中真空过滤机固相出料含水量能达到50%～55%，但由于粉煤气化产生的细渣粒度非常细，在使用过程中真空过滤机滤布堵塞严重更换频繁，不能稳定运行，细渣水含量大于65%。卧式螺旋离心过滤机固相出料分为两种情况：第一种情况是在卧螺离心机的进料管线投用一定量的絮凝剂，分离效果能到达48%的含水量（絮凝剂配置浓度万分之二，与物料投用比例为1∶10）；第二种情况不添加絮凝剂，固相出料含水量在55%～60%。

2）一台过滤面积36m2的真空过滤机占地面积约200m2，一台LW650的卧螺离心机的占地面积约为25m2，且安装方便无需混凝土基础。三台卧螺离心机（两开一备）占地面积仅为一台真空过滤机的1/2。

3）单套真空过滤机需使用10t/h的脱盐水，卧螺离心机在正常运行时无需使用冲洗水，如设备出现卡料造成震动较大的情况，工艺将进料切死通水对泵内件进行冲洗。冲洗时离心机继续转动，冲洗结束后切回进料，震动消除即可继续使用。冲洗水用量为3t/h，单次冲洗时间15～20min。如投用絮凝剂每小时耗水5.5t。

4）真空过滤机的滤布寿命比较短，平均寿命在35～40d，一年需更换9次，每床滤布按2万元计。离心过滤机在其螺旋、转股处都安装了耐磨块、耐磨条，耐磨性得到了较好的解决。运行两年时间，只有一次因螺旋键槽损坏返厂维修，有几次轴承温度高维修处理，暂时还没有出现因为磨损严重进行大修或返厂维修的情况，检维修工作量相对较小，偶尔有螺旋黏渣震动增大，有震动监测系统检测。如出现震动较大情况，工艺将进料切死通水对泵内件进行冲洗。冲洗时离心机继续转动，冲洗结束后切回进料，震动消除即可继续使用。如震动依旧存在，则需拆开大盖人工进行内件清理，大盖拆装简易方便。

5）真空过滤机为敞开式结构，若沉降槽底流泵泵送物料温度较高，北方地区冬季过滤机厂房工作现场弥漫着雾气，工作环境较差；卧螺离心机在密闭条件下工作，现场工作环境整洁，使整个细渣过滤单元卫生得到大幅改善。

6）一套真空过滤机含主机额定功率15kW，所用真空泵的额定功率为 115kW，按工业用电每度0.53元计算，单台真空过滤机满负荷运行一天需1 654元，按360d计一年耗电花费 59.5万元；卧螺离心机配有主、辅电机，主电机额定功率90kW，辅电机额定功率45kW。辅电机工作工程中不耗电，主电机之所以配置功率较大是因为卧螺离心机转动惯量大，启动需要功率较大，正常运行中功率稍大一些也能提高对物料浓度、流量等工况波动的适用性。实际消耗功率低于50kW，按两台在线运行一年（360d计）用电量花费约46万元。

3 总结

1）从使用经济性来分析，尽管卧螺离心机需添加适量絮凝剂，但总体运行费用仍低于真空过滤机。因水煤浆气化工艺相较于粉煤气化工艺其细渣粒度较大，在实际运行卧式螺旋离心过滤机时可能不需添加絮凝剂仍能达到预期的脱水效果，这样卧式螺旋离心过滤机年均节省费用约63.1万元。

2）真空过滤机在运行时经常会出现滤布跑偏、胶带跑偏、纠偏系统不工作、分液罐故障等状况，造成检维修工作量较大。卧螺离心机的耐磨材质提高了其耐磨性能，检修次数非常少。且设置在线冲洗功能，处理设备故障更为简便。

3）卧式螺旋离心过滤机固相出料含水率与细渣的粒度有关，细渣粒度越细，水含量会相应的增大。渣的粒度粗细与气化选择的工艺有关，水煤浆气化工艺细渣的粒度较粗，若配置卧式螺旋离心过滤机其固相出料含水率应低于橡胶水平带式真空过滤机，同时低于应用在粉煤气化工艺中的卧式螺旋离心过滤机。

[1] 鲍金源，商志刚，王秉贞.GE水煤浆气化装置黑浆过滤系统技术改造[J].山东化工，2015，44（13）：82-84.

[2] 李蓉，苏德林，黄斌，等.GSP 气化装置过滤机运行问题分析及操作优化[J].广州化工，2016，44（13）：152-154.

[3] 刘振峰，李磊.无螺离心机在煤气化水处理中的试验研究[J].化肥设计，2016，54（4）：5-7.

D i s c u s s i o n o n O p t i mi z a t i o n o f G e C o a l-Wa t e r S l u r r y G a s i f i c a t i o n T e c h n o l o g y

Zhai Ting-jun

According to the problems encountered in the production and operation of GE coal-water slurry gasif i cation plant，the rubber level belt vacuum fi lter is analyzed and the optimization scheme is put forward.Through the analysis，that can be horizontal spiral centrifugal fi lter to replace the fi lter-type vacuum fi lter.In order to reduce the use of fi lter production costs and maintenance work.

coal-water slurry；gasif i cation；structure；principle

TP273

A

1003-6490（2017）08-0016-02

2017-06-09

翟霆钧（1985—），男，内蒙古包头人，助理工程师，主要从事气化操作工作。