燕子山選煤廠煤泥滾筒干燥系統調整與優(yōu)化實踐

高 明

(大同煤礦集團有限責任公司 生產技術部,山西 大同 037003)

燕子山選煤廠煤泥滾筒干燥系統調整與優(yōu)化實踐

高 明

(大同煤礦集團有限責任公司 生產技術部,山西 大同 037003)

針對燕子山礦煤泥脫水后煤泥水分高、煤泥入料條件不穩(wěn)定、滾筒干燥機使用效果差等問題，在分析煤泥入料量與入料水分對煤泥干燥效果影響的基礎上，通過建立燃燒爐煙氣溫度與煤泥入料條件之間的關系式，得出了燃燒爐煙氣溫度調整策略，從而保證煤泥干燥效果，并取得了良好的經濟效益。

煤泥；滾筒干燥系統；燃燒爐煙氣溫度；煤泥水分

同煤集團燕子山選煤廠是一座設計入選能力為4.5 Mt/a的礦井型選煤廠，始建于1989年，經2009年工藝改造，實際入選能力達到5.0 Mt/a，選煤工藝為：200～50 mm粒級重介淺槽分選，50～1.5 mm粒級有壓兩產品旋流器分選，1.5～0.2 mm粒級螺旋分選機分選，<0.2 mm粒級板框壓濾機直接脫水回收。由于配套礦井燕子山礦石炭系原煤的煤泥含量較大(高達13%)，導致煤泥壓濾脫水后水分較高，不能配入精煤產品。鑒于此種情況，選煤廠于2012年8月增設了煤泥滾筒干燥系統，以有效降低煤泥水分，使其能夠混入精煤產品中，進而提高選煤廠經濟效益，解決煤泥堆放產生的環(huán)保問題[1]。增設的煤泥滾筒干燥系統處理能力為49.5萬t/a，折合小時處理量為92.5 t，設計入料水分為27%～33%，出料水分為16%～22%。但在實際生產中，由于入料煤泥條件不穩(wěn)定，導致滾筒干燥機干燥后出料煤泥水分很不穩(wěn)定：有時水分在25%以上，出現產品結塊現象，導致運輸過程中發(fā)生堵塞事故；有時水分又特別小，從而產生大量粉塵，不符合環(huán)保要求。

1 煤泥滾筒干燥系統生產現狀[2-4]

1.1 主要設備

燕子山選煤廠增設的煤泥滾筒干燥系統核心設備為MGT3624滾筒干燥機，該機處理量為80～100 t/h，滾筒尺寸(直徑×長度 )為 3.6 m×25 m；安裝傾角為 3°。工作時，入料濕煤泥和由鍋爐送來的700～800 ℃的高溫煙氣沿同方向進入滾筒干燥機，物料由揚料板提起并灑落，從而使物料與高溫煙氣直接接觸，均勻混合，并將熱量傳遞給濕物料；高溫煙氣使?jié)裎锪纤鶐制㈦S廢氣排走；水分汽化后的物料則由干燥機下端的排料箱排出，從而實現煤泥脫水的目的[5]。

1.2 干燥工藝流程

煤泥滾筒干燥系統對煤泥的干燥主要是燃料流程、煙氣流程和煤泥流程的混合交叉作用，其核心是精煤燃料燃燒所產生的熱煙氣與入料煤泥在滾筒干燥機的筒體內進行接觸并發(fā)生熱交換的過程，最終煙氣帶走濕煤泥的部分水分，從而達到干燥的目的[6]。具體工藝流程如圖1—圖3所示。

1.3 煤泥干燥效果分析

對燕子山選煤廠干燥車間滾筒干燥機不同入料條件下的幾組入料煤泥與出料煤泥進行取樣、化驗，結果如表1所示。

圖1 燃料流程

圖2 煙氣流程

圖3 煤泥流程

Table 1 Moistures of dried products under varying feed condition %

注：正常生產時，煙氣溫度在720～750 ℃之間。

1.3.1 入料量對干燥效果的影響

由表1中第2、6、8、10組數據可知：當入料煤泥水分在30%～31%之間時，隨入料量的增加，出料煤泥水分有逐漸升高的趨勢，如圖4所示。

圖4 出料煤泥水分變化趨勢圖Fig.4 Trend chart showing variation of moisture of dried product

根據圖4可以看出，在入料煤泥的水分保持不變時，滾筒干燥機出料煤泥水分隨著入料煤泥量的增大而升高，但在入料量未達到90 t/h(干燥機設計能力)時，水分升高趨勢不明顯，超過90 t/h之后，出料煤泥水分升高較快，干燥效果不理想。

1.3.2 入料水分對干燥效果的影響

由表1中第6、7組和第9、10組數據可得煤泥產品水分對比柱狀圖(圖5)。由圖5可明顯看出，當干燥系統的入料煤泥量相差不大時，產品水分均隨原煤水分的增大而增大，在入料量大時尤為明顯。

1.3.3 入料條件波動過大時的干燥效果

當入料煤泥量過小或煤泥水分偏低時，干燥后煤泥呈干粉狀態(tài)，并伴有大量煤塵，對環(huán)保極為不利；反之，當入料煤泥量大或煤泥水分過高時，干燥后煤泥水分仍然很高，混入精煤時會粘結成團，并易造成精煤產品裝運過程中的堵塞。

圖5 干燥煤泥水分對比柱狀圖

2 干燥系統調整

為了應對入料煤泥量不均勻，入料煤泥水分突變對煤泥干燥效果的影響，通過不斷探索與實踐，燕子山選煤廠慢慢摸索出了通過調整滾筒干燥機的技術參數來適應不同情況的解決措施。調整的主要參數有：燃燒爐煙氣溫度(T)、干燥筒體的轉速(N)、引風機出口壓力(P)。干燥機現場使用表明，煙氣溫度是影響煤泥干燥效果的最主要因素，同時調整煙氣溫度也是最容易操作的，因此研究主要集中在煙氣溫度與干燥前后煤泥水分的變化關系上面。

2.1 確定出料煤泥水分(目標值)

鑒于出料煤泥水分過大不易混入精煤儲運，水分過小又會產生粉塵而影響環(huán)保的實際，根據對干燥后的出料煤泥水分化驗數據分析，當干燥后出料煤泥水分(x2)在19%～20%之間時儲運效果最好，可達到適宜狀態(tài)。

統計學處理 采用SPSS 17.0軟件進行分析，離散變量應用百分比描述，連續(xù)變量應用中位數描述，計量資料應用獨立樣本t檢驗，計數資料用卡方檢驗/秩和檢驗。P<0.05為差異有統計學意義。

2.2 燃燒爐煙氣溫度與煤泥入料條件關系的研究

2.2.1 建立關系式

為了在不同煤泥入料條件下得到最佳的出料煤泥水分x2，首先建立入料條件(入料煤泥量Q1、入料水分x1)與燃燒爐煙氣溫度(T)的關系，即T∝△W(煤泥水量損失)。

煤泥干燥前：

W1=x1Q1,G1=(1-x1)Q1；

在煤泥干燥過程中：

T∝△W=W1-W2，

G1=G2=Q1(1-x1)=Q2(1-x2)；

煤泥干燥后：

W2=x2Q2,

x2=W2/(W2+G2) =

(x1Q1-△W)/(Q1-△W)。

△W=Q1(x1-x2)/(1-x2)

式中：Q1、Q2為干燥前后濕煤泥量，t/h；W1、W2為干燥前后濕煤泥水量,t/h；G1、G2為干燥前后干煤泥量, t/h；x1、x2為干燥前后煤泥水分， %。

2.2.2 燃燒爐煙氣溫度調整策略確定

表2 不同鍋爐溫度對應的入料煤泥與出料煤泥指標

根據最小二乘法及線性回歸原理，令T=k△W+T0，可得：

T=24.8△W+435，

進而得出入料條件、調整參數與干燥效果的關系為：

T/24.8=Q1×(x1-x2)/(1-x2) +17.54。

令x1=30%，x2=20%，Q1=90 t/h，則可得T=714 ℃。據此可得出鍋爐溫度調整策略：①當僅當入料量增(減)10 t/h時，需調節(jié)鍋爐溫度T增(減)30 ℃；②當僅當入料水分增(減)1個百分點時，需調節(jié)鍋爐溫度T增(減)27 ℃；③若入料量和水分同時變化，需先求得△W，再確定T值。

3 經濟效益

根據以上調整策略及優(yōu)化控制，燕子山選煤廠滾筒干燥系統取得了良好的干燥效果,干燥后的出料煤泥水分能夠滿足生產需求，可直接配入精煤產品裝車外運，經濟效益、社會效益均佳。

3.1 投入成本

增設煤泥干燥車間一次性投資為1 813萬元；每年生產330 d，干燥系統實際每日處理1 100 t濕煤泥，需燃用80 t精煤，運行及維修成本為2元/t(濕煤泥)，精煤價格按400元/t、濕煤泥價格按50元/t計算，則干燥系統運行第一年的投資與成本為4 756.6萬元。

3.2 收益及利潤

干燥過程按煤泥平衡計算，每日處理1 100 t濕煤泥可大約產生干煤泥(精煤)733 t，則干燥系統運行一年收益為9 675.6萬元。因此增設煤泥干燥系統后，第一年就可回收投資并可獲利潤4 919萬元，之后每年可獲利潤6 732萬元。

4 結語

燕子山選煤廠生產實踐表明，若要保證滾筒干燥機運行中對煤泥具有良好的干燥效果，首先要使煤泥入料量穩(wěn)定、入料煤泥水分適當，并在煤泥入料有波動時及時調整燃燒爐煙氣溫度，從而確保干燥系統達到最佳的使用狀況。干燥后，如煤泥水分滿足要求，可將之混入精煤產品，不僅拓展了煤泥銷路，還可解決煤泥在廠內堆積而造成的環(huán)境污染問題，經濟效益和社會效益俱佳。

[1] 呂國定.煤泥干燥技術在燕子山選煤廠的應用[J]. 煤炭加工與綜合利用,2014(9).

[2] 廖祥國.淺談煤泥滾筒干燥系統在田莊選煤廠的改進實踐[J].煤炭工程,2010(9).

[3] 趙福生, 劉景文, 趙金亮.小青礦煤泥干燥系統改造及應用[J].選煤技術,2011(4).

[4] 李德志,張 鏡.滾筒式煤泥干燥技術在白龍礦選煤廠的應用[J].潔凈煤技術,2007(4).

[5] 李學靜, 劉久燕, 李 富,等.大型滾筒式干燥機及其工藝系統的應用[J].煤質技術,2004(1).

[6] 李學靜.滾筒干燥機干燥煤泥濾餅的實踐[J].選煤技術,1998(1)

Readjustment and optimization of the drum-type coal slime thermal drying system at Yanzishan coal preparation plant

GAO Ming

(Technical Department, Datong Coal mine Group Liability Co., Ltd., Datong, Shanxi 037003, China)

To cope with the problem encountered at the plant, such as high moisture of dewatered product, inconsistency of feed and fluctuation of performance of drying system, an analysis is made of the effect of feed rate and moisture on performance of thermal drying system, and based on the analysis, the relationship between the boiler temperature and dryer feed conditions is finally defined. Though making according readjustment of the boiler temperature, a stable and improved performance of the thermal drying system is ensured. This has brought forth a favorable economic result.

coal slime; drum-type thermal drying system; boiler temperature; moisture of dried product

1001-3571(2016)01-0061-03

TD946.2

B

2016-01-23

10.16447/j.cnki.cpt.2016.01.016

高 明(1987—)，男，黑龍江省哈爾濱市人，工程師，從事煤炭洗選加工技術管理工作。

E-mail：m15135247753@163.com Tel：0352-7868342