WJG-15000型旋翼式干燥機在新景礦選煤廠的應用

張建麗

(陽泉煤業(集團)股份有限公司 新景礦選煤廠，山西 陽泉 045000)

新景礦選煤廠是一座現代化大型礦井型無煙煤選煤廠，設計能力為8.50 Mt/a，選煤工藝為塊煤由淺槽重介分選機分選、末煤由無壓三產品重介質旋流器分選、粗煤泥由螺旋分選機分選的聯合工藝。入選原煤主要為3#、8#、15#無煙煤，其中3#無煙煤具有低中灰、高發熱量、高灰熔點、低磷、低硫(平均硫含量為0.40%)的特點，主要用于生產1#、2#高爐噴吹煤；8#無煙煤具有中灰、高發熱量、高灰熔點、中硫(平均硫含量為1.27%)的特點，主要用于生產4#高爐噴吹煤；15#無煙煤具有中灰、高發熱量、高灰熔點、高硫(平均硫含量為2.87%)的特點，主要用于生產塊炭和電煤。主導產品包括洗中塊、洗小塊、1#噴粉煤、2#噴粉煤、4#噴粉煤、電煤等[1]。

該選煤廠煤泥水處理系統的尾煤主要由板框壓濾機回收，其處理能力為100 t/h，壓濾煤泥水分長期保持在25%左右，且黏度很大。由于煤泥產品的水分高、黏度大，儲裝運性能差，不能與其他產品摻配銷售，只能通過汽車外運，且銷售價格較低。在銷售不暢時煤泥不得不大量露天堆放，而煤泥遇水流失、遇風飛揚，極易污染礦區及周邊環境，環保壓力很大。此外，在冬季煤泥凍結的情況下，汽車外運銷售受到限制，加之堆放場地有限，直接影響正常的選煤生產[2]。

為此，考慮通過干燥提質方式，將煤泥變成粒度≤3 mm的顆粒，并將其水分控制在13%以下[3]，使其由副產品變成能與末煤產品摻配、銷售的產品。這樣既能改善廠內作業環境，又能挖掘煤泥的潛在價值，進而提升企業經濟效益。

1 煤泥特性

由于選煤工藝和原煤特性的共同作用與影響，新景礦選煤廠煤泥具有以下特點：粒度組成偏細，原煤抗碎強度低，次生煤泥量大，洗選過程中極易泥化；原煤外在水分高，一般都在25%左右；煤泥黏度大，且粒度越細黏度越大，當煤泥粒度<0.045 mm時，這種現象尤為顯著；煤泥發熱量中等，一般發熱量約為17.58 MJ/kg。新景礦選煤廠煤泥粒度組成見表1。

表1 新景礦選煤廠煤泥粒度組成

由表1可知：這部分煤泥經過干燥提質后，質量將有較大的提升，具有較高的利用價值，將其烘干后摻入末煤出售，可以產生可觀的經濟效益。

目前，國內外的煤泥干燥技術主要包括高溫干燥、低溫干燥和蒸汽干燥三種，三種技術均通過不同的工藝方法實現[4-6]。經過多方考察，結合現場實際情況，該選煤廠決定采用WJG-15000型旋翼式干燥機對煤泥進行干燥提質處理。

2 WJG-15000型旋翼式干燥機

2.1 結構組成

WJG-15000型旋翼式干燥機主要由基座、進料口、出料口、進風口、出風口、旋翼式攪拌器、閉風出料器等組成[7-9]，結構如圖1所示。

圖1 WJG-15000型旋翼式干燥機結構示意圖

干燥機的機殼兩側分別為進料口和出料口，進料口端布置有螺旋給料器，出料口最下端布置有閉風出料器；機殼上方為進風口和出風口，基座上分別布置有與攪拌器相連的電機，攪拌器的軸之間布置有過渡臺；分隔腔內上方旋轉刮刀的軸與機殼外的電機相連，分隔腔的機殼上方布置有防爆口，機殼側方布置有檢修口。

2.2 工作原理

在干燥機工作時，煤泥先進入緩沖倉，再由給料機均勻、穩定地給入機體內。在干燥機底部兩個相向旋轉的旋翼作用下，煤泥被拋入干燥腔；在引風機的負壓作用下，高溫熱風沿水平方向呈波浪式移動；在氣流和重力的雙重作用下，煤泥在干燥腔內做往復螺旋運動，并與熱風充分接觸、換熱。在煤泥被拋擲的過程中，自身黏性和加熱產生的固聚性被去除，其在干燥腔內得以充分彌散[7]。同時，干燥機的尾端布置有氣流干燥工藝，以強化煤泥與熱風的換熱效果，使尾氣余熱得到充分利用。在氣流作用下，煤泥被強制帶出干燥腔，并在離心式收料器的作用下實現氣固分離。WJG-15000型旋翼式干燥機的工作原理[8-10]如圖2所示。

圖2 WJG-15000旋翼式干燥機工作原理圖

干燥機內部布置有三個工作腔，在第一個工作腔內，煤泥與高溫熱風直接接觸，并迅速升溫至濕球溫度，一般煤泥溫度在75～90 ℃之間，此階段屬于升溫干燥階段；在第二個工作腔內，煤泥的大量水分被蒸發，此階段屬于恒速干燥階段，也是主要干燥階段；在第三個工作腔內，煤泥水分的蒸發速度降低，其溫度開始逐漸上升，此階段屬于降速干燥階段。煤泥被干燥后，出料溫度不超過50 ℃，水分在13%左右。

2.3 技術特點

WJG-15000型旋翼式干燥機具有以下技術特點：

(1)設備結構緊湊，占地面積小，核心換熱設備的體積是同等規格滾筒式干燥機的50%。

(2)采用三圓結構設計，通過旋翼的機械運動強制煤泥彌散，使其在不同干燥腔內都呈流態化懸浮狀，且表面更新頻率高，與熱風充分接觸，煤泥與熱風的傳熱傳質效果好，效率高，能耗低。

(3)能夠實現高溫區絕熱處理，進而減少熱能損失，蒸發1 t水所需的熱量僅為傳統貼壁式干燥設備的50%左右。

(4)采用機械拋擲干燥+氣流接觸干燥方式[8]，具有自動將物料塊團破碎的功能，克服了干燥過程中物料塊團自然流動而不破碎的弊端，干燥產品呈<3 mm顆粒狀。

(5)采用強制負壓出料方式，能夠保證腔內流體的負壓強度和較低的氧氣濃度，防止過干粉塵在腔內產生和集聚，進而有效杜絕可燃氣體和粉塵在腔內燃燒、爆炸的可能。

2.4 技術參數

新景礦選煤廠WJG-15000型旋翼式干燥機主要技術參數[9-10]如下：

參數

數值

外形尺寸/(mm×mm×mm)

7 700×3 200×5 500

入料水分(全水分)/%

25

產品水分(全水分)/%

≤13

處理能力/(t·h-1)

100

產品粒度/mm

<3

3 應用效果

3.1 煤泥質量

WJG-15000型旋翼式干燥機在新景礦選煤廠投入運行后，煤泥干燥提質效果良好。煤泥干燥前后的統計數據見表2。

表2 煤泥干燥前后的統計數據

由表2可知：煤泥經過干燥提質后，水分由25%～30%降到9%～13%，平均水分為11.19%，發熱量由15.89～17.14 MJ/kg提高到19.24～20.91 MJ/kg，平均發熱量為19.95 MJ/kg，干燥提質效果明顯。

3.2 經濟效益

在WJG-15000型旋翼式干燥機投入運行后，噸煤泥的瓦斯消耗量為47.11 m3，瓦斯價格為0.75元/m3，折算后干燥1 t煤泥的瓦斯成本為31.27元；其他成本包括材料、薪酬、電力、折舊等，合計20.89元；綜合計算，煤泥干燥成本為52.16元/t。

根據測算，濕煤泥變為干煤泥的烘干轉化率為88%。按照2018年1—6月的市場情況，末煤銷售價格為456.80元/t，煤泥銷售價格為203.83元/t，煤泥干燥后按照末煤價格售價，價差為252.97元/t；拋除水分損失和烘干成本120元/t，凈價差為132.97元/t。按照每年烘干煤泥40萬t計算，每年的銷售收入增加5 318.80萬元，經濟效益十分可觀。

4 結語

WJG-15000型旋翼式干燥機在新景礦選煤廠運行近兩年，煤泥干燥效果良好，達到設計指標要求，不但實現了尾煤全部回收作為優良資源再利用的目標，而且達到了洗水零排放的目的，企業環保工作再上新臺階。

但從WJG-15000型旋翼式干燥機開始運行至今，由于瓦斯供應一直達不到設計要求(瓦斯流量在2 300～3 000 m3/h之間，瓦斯壓力在20～40 kPa之間)，甚至因供應量過小而停車，導致煤泥干燥作業無法正常進行。因此，在后續生產中需要考慮熱源來源的多樣性，以保證煤泥干燥作業順利進行。