煤泥低溫間接干燥技術(shù)在新河選煤廠的應(yīng)用

韓 峰 汪才飛

（山東能源淄礦集團(tuán)山東博選礦物資源技術(shù)開(kāi)發(fā)有限公司，山東 濟(jì)寧 272000）

新河選煤廠設(shè)計(jì)產(chǎn)能120 萬(wàn)t，采用“無(wú)壓三產(chǎn)品旋流器分選-粗煤泥旋流器分級(jí)濃縮-細(xì)煤泥濃縮壓濾”生產(chǎn)工藝。主要選煤工藝為+60 mm 粒級(jí)煤重介淺槽分選，-60 mm 粒級(jí)煤采用無(wú)壓三產(chǎn)品重介旋流器分選，1～0.25 mm 粗煤泥采用TBS 分選+疊層篩回收，-0.25 mm 煤泥濃縮壓濾、干燥回收。

選煤廠每年產(chǎn)生煤泥近18 萬(wàn)t，堆放于煤場(chǎng)大棚，占地面積大，煤泥粒度細(xì)，粘性高，裝車運(yùn)輸困難，而且存在部分過(guò)干煤泥，容易形成揚(yáng)塵，對(duì)環(huán)保造成壓力。濕煤泥水分高，熱值較低，利用價(jià)值小，經(jīng)濟(jì)效益較低。煤泥作為選煤廠生產(chǎn)運(yùn)行中必不可少的副產(chǎn)品，如何將煤泥最大程度潔凈資源化利用，成為行業(yè)內(nèi)亟待解決的難題。煤泥低溫間接干燥技術(shù)提高了煤泥附加值，將煤泥變廢為寶，可以取得一定的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益[1-2]。

1 煤泥干燥技術(shù)研究現(xiàn)狀

目前選煤廠應(yīng)用的煤泥干燥技術(shù)主要有高溫?zé)煔飧稍锛夹g(shù)和低溫蒸汽干燥技術(shù)。

高溫?zé)煔飧稍锛夹g(shù)通常利用熱風(fēng)爐作為熱源，可產(chǎn)生 500～700 ℃的高溫?zé)煔猓渑c濕煤泥直接接觸，使煤泥中的水分蒸發(fā)，干燥后的煤泥經(jīng)卸料器排出。高溫?zé)煔飧稍锛夹g(shù)熱效率高，單位處理能力大，但同時(shí)存在局部受熱不均導(dǎo)致爆炸的可能性，安全系數(shù)相對(duì)較低[3-4]。

低溫蒸汽干燥技術(shù)利用電廠余熱蒸汽作為傳熱介質(zhì)，通過(guò)蒸汽列管與濕煤泥間接接觸進(jìn)行質(zhì)熱交換，將濕煤泥達(dá)到所控水分。蒸汽溫度一般不超過(guò)250 ℃，減少了煤泥自燃或爆炸的風(fēng)險(xiǎn)，安全性能高。利用電廠蒸汽余熱進(jìn)行干燥，一方面可節(jié)約能源，另一方面換熱后的蒸汽冷凝成水后可循環(huán)利用，資源利用率高[5-6]。

兩種煤泥干燥技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比見(jiàn)表1。

表1 兩種常用煤泥干燥技術(shù)對(duì)比

2 煤泥干燥工藝流程

干燥車間由2 套處理量為23 t/h 的煤泥低溫間接干燥系統(tǒng)組成，入料濕煤泥水分為25%左右，干燥后產(chǎn)品水分在15%以下。主要設(shè)備為回轉(zhuǎn)式蒸汽列管干燥機(jī)，直徑3.2 m，長(zhǎng)28 m，總換熱面積2320 m2，專用于中低水分煤泥的干燥和造粒。

煤泥低溫間接干燥系統(tǒng)主要由上料和給料系統(tǒng)、干燥機(jī)、干煤泥輸送系統(tǒng)和除塵、除濕余熱利用系統(tǒng)組成。來(lái)自電廠的余熱蒸汽與濕煤泥通過(guò)干燥滾筒內(nèi)的蒸汽列管完成質(zhì)熱交換，物料經(jīng)熱交換后達(dá)到所控水分狀態(tài)，尾氣經(jīng)引風(fēng)機(jī)、濕式除塵器兩級(jí)除塵后排入車間循環(huán)水池。煤泥干燥后經(jīng)煤泥收集皮帶運(yùn)輸落地或由去往電廠運(yùn)輸皮帶運(yùn)輸，用于電廠發(fā)電。工藝流程如圖1。

圖1 煤泥低溫間接干燥工藝示意圖

2.1 上料和給料

上料和給料系統(tǒng)主要由煤泥上料輸送機(jī)、接料緩存?zhèn)}、螺旋給料機(jī)等設(shè)備設(shè)施構(gòu)成。壓濾煤泥經(jīng)煤泥轉(zhuǎn)載皮帶和煤泥上料皮帶進(jìn)入接料緩存?zhèn)}，實(shí)現(xiàn)濕煤泥的輸送與緩存，進(jìn)一步經(jīng)溜槽送入給料、喂料裝置，通過(guò)可調(diào)節(jié)的定量喂料機(jī)構(gòu)，將濕煤泥在密閉狀態(tài)下送入干燥機(jī)。

2.2 干燥

干燥主要設(shè)備為回轉(zhuǎn)式蒸汽列管干燥機(jī)（剖面結(jié)構(gòu)如圖2[7]）。干燥機(jī)主要由筒體、托輥、擋輪裝置、傳動(dòng)裝置、出料箱、蒸汽旋轉(zhuǎn)接頭及金屬軟管等組成，干燥機(jī)內(nèi)部具有132 根換熱列管，單臺(tái)設(shè)備總換熱面積可達(dá)1160 m2，主要設(shè)備參數(shù)見(jiàn)表2。

表2 蒸汽列管干燥機(jī)規(guī)格和技術(shù)參數(shù)

圖2 蒸汽列管干燥機(jī)剖面結(jié)構(gòu)示意圖

壓濾煤泥經(jīng)輸送設(shè)備進(jìn)入干燥機(jī)前端，由導(dǎo)料板進(jìn)入回轉(zhuǎn)筒體內(nèi)，物料滑向筒體深處。由于機(jī)體有傾角并作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，使物料呈螺旋狀通過(guò)筒體，并與筒體內(nèi)部蒸汽列管200 ℃熱蒸汽進(jìn)行熱交換，合格物料經(jīng)出料裝置排出，蒸汽的運(yùn)動(dòng)方向與煤泥呈逆向，熱載氣的運(yùn)動(dòng)方向與煤泥也呈逆向。干燥過(guò)程全封閉，實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保、超凈排放。

2.3 干煤泥輸送

干燥后的煤泥經(jīng)干燥機(jī)卸料口進(jìn)入508 煤泥收集皮帶，一方面經(jīng)過(guò)510 產(chǎn)品皮帶可以直接輸送至封閉式煤場(chǎng)大棚，在煤場(chǎng)大棚可實(shí)現(xiàn)干煤泥的儲(chǔ)存和裝車運(yùn)輸工作；另一方面在510 皮帶機(jī)頭加設(shè)分煤器和溜槽，通過(guò)遠(yuǎn)程控制分煤器開(kāi)關(guān)，干煤泥可通過(guò)溜槽運(yùn)送至113 轉(zhuǎn)載皮帶，再經(jīng)地下皮帶直接輸送至電廠。

2.4 除塵、除濕和余熱利用

列管干燥機(jī)筒體內(nèi)通過(guò)負(fù)壓引風(fēng)機(jī)形成微負(fù)壓環(huán)境，煤泥在干燥過(guò)程中蒸發(fā)脫除的水分及揮發(fā)的固體顆粒進(jìn)入尾氣管路，經(jīng)濕式除塵器除塵達(dá)標(biāo)后排放至大氣中，除塵過(guò)程中產(chǎn)生的煤泥水返回至濃縮池進(jìn)行濃縮、壓濾處理。蒸汽在汽室內(nèi)被均勻分配各蒸汽列管內(nèi)，換熱后冷凝水回流人汽室，經(jīng)旋轉(zhuǎn)接頭排出列管干燥機(jī)，收集后返回電廠再次利用。蒸汽中的不凝縮氣體通過(guò)每根列管端部的金屬軟管排至干燥機(jī)入料端的一環(huán)形總管中，由疏水箱排放。

3 運(yùn)行效果

煤泥干燥項(xiàng)目正式運(yùn)行以來(lái)，運(yùn)轉(zhuǎn)情況較好，生產(chǎn)穩(wěn)定性高，故障率較低，小時(shí)處理量最高可達(dá)46 t，干燥后產(chǎn)品水分在15%以下，發(fā)熱量平均增加3.53 MJ/kg。干燥后產(chǎn)品呈球狀，直徑在13～18 mm，有效解決了濕煤泥粘度大、易粘結(jié)、難運(yùn)輸、易污染環(huán)境等難題。

表3 煤泥干燥前后的技術(shù)指標(biāo)

4 經(jīng)濟(jì)效益

以2020 年全年平均運(yùn)行數(shù)據(jù)核算，煤泥干燥系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)效益分析如表4 所示。根據(jù)濕煤泥干燥前后的水分差異進(jìn)行產(chǎn)量計(jì)算，每噸濕煤泥干燥后可得到0.872 t 干煤泥，即干燥產(chǎn)率為87.2%，以每年濕煤泥產(chǎn)量為18 萬(wàn)t 計(jì)算，每年干燥煤泥量為18×87.2%=15.70 萬(wàn)t，每年可創(chuàng)造效益為15.70×106=1 664.2 萬(wàn)元，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。

表4 經(jīng)濟(jì)效益分析表

5 結(jié)語(yǔ)

煤泥低溫間接干燥項(xiàng)目利用電廠余熱進(jìn)行煤泥干燥，有利于資源可持續(xù)利用，提高了能源利用效率，蒸汽溫度低，安全性能高，且干燥成本低。煤泥干燥項(xiàng)目的建設(shè)有效解決了濕煤泥堆放、運(yùn)輸和儲(chǔ)存的環(huán)保難題，具有良好的環(huán)保效益。濕煤泥經(jīng)過(guò)干燥后銷售，每年可增加經(jīng)濟(jì)效益1 664.2 萬(wàn)元。