燕子山選煤廠煤泥滾筒干燥系統(tǒng)調(diào)整與優(yōu)化實(shí)踐

高 明

(大同煤礦集團(tuán)有限責(zé)任公司 生產(chǎn)技術(shù)部,山西 大同 037003)

燕子山選煤廠煤泥滾筒干燥系統(tǒng)調(diào)整與優(yōu)化實(shí)踐

高 明

(大同煤礦集團(tuán)有限責(zé)任公司 生產(chǎn)技術(shù)部,山西 大同 037003)

針對(duì)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(jī)使用效果差等問(wèn)題，在分析煤泥入料量與入料水分對(duì)煤泥干燥效果影響的基礎(chǔ)上，通過(guò)建立燃燒爐煙氣溫度與煤泥入料條件之間的關(guān)系式，得出了燃燒爐煙氣溫度調(diào)整策略，從而保證煤泥干燥效果，并取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

煤泥；滾筒干燥系統(tǒng)；燃燒爐煙氣溫度；煤泥水分

同煤集團(tuán)燕子山選煤廠是一座設(shè)計(jì)入選能力為4.5 Mt/a的礦井型選煤廠，始建于1989年，經(jīng)2009年工藝改造，實(shí)際入選能力達(dá)到5.0 Mt/a，選煤工藝為：200～50 mm粒級(jí)重介淺槽分選，50～1.5 mm粒級(jí)有壓兩產(chǎn)品旋流器分選，1.5～0.2 mm粒級(jí)螺旋分選機(jī)分選，<0.2 mm粒級(jí)板框壓濾機(jī)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(dá)13%)，導(dǎo)致煤泥壓濾脫水后水分較高，不能配入精煤產(chǎn)品。鑒于此種情況，選煤廠于2012年8月增設(shè)了煤泥滾筒干燥系統(tǒng)，以有效降低煤泥水分，使其能夠混入精煤產(chǎn)品中，進(jìn)而提高選煤廠經(jīng)濟(jì)效益，解決煤泥堆放產(chǎn)生的環(huán)保問(wèn)題[1]。增設(shè)的煤泥滾筒干燥系統(tǒng)處理能力為49.5萬(wàn)t/a，折合小時(shí)處理量為92.5 t，設(shè)計(jì)入料水分為27%～33%，出料水分為16%～22%。但在實(shí)際生產(chǎn)中，由于入料煤泥條件不穩(wěn)定，導(dǎo)致滾筒干燥機(jī)干燥后出料煤泥水分很不穩(wěn)定：有時(shí)水分在25%以上，出現(xiàn)產(chǎn)品結(jié)塊現(xiàn)象，導(dǎo)致運(yùn)輸過(guò)程中發(fā)生堵塞事故；有時(shí)水分又特別小，從而產(chǎn)生大量粉塵，不符合環(huán)保要求。

1 煤泥滾筒干燥系統(tǒng)生產(chǎn)現(xiàn)狀[2-4]

1.1 主要設(shè)備

燕子山選煤廠增設(shè)的煤泥滾筒干燥系統(tǒng)核心設(shè)備為MGT3624滾筒干燥機(jī)，該機(jī)處理量為80～100 t/h，滾筒尺寸(直徑×長(zhǎng)度 )為 3.6 m×25 m；安裝傾角為 3°。工作時(shí)，入料濕煤泥和由鍋爐送來(lái)的700～800 ℃的高溫?zé)煔庋赝较蜻M(jìn)入滾筒干燥機(jī)，物料由揚(yáng)料板提起并灑落，從而使物料與高溫?zé)煔庵苯咏佑|，均勻混合，并將熱量傳遞給濕物料；高溫?zé)煔馐節(jié)裎锪纤鶐制?，并隨廢氣排走；水分汽化后的物料則由干燥機(jī)下端的排料箱排出，從而實(shí)現(xiàn)煤泥脫水的目的[5]。

1.2 干燥工藝流程

煤泥滾筒干燥系統(tǒng)對(duì)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(chǎn)生的熱煙氣與入料煤泥在滾筒干燥機(jī)的筒體內(nèi)進(jìn)行接觸并發(fā)生熱交換的過(guò)程，最終煙氣帶走濕煤泥的部分水分，從而達(dá)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(duì)燕子山選煤廠干燥車(chē)間滾筒干燥機(jī)不同入料條件下的幾組入料煤泥與出料煤泥進(jìn)行取樣、化驗(yàn)，結(jié)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(chǎn)時(shí)，煙氣溫度在720～750 ℃之間。

1.3.1 入料量對(duì)干燥效果的影響

由表1中第2、6、8、10組數(shù)據(jù)可知：當(dāng)入料煤泥水分在30%～31%之間時(shí)，隨入料量的增加，出料煤泥水分有逐漸升高的趨勢(shì)，如圖4所示。

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

根據(jù)圖4可以看出，在入料煤泥的水分保持不變時(shí)，滾筒干燥機(jī)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(dá)到90 t/h(干燥機(jī)設(shè)計(jì)能力)時(shí)，水分升高趨勢(shì)不明顯，超過(guò)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(duì)干燥效果的影響

由表1中第6、7組和第9、10組數(shù)據(jù)可得煤泥產(chǎn)品水分對(duì)比柱狀圖(圖5)。由圖5可明顯看出，當(dāng)干燥系統(tǒng)的入料煤泥量相差不大時(shí)，產(chǎn)品水分均隨原煤水分的增大而增大，在入料量大時(shí)尤為明顯。

1.3.3 入料條件波動(dòng)過(guò)大時(shí)的干燥效果

當(dāng)入料煤泥量過(guò)小或煤泥水分偏低時(shí)，干燥后煤泥呈干粉狀態(tài)，并伴有大量煤塵，對(duì)環(huán)保極為不利；反之，當(dāng)入料煤泥量大或煤泥水分過(guò)高時(shí)，干燥后煤泥水分仍然很高，混入精煤時(shí)會(huì)粘結(jié)成團(tuán)，并易造成精煤產(chǎn)品裝運(yùn)過(guò)程中的堵塞。

圖5 干燥煤泥水分對(duì)比柱狀圖

2 干燥系統(tǒng)調(diào)整

為了應(yīng)對(duì)入料煤泥量不均勻，入料煤泥水分突變對(duì)煤泥干燥效果的影響，通過(guò)不斷探索與實(shí)踐，燕子山選煤廠慢慢摸索出了通過(guò)調(diào)整滾筒干燥機(jī)的技術(shù)參數(shù)來(lái)適應(yīng)不同情況的解決措施。調(diào)整的主要參數(shù)有：燃燒爐煙氣溫度(T)、干燥筒體的轉(zhuǎn)速(N)、引風(fēng)機(jī)出口壓力(P)。干燥機(jī)現(xiàn)場(chǎng)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(shí)調(diào)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(guān)系上面。

2.1 確定出料煤泥水分(目標(biāo)值)

鑒于出料煤泥水分過(guò)大不易混入精煤儲(chǔ)運(yùn)，水分過(guò)小又會(huì)產(chǎn)生粉塵而影響環(huán)保的實(shí)際，根據(jù)對(duì)干燥后的出料煤泥水分化驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，當(dāng)干燥后出料煤泥水分(x2)在19%～20%之間時(shí)儲(chǔ)運(yùn)效果最好，可達(dá)到適宜狀態(tài)。

統(tǒng)計(jì)學(xué)處理 采用SPSS 17.0軟件進(jìn)行分析，離散變量應(yīng)用百分比描述，連續(xù)變量應(yīng)用中位數(shù)描述，計(jì)量資料應(yīng)用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，計(jì)數(shù)資料用卡方檢驗(yàn)/秩和檢驗(yàn)。P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2.2 燃燒爐煙氣溫度與煤泥入料條件關(guān)系的研究

2.2.1 建立關(guān)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(guān)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(guò)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(diào)整策略確定

表2 不同鍋爐溫度對(duì)應(yīng)的入料煤泥與出料煤泥指標(biāo)

根據(jù)最小二乘法及線(xiàn)性回歸原理，令T=k△W+T0，可得：

T=24.8△W+435，

進(jìn)而得出入料條件、調(diào)整參數(shù)與干燥效果的關(guān)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(jù)此可得出鍋爐溫度調(diào)整策略：①當(dāng)僅當(dāng)入料量增(減)10 t/h時(shí)，需調(diào)節(jié)鍋爐溫度T增(減)30 ℃；②當(dāng)僅當(dāng)入料水分增(減)1個(gè)百分點(diǎn)時(shí)，需調(diào)節(jié)鍋爐溫度T增(減)27 ℃；③若入料量和水分同時(shí)變化，需先求得△W，再確定T值。

3 經(jīng)濟(jì)效益

根據(jù)以上調(diào)整策略及優(yōu)化控制，燕子山選煤廠滾筒干燥系統(tǒng)取得了良好的干燥效果,干燥后的出料煤泥水分能夠滿(mǎn)足生產(chǎn)需求，可直接配入精煤產(chǎn)品裝車(chē)外運(yùn)，經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益均佳。

3.1 投入成本

增設(shè)煤泥干燥車(chē)間一次性投資為1 813萬(wàn)元；每年生產(chǎn)330 d，干燥系統(tǒng)實(shí)際每日處理1 100 t濕煤泥，需燃用80 t精煤，運(yùn)行及維修成本為2元/t(濕煤泥)，精煤價(jià)格按400元/t、濕煤泥價(jià)格按50元/t計(jì)算，則干燥系統(tǒng)運(yùn)行第一年的投資與成本為4 756.6萬(wàn)元。

3.2 收益及利潤(rùn)

干燥過(guò)程按煤泥平衡計(jì)算，每日處理1 100 t濕煤泥可大約產(chǎn)生干煤泥(精煤)733 t，則干燥系統(tǒng)運(yùn)行一年收益為9 675.6萬(wàn)元。因此增設(shè)煤泥干燥系統(tǒng)后，第一年就可回收投資并可獲利潤(rùn)4 919萬(wàn)元，之后每年可獲利潤(rùn)6 732萬(wàn)元。

4 結(jié)語(yǔ)

燕子山選煤廠生產(chǎn)實(shí)踐表明，若要保證滾筒干燥機(jī)運(yùn)行中對(duì)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(dāng)，并在煤泥入料有波動(dòng)時(shí)及時(shí)調(diào)整燃燒爐煙氣溫度，從而確保干燥系統(tǒng)達(dá)到最佳的使用狀況。干燥后，如煤泥水分滿(mǎn)足要求，可將之混入精煤產(chǎn)品，不僅拓展了煤泥銷(xiāo)路，還可解決煤泥在廠內(nèi)堆積而造成的環(huán)境污染問(wèn)題，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益俱佳。

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

[2] 廖祥國(guó).淺談煤泥滾筒干燥系統(tǒng)在田莊選煤廠的改進(jìn)實(shí)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(tǒng)改造及應(yīng)用[J].選煤技術(shù),2011(4).

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

[5] 李學(xué)靜, 劉久燕, 李 富,等.大型滾筒式干燥機(jī)及其工藝系統(tǒng)的應(yīng)用[J].煤質(zhì)技術(shù),2004(1).

[6] 李學(xué)靜.滾筒干燥機(jī)干燥煤泥濾餅的實(shí)踐[J].選煤技術(shù),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(shù)管理工作。

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