低溫蒸氣干燥工藝在東灘煤礦中的應(yīng)用

張洪安， 于 波

（兗州煤業(yè)股份有限公司東灘煤礦選煤廠， 山東 鄒城 273500）

1 實(shí)施背景

煤泥是原煤經(jīng)過(guò)洗選后粒度在0.5 mm以下的一種副產(chǎn)品。通常煤泥產(chǎn)量為入洗原煤量的15%～30%，經(jīng)過(guò)壓濾的煤泥水分一般為25%～30%左右，熱值一般較低，直接使用或銷售均會(huì)影響其價(jià)值和效益。

經(jīng)過(guò)干燥，煤泥熱值可大大提高，再通過(guò)配煤摻入其他產(chǎn)品中，其經(jīng)濟(jì)效益會(huì)得到大幅提升，因而近年來(lái)煤泥干燥技術(shù)得到廣泛重視與發(fā)展。但由于多方面原因，大部分的煤泥沒(méi)有得到很好的利用。

經(jīng)過(guò)干燥的煤泥熱值提高、水分降低，不僅價(jià)值提高，相應(yīng)的銷售通道的選擇性、市場(chǎng)適應(yīng)性也大大拓寬，其市場(chǎng)前景十分明朗。

東灘煤礦年產(chǎn)煤泥60余萬(wàn)t，水分約為25～27%，灰分約40%～45%，發(fā)熱量約2 800～3 200 kcal。目前東灘煤礦的煤泥主要有兩個(gè)利用途徑：一是銷售給電廠發(fā)電（約130～150元／t）；二是廉價(jià)銷售給當(dāng)?shù)乜蛻簦s260元／t）進(jìn)行民用散燒等，既污染了環(huán)境，又造成了資源浪費(fèi)。

不經(jīng)干燥的煤泥，很難摻入混煤銷售，若想解決這一問(wèn)題，通過(guò)煤泥干燥降低煤泥水分、提高煤泥熱值是唯一解決方向。

2 低溫蒸汽干燥技術(shù)應(yīng)用

東灘電廠通過(guò)原東灘煤礦20 t鍋爐房向東灘礦工廣及家屬區(qū)供熱，去家屬區(qū)管路自壓濾車間大門處通過(guò)，距項(xiàng)目擬建場(chǎng)地50 m，有余熱蒸汽（富余量：＞20 t/h，溫度 200 ℃、壓力 0.25～0.4 MPa）可以利用?；谶@一條件，從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保等方面進(jìn)行綜合方案對(duì)比，為東灘煤礦煤泥干燥項(xiàng)目提出合理的技術(shù)改造方案。

2.1 近三年煤泥產(chǎn)量銷售情況

東灘煤礦近三年的煤泥產(chǎn)銷量詳見(jiàn)表1。

表1 近三年煤泥產(chǎn)量銷售統(tǒng)計(jì)表

從上表可以看出，東灘煤礦三年平均煤泥產(chǎn)量62.75萬(wàn)t，電廠使用煤泥量33.64萬(wàn)t，地銷煤泥量29.12 萬(wàn) t。

2.2 未來(lái)煤泥產(chǎn)量預(yù)期

煤泥產(chǎn)量與原煤入洗量及煤質(zhì)有關(guān)，入洗量越高則煤泥產(chǎn)量越高，原煤中細(xì)粒煤含量越高則煤泥產(chǎn)量越高。

東灘煤礦位于兗州煤田中部的東面，1979年開始興建，1989年12月投產(chǎn)，礦井原設(shè)計(jì)能力為400萬(wàn)t/年。為了適應(yīng)市場(chǎng)需要和集團(tuán)公司可持續(xù)發(fā)展的要求，先后對(duì)提升系統(tǒng)進(jìn)行了全面技術(shù)改造，2015年核定生產(chǎn)能力750萬(wàn)t/年。

東灘煤礦的主采煤層為3層，平均厚度為8.41 m。截至2013年12月31日，估計(jì)主采煤層的已探明及推定儲(chǔ)量約為4.296億t。

東灘煤礦資源保有量較大，未來(lái)較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)仍維持在高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)水平上，在現(xiàn)有洗選工藝條件下，煤泥產(chǎn)量能夠維持較為穩(wěn)定的狀態(tài)，且電廠裝機(jī)容量不變，年耗煤泥量較為穩(wěn)定，預(yù)期未來(lái)能夠維持約30萬(wàn)t/年的煤泥用于干燥。

2.3 干燥能力確定

根據(jù)以上分析，可能的煤泥干燥量為（27.8～37萬(wàn)t/年），平均為29.12萬(wàn)t/年，不均衡系數(shù)達(dá)1.33。

綜合考慮煤泥量變化趨勢(shì)、干燥裝置的適應(yīng)性、工作制度等因素，確定干燥系統(tǒng)能力為30萬(wàn)t/年。

因此，煤泥干燥系統(tǒng)建設(shè)總規(guī)模定為0.30 Mt/年。

2.4 低溫蒸氣干燥工藝

該工藝?yán)秒姀S蒸汽的汽化潛熱加熱并干燥煤泥。電廠蒸汽通過(guò)蒸汽回轉(zhuǎn)干燥機(jī)，或空心漿葉干燥機(jī)（或流化床）與煤泥間接接觸，蒸發(fā)掉煤泥中的水分，獲得干煤泥產(chǎn)品。干燥處理后煤泥水分可降至13%～15%，煤泥成小球狀，與高溫?zé)煔饧夹g(shù)烘干后的產(chǎn)品基本一致。

煤泥低溫蒸汽回轉(zhuǎn)干燥技術(shù)是一種新型環(huán)保干燥工藝，與傳統(tǒng)的工藝相比其最大的特點(diǎn)是“以蒸汽為干燥熱源”，干燥過(guò)程中只涉及物理干燥和機(jī)械擠壓。生產(chǎn)過(guò)程不再產(chǎn)生固體廢棄物的排放，避免對(duì)環(huán)境的二次污染。蒸汽凝結(jié)水可以收集供熱實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用，實(shí)現(xiàn)零排放。

2.5 直管固定式蒸汽回轉(zhuǎn)干燥機(jī)

直管固定式蒸汽回轉(zhuǎn)干燥機(jī)是一種應(yīng)用較為廣泛的設(shè)備，換熱管全部為直管，按照一定的間距布置在圓周方向，換熱管內(nèi)走飽和水蒸汽、管外走物料，二者之間通過(guò)換熱管壁進(jìn)行間接換熱，使煤泥內(nèi)的水分蒸發(fā)，從而達(dá)到干燥的目的。

經(jīng)計(jì)算，要滿足東灘煤礦0.3 Mt/年的煤泥干燥能力需求，需要安裝2臺(tái)直徑3 m、長(zhǎng)30 m的直管回轉(zhuǎn)干燥機(jī)，廠房占地40 m×16 m，項(xiàng)目總投資2 022.56萬(wàn)元。

2.6 干燥工藝流程

壓濾車間生產(chǎn)的煤泥，經(jīng)過(guò)631刮板機(jī)輸送，先進(jìn)入刮板機(jī)下方煤泥緩沖倉(cāng)，煤泥緩沖倉(cāng)滿倉(cāng)后，由刮板機(jī)帶入632可移動(dòng)膠帶輸送機(jī)落地外銷或進(jìn)入電廠使用；落地的未干燥煤泥通過(guò)裝載機(jī)裝入裝載機(jī)上料用煤泥緩沖料斗、刮板機(jī)下煤泥緩沖料斗內(nèi)的煤泥經(jīng)給料機(jī)給料入上料膠帶輸送機(jī)轉(zhuǎn)載至干燥車間，進(jìn)入分配膠帶輸送機(jī)，分別給入兩臺(tái)雙軸攪拌機(jī)破碎，之后進(jìn)入干燥機(jī)干燥，干燥后的產(chǎn)品經(jīng)干燥機(jī)尾部集料膠帶輸送機(jī)集料，入上倉(cāng)膠帶輸送機(jī)轉(zhuǎn)載至干煤泥緩沖倉(cāng)暫存。產(chǎn)品煤泥倉(cāng)下通過(guò)5臺(tái)螺旋定量給入倉(cāng)下落地膠帶輸送機(jī)轉(zhuǎn)載，可通過(guò)分別控制217、212膠帶輸送機(jī)上方安裝的卸料器配煤裝火車或轉(zhuǎn)載至堆取料機(jī)落地裝汽車外銷，又或者通過(guò)大煤場(chǎng)內(nèi)設(shè)置的卸料點(diǎn)落地暫存，然后通過(guò)裝載機(jī)裝入高硫煤配料膠帶輸送機(jī)配煤裝火車外運(yùn)。

加熱煤泥用的蒸汽經(jīng)過(guò)干燥機(jī)釋放汽化潛熱后凝結(jié)為為80℃左右的熱水，凝結(jié)水經(jīng)凝結(jié)水回收系統(tǒng)匯入不銹鋼凝結(jié)水箱，由凝結(jié)水返電廠水泵返回電廠疏水箱復(fù)用。

干燥機(jī)內(nèi)煤泥干燥蒸發(fā)的水氣由引風(fēng)機(jī)抽出（挾濕氣流），進(jìn)入噴淋塔降塵冷凝，產(chǎn)生的冷凝水進(jìn)入集水池，集水池溢流自流入壓濾車間返水池，作為選煤中心洗選循環(huán)水復(fù)用，底部含細(xì)顆粒煤泥污水經(jīng)排污泵打入壓濾機(jī)攪拌桶處理。

3 實(shí)際應(yīng)用效果

通過(guò)該技術(shù)的推廣應(yīng)用，有效降低了濕煤泥產(chǎn)品在運(yùn)輸過(guò)程中及使用過(guò)程中對(duì)于環(huán)境的污染問(wèn)題，改善了環(huán)境，具有顯著經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

通過(guò)電廠低溫蒸汽對(duì)濕煤泥進(jìn)行干燥，將干燥后的煤泥均質(zhì)摻配到電煤及混煤中，可有效提高濕煤泥產(chǎn)品的利用率，減少低質(zhì)煤對(duì)于環(huán)境的不良影響，并可顯著提高煤炭企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

僅2017年6—12月份就干燥煤泥100 050 t。按照濕煤泥水份29%，235元/t；干燥后煤泥水分為15.8%，同期混煤580元/t計(jì)算，成本（蒸汽費(fèi)＝0.13蒸噸/噸濕煤泥×260元/蒸噸=33.80元/噸濕煤泥；電費(fèi)＝6.0 kWh/噸濕煤泥×1元/kWh＝6元/噸濕煤泥；修理費(fèi)＝1.58元/噸濕煤泥；折舊費(fèi)＝5.25元/噸濕煤泥；職工薪酬＝4.27元/噸濕煤泥；鏟車上料費(fèi)用＝1.23元/噸濕煤泥；其他費(fèi)用（含管理費(fèi)）＝2.67元/噸濕煤泥）共計(jì)54.8元/噸濕煤泥。

新增利潤(rùn) =100 050×（580×0.868-235-54.8）=21 374 682元。

該項(xiàng)目于2017年6月份開始試運(yùn)行生產(chǎn)，至2017年底創(chuàng)收2100余萬(wàn)元，其經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)效益顯著。

4 結(jié)語(yǔ)

該項(xiàng)目的推廣與應(yīng)用，有效降低了濕煤泥產(chǎn)品在運(yùn)輸過(guò)程中及使用過(guò)程中對(duì)于環(huán)境的污染問(wèn)題，具有顯著經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。該干燥工藝的實(shí)施，為其他同類型選煤廠的技術(shù)改造提供了借鑒。