龍華煤礦選煤廠煤泥干燥系統(tǒng)的優(yōu)化研究

鄭鋼豐，安永莉，姬凱健，朱 鵬

(1. 安徽理工大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院，安徽 淮南 232001；2. 芬蕾選煤工程技術(shù)(北京)有限公司 神木分公司，陜西 神木 719300)

龍華煤礦選煤廠屬于動(dòng)力煤選煤廠，設(shè)計(jì)規(guī)模為4.0 Mt/a，原生煤泥和次生煤泥含量約占入選原煤總量的8%～10%，經(jīng)壓濾機(jī)回收后，煤泥水分約為24%～30%，且粘度大、粒度細(xì)、發(fā)熱量低，粘結(jié)成塊后無(wú)法摻配外銷，造成煤泥大量積壓，嚴(yán)重影響了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和礦區(qū)環(huán)境，鑒于此，龍華選煤廠提出增設(shè)煤泥干燥的工藝環(huán)節(jié)。

1 煤泥干燥工藝

龍華煤礦選煤廠煤泥干燥系統(tǒng)設(shè)備流程如圖1所示。燃料煤由給料機(jī)給入熱風(fēng)爐燃燒，產(chǎn)生高溫介質(zhì)，并經(jīng)鼓風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)進(jìn)入滾筒干燥機(jī)；壓濾煤泥由螺旋給料裝置給入滾筒干燥機(jī)，在滾筒干燥機(jī)內(nèi)，螺旋葉片迅速將煤泥推向揚(yáng)料板，在筒體的傾斜、回轉(zhuǎn)以及揚(yáng)料板和風(fēng)機(jī)的作用下，物料不斷被抬高和拋撒，與高溫介質(zhì)進(jìn)行熱交換，從而實(shí)現(xiàn)煤泥的干燥；干燥后的煤泥排至帶式輸送機(jī)，經(jīng)轉(zhuǎn)載與末精煤混合[1-3]。

滾筒干燥機(jī)排出的氣體(一般含有水蒸氣、煙氣和煤粉等)先進(jìn)入旋風(fēng)除塵器回收精煤粉，再進(jìn)入濕式除塵器，煙氣在濕式除塵器內(nèi)部經(jīng)過(guò)自激、噴淋滌塵、液滴碰撞、霧化吸收和液膜傳質(zhì)等工藝手段進(jìn)行多層次凈化，達(dá)到脫硫除塵、捕捉有害氣體和高效凈化煙氣的目的，凈化后的氣體排放達(dá)標(biāo)。吸收液與煙氣通過(guò)物理分離和化學(xué)吸收排入沉淀池，再轉(zhuǎn)排至主洗車間煤泥水桶進(jìn)行回收[4-6]。

圖1 干燥車間設(shè)備流程

2 存在問(wèn)題及改造措施

2.1 存在問(wèn)題

干燥系統(tǒng)調(diào)試運(yùn)行以來(lái)，存在以下方面問(wèn)題：

(1)由于煤泥運(yùn)輸?shù)奶厥庑?，滾筒干燥機(jī)入料及出料輸送系統(tǒng)不暢，經(jīng)常發(fā)生帶式輸送機(jī)跑偏和溜槽堵塞問(wèn)題，嚴(yán)重影響生產(chǎn)并存在安全隱患，導(dǎo)致系統(tǒng)實(shí)際處理量遠(yuǎn)達(dá)不到設(shè)計(jì)能力。

(2)煤泥干燥時(shí)產(chǎn)生大量酸性物質(zhì)夾雜在氣體中，經(jīng)濕式除塵器內(nèi)部循環(huán)水過(guò)濾后，酸性物質(zhì)被水介質(zhì)吸收，使循環(huán)水pH值不斷下降，嚴(yán)重腐蝕濕式除塵器桶壁、循環(huán)水泵及底流轉(zhuǎn)排泵。

(3)熱風(fēng)爐燃料煤用量大，生產(chǎn)成本高，且燃燒效率低，導(dǎo)致燃燒后灰渣發(fā)熱量較高，浪費(fèi)嚴(yán)重。

(4)由于滾筒干燥機(jī)入料量和入料水分不穩(wěn)定、輸送系統(tǒng)轉(zhuǎn)載點(diǎn)多、運(yùn)輸線長(zhǎng)等因素，易造成干燥出料出現(xiàn)水分過(guò)低的現(xiàn)象，進(jìn)而導(dǎo)致高溫及揚(yáng)塵，使現(xiàn)場(chǎng)工作環(huán)境嚴(yán)重惡化，影響職工身體健康。同時(shí)，隨著空氣中粉塵濃度增高，有可能導(dǎo)致煤塵自燃、爆炸等嚴(yán)重事故[7-10]。

2.2 改造措施

為了實(shí)現(xiàn)效益最大化，排除安全隱患、改善員工作業(yè)環(huán)境，針對(duì)干燥系統(tǒng)生產(chǎn)中存在的問(wèn)題，制定了一系列切實(shí)可行的優(yōu)化改造措施：

(1)生產(chǎn)中，由于干燥機(jī)入料702帶式輸送機(jī)為上坡布置，當(dāng)壓濾機(jī)卸料水分大時(shí)，煤泥易在膠帶上打滑，若發(fā)現(xiàn)不及時(shí)容易造成膠帶跑偏、堵塞等事故。為此，在帶式輸送機(jī)落料點(diǎn)上方加裝高清攝像頭，信號(hào)傳至集控室，在生產(chǎn)中一旦發(fā)現(xiàn)煤泥水分大時(shí)，崗位工能及時(shí)聯(lián)系集控員觀察，并采取停止卸料等措施。這樣既減少了員工勞動(dòng)量，又降低了事故率。干燥出料805帶式輸送機(jī)機(jī)頭下料溜槽改造前有一定傾角，當(dāng)干燥煤泥水分高時(shí)容易粘在溜槽內(nèi)壁，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行易造成堵塞，為此將其改造成直溜槽，從而很好地解決了堵溜槽的問(wèn)題。此外，還完善了集中控制系統(tǒng)，不僅將干燥車間內(nèi)部設(shè)備進(jìn)行系統(tǒng)連鎖，還將壓濾設(shè)備和主廠房末精煤帶式輸送機(jī)進(jìn)行連鎖，以減少生產(chǎn)事故的發(fā)生，方便員工操作[11-13]。

(2)針對(duì)濕式除塵器和循環(huán)水泵腐蝕嚴(yán)重的問(wèn)題，將主廠房?jī)?nèi)循環(huán)水直接作為濕式除塵器內(nèi)部水浴及噴淋用水，經(jīng)濕式除塵器循環(huán)出去的水直接進(jìn)入濃縮池，并定期檢測(cè)循環(huán)水pH值，向濃縮池內(nèi)加入堿性藥劑中和，以確保循環(huán)水酸堿度適中。

(3)加強(qiáng)對(duì)燃料煤粒度的控制，要求最大粒度不得超過(guò)40 mm，6～0 mm細(xì)粒煤含量控制在50%以下。設(shè)備運(yùn)行期間調(diào)節(jié)熱風(fēng)爐入料閘板高度，控制好燃料煤厚度，調(diào)節(jié)爐排轉(zhuǎn)速及鼓風(fēng)量，在保證爐溫、燃燒點(diǎn)和閘板距離的前提下，達(dá)到降低燃料煤用量和提高燃燒率的目的，其燃料煤厚度與消耗量、燃燒率關(guān)系如圖2所示。

(4)針對(duì)揚(yáng)塵產(chǎn)生的重大安全隱患，制定了嚴(yán)格的崗位操作規(guī)范，及時(shí)降低爐溫、關(guān)閉入料液壓閘板，以防止出現(xiàn)煙塵和高溫，并在滾筒干燥機(jī)入口處增設(shè)兩臺(tái)軸流風(fēng)機(jī)保證通風(fēng)；在805帶式輸送機(jī)機(jī)尾落料點(diǎn)處加導(dǎo)料槽，并用風(fēng)筒布配合擋煤皮進(jìn)行密封，在導(dǎo)料槽內(nèi)部設(shè)置四個(gè)加壓噴霧降塵點(diǎn)，以保證在導(dǎo)料槽內(nèi)部實(shí)現(xiàn)降塵[14-15]；用風(fēng)筒布配合擋煤皮密封802帶式輸送機(jī)機(jī)尾段導(dǎo)料槽，在落料點(diǎn)處加裝四組加壓噴霧點(diǎn)，降低煙塵，并在802帶式輸送機(jī)機(jī)尾導(dǎo)料槽自制吸塵裝置，如圖3所示。

圖2 燃燒煤厚度與消耗量、燃燒率關(guān)系

圖3 802帶式輸送機(jī)機(jī)尾防塵裝置

3 效益分析

(1)輸送系統(tǒng)的改造解決了影響生產(chǎn)的因素，提高了干燥系統(tǒng)的處理能力。按實(shí)際入選原煤3.0 Mt/a，工作330 d計(jì)算，每天干燥車間需處理煤泥量約為818 t，干燥車間小時(shí)處理量為65 t/h，改造后平均每天可減少設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間為5.6 h，全年減少1 848 h，節(jié)約設(shè)備維修及保養(yǎng)費(fèi)用約為20萬(wàn)元。實(shí)現(xiàn)設(shè)備集中自動(dòng)控制后，勞動(dòng)效率得到提高，每班可精簡(jiǎn)2名崗位操作人員，干燥生產(chǎn)系統(tǒng)三班生產(chǎn)，共精簡(jiǎn)6人，按每人每年平均工資及各項(xiàng)福利費(fèi)用5萬(wàn)元計(jì)算，全年可節(jié)約30萬(wàn)元。干燥系統(tǒng)改造前后效益對(duì)比結(jié)果見表1。

(2)熱風(fēng)爐操作技術(shù)的優(yōu)化及燃料煤粒度的控制提高了干燥系統(tǒng)的作業(yè)效率，減少了燃料煤用量，提高了燃料煤的利用率。全年節(jié)省燃料煤10 847 t，全年節(jié)省燃料煤成本費(fèi)約180萬(wàn)元。

(3)通過(guò)降塵措施的執(zhí)行及規(guī)范操作，實(shí)現(xiàn)了滾筒干燥機(jī)進(jìn)口溫度在600～700 ℃之間，出口溫度在80～140 ℃之間，干燥產(chǎn)品水分在15%～17%之間，很大程度上防止了揚(yáng)塵現(xiàn)象的發(fā)生，杜絕了因粉塵所形成的安全隱患，改善了職工勞動(dòng)作業(yè)環(huán)境及現(xiàn)場(chǎng)衛(wèi)生條件。

表1 干燥系統(tǒng)改造前后效益對(duì)比

4 結(jié)語(yǔ)

為貫徹落實(shí)國(guó)家能源發(fā)展戰(zhàn)略方針，公司與高校聯(lián)合積極推進(jìn)煤炭分選和提質(zhì)加工，以提高煤炭產(chǎn)品質(zhì)量，促進(jìn)煤炭安全綠色開發(fā)和清潔高效利用。在煤炭行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈的今天，龍華煤礦選煤廠始終致力于創(chuàng)建優(yōu)質(zhì)高效型選煤廠，本次聯(lián)合安徽理工大學(xué)對(duì)干燥系統(tǒng)進(jìn)行了技術(shù)更新、設(shè)備優(yōu)化及改造，投入少，時(shí)間短，成效卓著，預(yù)計(jì)每年可節(jié)約成本230萬(wàn)元左右，同時(shí)減輕了員工勞動(dòng)量，改善了現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)條件及廠區(qū)環(huán)境，降低了因粉塵和高溫所帶來(lái)的安全隱患。