旋翼式強(qiáng)制流態(tài)化干燥機(jī)在玉溪選煤廠的應(yīng)用

溫德?lián)P，張 菲

(蘭花科創(chuàng)玉溪煤礦有限公司，山西 晉城 048214)

1 玉溪煤礦選煤廠概述

蘭花科創(chuàng)玉溪煤礦選煤廠為大型、礦井型選煤廠，設(shè)計(jì)能力處理原煤2.40 Mt/a。選煤工藝為：80～13 mm 塊煤采用重介質(zhì)淺槽分選機(jī)分選，13～1 mm 末煤采用無(wú)壓三產(chǎn)品重介旋流器分選，1～0.25 mm粗煤泥通過(guò)TPS回收，小于0.25 mm細(xì)煤泥通過(guò)壓濾機(jī)脫水回收[1]。但是，由于煤泥、混煤的燃燒值較低，含水量較高，長(zhǎng)途運(yùn)輸成本高，若作為燃料被直接燃燒利用，不僅熱能利用率低、而且易對(duì)環(huán)境造成污染[2，3]；若當(dāng)成固廢排放，既不符合環(huán)保要求，又造成了一定程度的浪費(fèi)。隨著環(huán)保要求日趨嚴(yán)格，煤泥處理的難題一度成為制約選煤廠生產(chǎn)的瓶頸，玉溪洗煤廠也面臨著相同的問(wèn)題。為了提高資源利用率，玉溪選煤廠在新建時(shí)應(yīng)用了先進(jìn)工藝，引入了煤泥干燥系統(tǒng)，通過(guò)旋翼式強(qiáng)制流態(tài)化干燥機(jī)對(duì)本廠煤泥進(jìn)行干燥處理，力求解決難題、變廢為寶。

2 旋翼式干燥機(jī)

旋翼式強(qiáng)制流態(tài)化干燥機(jī)設(shè)備體積較小，物料以高彌散狀態(tài)在低、中、高溫(150～1 000 ℃)段進(jìn)行烘干，質(zhì)熱交換非常充分，干燥效率高，適用于含水高、粘度高、強(qiáng)熱固聚性的粉狀物料[4，5]。干燥機(jī)熱源為燃?xì)鉄犸L(fēng)爐，氣源為玉溪煤礦礦井抽采的瓦斯，熱風(fēng)爐出風(fēng)溫度可達(dá)到900～1 000 ℃，可滿足煤泥烘干的要求。

WJG旋翼式強(qiáng)制流態(tài)化干燥機(jī)工作原理：濕煤泥首先進(jìn)入設(shè)備配套緩沖倉(cāng)，通過(guò)給料機(jī)均勻穩(wěn)定地給入干燥機(jī)的干燥腔，由設(shè)備底部2個(gè)相向旋轉(zhuǎn)的旋翼將結(jié)塊的濕煤泥打碎拋擲在腔內(nèi)。在引風(fēng)機(jī)的負(fù)壓作用下，高溫?zé)犸L(fēng)沿水平方向呈波式紊流，物料受氣流和重力作用，在腔內(nèi)呈螺旋往復(fù)式運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，散料充分與熱風(fēng)接觸換熱。濕煤泥通過(guò)拋擲，充分彌散在干燥腔內(nèi)，破解了濕煤泥的粘度和加熱產(chǎn)生的固聚性。另外，在干燥機(jī)的尾端，還嵌入了氣流干燥工藝，進(jìn)一步強(qiáng)化了濕煤泥與熱風(fēng)的換熱效果，有效利用了尾氣余熱。物料在氣流作用下，被強(qiáng)制帶出干燥機(jī)后，再通過(guò)離心式收料器進(jìn)行氣固分離[6，7]。干燥機(jī)內(nèi)共有3個(gè)工作腔，第1個(gè)腔屬于升溫干燥段，煤泥直接與高溫?zé)犸L(fēng)接觸并快速升溫至濕球溫度，煤泥溫度一般在45～50 ℃；第2個(gè)腔為主要干燥段，水分大量蒸發(fā)，屬于恒速干燥過(guò)程；第3個(gè)腔屬于降速干燥段，煤泥此時(shí)的水分蒸發(fā)速度逐步降低，溫度開(kāi)始逐漸上升。最終，煤泥含水降至13%以下，溫度不超過(guò)60 ℃，即完成煤泥干燥全部過(guò)程。圖1為WJG旋翼式強(qiáng)制流態(tài)化干燥機(jī)工作原理示意。

圖1 WJG旋翼式干燥機(jī)工作原理示意

與傳統(tǒng)物料貼壁式傳熱方式不同，旋翼式強(qiáng)制流態(tài)化干燥機(jī)采用拋擲式物料與熱氣流干燥方式，在干燥過(guò)程中，自動(dòng)破碎物料膠團(tuán)性，有效解決了傳統(tǒng)干化過(guò)程中煤泥靠自然流動(dòng)破碎效果不佳的弊端。煤泥通過(guò)干燥，呈現(xiàn)粉狀或顆粒狀。

3 工藝流程

煤泥干燥工藝設(shè)備聯(lián)系為圖2所示。濕煤泥經(jīng)帶式輸送機(jī)運(yùn)至干燥車間濕料緩沖倉(cāng)，進(jìn)入旋翼式干燥機(jī)干燥，煤泥達(dá)到烘干要求自動(dòng)出料，干燥后的煤泥通過(guò)帶式輸送機(jī)輸送到末煤儲(chǔ)煤場(chǎng)。利用管道加壓泵，將選煤廠循環(huán)水打入尾氣凈化系統(tǒng)，尾氣凈化水經(jīng)沉降后自流回干燥車間內(nèi)部的緩沖池，緩沖池中煤泥由池底的回水泵排至選煤廠濃縮池，確保全廠洗水閉路循環(huán)。該系統(tǒng)設(shè)置獨(dú)立的集中控制室和配電室，能實(shí)現(xiàn)集控操作。

圖2 煤泥干燥工藝設(shè)備聯(lián)系

玉溪洗煤廠的煤泥干燥尾氣凈化流程如圖3所示。煤泥干燥系統(tǒng)運(yùn)行產(chǎn)生廢氣，主要污染物為煙塵、SO2和NOx，因此，煤泥干燥系統(tǒng)的尾氣凈化主要包含除塵、脫硫和脫硝3個(gè)方面。尾氣凈化采用“三段式超低排放凈化技術(shù)”，脫硫工藝采用物料吸附和堿液濕法脫硫相結(jié)合的方法，脫硝工藝采用SNCR+低溫燃燒+分段供氧聯(lián)合法。流化氣體夾帶著物料微細(xì)顆粒和蒸發(fā)的水分離開(kāi)干燥機(jī)，進(jìn)入旋風(fēng)分離器進(jìn)行氣—固分離，分離后的細(xì)顆粒進(jìn)行回收，排出的氣體首先進(jìn)入文丘里段初步除塵，然后進(jìn)入微細(xì)過(guò)濾除塵系統(tǒng)(采用進(jìn)口復(fù)合介質(zhì)過(guò)濾除塵技術(shù)可去除99%微細(xì)顆粒物)進(jìn)行深層過(guò)濾，經(jīng)微細(xì)過(guò)濾除塵凈化后的尾氣通過(guò)煙管進(jìn)入沉降室，氣體中含塵顆粒進(jìn)行重力沉降。密度相對(duì)較大的含塵顆粒沉降至水中，密度較輕的含塵顆粒隨氣流通過(guò)纖維素填料，小顆粒被填料吸附，過(guò)濾后的氣流經(jīng)過(guò)沉降室出口排出，至此處理后的尾氣達(dá)標(biāo)排放至空氣中。整個(gè)干燥系統(tǒng)尾氣排放和廠房符合國(guó)家及當(dāng)?shù)丨h(huán)保要求。

圖3 尾氣凈化系統(tǒng)流程

4 煤泥數(shù)據(jù)對(duì)比分析

玉溪洗煤廠煤泥干燥試驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。由表1可知，干燥前后，煤泥灰分差異較小，而煤泥入料水分降低幅度明顯，干燥前為23.7%～25.7%，干燥后，煤泥水分降低至9.5%～12.8%；干燥后煤泥的發(fā)熱量由16.06～18.31 MJ/kg升高到20.11～21.70 MJ/kg。說(shuō)明隨著煤泥產(chǎn)品水分大幅降低，產(chǎn)品發(fā)熱量得到顯著提高。

表1 煤泥干燥試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比

5 應(yīng)用效果

5.1 經(jīng)濟(jì)效益分析

工作制度按280 d/a、16 h/d(二班)計(jì)，年洗選作業(yè)時(shí)間4 480 h，每小時(shí)處理濕煤泥30 t，年產(chǎn)濕煤泥13.44 萬(wàn)t，年實(shí)際烘干作業(yè)時(shí)間約2 240 h(一班)。

(1)人工費(fèi)用：每班12人，共用工17人，平均月薪5 000元/人，則年人工費(fèi)用約為102萬(wàn)元，小時(shí)作業(yè)費(fèi)用約為455 元。

(2)熱介質(zhì)消耗：以玉溪自采瓦斯作燃料，單價(jià)取0.5 元/m3，燃料耗量2 000 m3/h，燃料成本約為1 000 元/h。

(3)電耗：總裝機(jī)約700 kW，處理濕煤泥90 t/h時(shí)，實(shí)際內(nèi)耗電量約600 kW，電費(fèi)取價(jià)1 元/(kW·h)，則電耗約為600元/h。

(4)維護(hù)費(fèi)用：維護(hù)費(fèi)用按固定資產(chǎn)原值得5%計(jì)取，設(shè)備總投資約1 700萬(wàn)元，折合作業(yè)小時(shí)費(fèi)用約為190元。

(5)綜合折舊費(fèi)：綜合折舊率按15 a等額計(jì)算，固定資產(chǎn)殘值為10%，折合作業(yè)小時(shí)費(fèi)用為379元。

(6)綜合運(yùn)行成本：作業(yè)小時(shí)運(yùn)行費(fèi)用為455+1000+600+190+379=2624(元)。折合噸濕煤泥運(yùn)行成本2624÷90=29.16(元)，年成本約391.91萬(wàn)元。

5.2 效益測(cè)算

(1)濕煤泥市值：160元/t。

(2)干燥后產(chǎn)品市值：干燥過(guò)程中產(chǎn)品產(chǎn)率為75%，干燥后產(chǎn)品直接摻配末煤銷售，售價(jià)為550元/t，則折合每噸濕煤泥干燥后市值為550×75%=412.50(元/t)。

(3)噸濕煤泥增值：412.50-160.00=252.50(元/t)。

(4)噸濕煤泥干燥加工后凈利潤(rùn)：252.50-29.16=223.34(元/t)。

(5)年凈利潤(rùn)：223.34元/t×13.44萬(wàn)t=3001.69萬(wàn)元。

綜上所述，煤泥干燥系統(tǒng)應(yīng)用后，每噸濕煤泥可增值252.50元，每噸濕煤泥干燥加工后凈利潤(rùn)為223.34元，可為本廠每年增加約3 000萬(wàn)元的凈利潤(rùn)，投資回報(bào)率高，經(jīng)濟(jì)效益可觀。

6 結(jié) 語(yǔ)

目前，旋翼式強(qiáng)制流態(tài)化干燥機(jī)在玉溪煤礦選煤廠運(yùn)行良好，操作簡(jiǎn)單且能耗低。利用本礦自采瓦斯氣，降低了生產(chǎn)成本，通過(guò)對(duì)煤泥進(jìn)行火力干燥，獲得了水分較低、發(fā)熱量高的產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)了壓濾煤泥的全部回收利用，不僅提高了玉溪煤礦選煤廠的經(jīng)濟(jì)效益，而且避免了煤泥對(duì)環(huán)境的污染。在滿足環(huán)保要求的前提下，實(shí)現(xiàn)節(jié)能創(chuàng)效、變廢為寶。針對(duì)煤泥處理的難題，玉溪煤礦選煤廠除了進(jìn)行煤泥干燥處理之外，在原煤入洗前，充分應(yīng)用了近年來(lái)動(dòng)力煤選煤廠煤泥減量化預(yù)處理的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，利用弛張篩進(jìn)行干法脫粉，有效地減少了洗選系統(tǒng)中的煤泥量，此工藝與煤泥干燥系統(tǒng)共同形成了玉溪煤礦選煤廠的煤泥綜合處理方案，解決本廠煤泥處理的難題，同時(shí)降本增效。