旋翼式强制流态化煤泥干燥系统在大平矿选煤厂的应用

WJG旋翼式强制流态化煤泥干燥机在大平矿选煤厂的应用李俊(铁能公司煤炭销售分公司，辽宁铁岭112700)摘要：介绍了WJG型煤泥干燥机的性能、原理及配套设备的特点；在实际生产中的运行效果及经济效益；在大平矿选煤厂的应用表明，该成套设备工艺系统完善、技术先进、科学环保、综合性能指标达到了国内先进水平，选煤厂可获得很好的经济效益和社会效益。关键词煤泥干燥机设备特点效益铁煤集团大平矿选煤厂是一座矿井型动力煤选煤厂，2004年10月正式投产，设计能力240万吨/年，经改造后处理能力达到405万吨/年。选煤厂采用块煤跳汰的洗煤方法，块煤+13mm入洗，-13mm作为末煤直接销售。入洗能力为120万吨/年，年产煤泥约8万吨，原采用带式压滤机对煤泥进行脱水，但由于大平矿煤泥组成中高灰细泥含量较高，经压滤机处理后的煤泥水份仍高达40-45%，售价很低，难以实现企业经济效益的最大化。同时给储存、运输和及时有效利用等带来了诸多困难，由于销路有限造成煤泥积压，露天堆放，遇水流失，遇风飞扬，不仅带来环境污染，也造成了资源浪费。铁能公司从循环经济和节能减排角度出发，在充分调研论证基础上决定在大平矿增设煤泥干燥车间，通过采用国内新型热能干燥方式，将现有的煤泥饼变为≤15mm的颗粒状，含水在15%—18%左右，提高其发热量使之变成商品煤，从而提高煤泥附加值，实现选煤厂煤泥处理的二次飞跃—既实现了洗煤水零排放的“闭路循环”，同时又实现了煤泥全部回收作为优良资源再利用的目标。1工艺流程带式压滤机脱水后的煤泥滤饼经转载刮板机运送至煤泥入料缓冲仓内，然后再通过仓下的螺旋输送机均匀稳定地给入干燥机，在干燥机内完成质热交换干燥过程后，干燥后的物料分别通过干燥机下部的闭风排料器和旋风收料器排出，再经过干后产品运输刮板机注入装车仓贮存。干燥机所用的热介质（热烟气）在热风炉内制备，热风炉燃料煤由选煤厂洗粒煤皮带运输机直接分流经溜槽注入燃煤缓冲仓，通过炉前给煤装置自动添加至热风炉，燃烧用风由鼓风机提供，灰渣由排渣机注入灰渣仓装车外运。高温热风在引风机产生的负压作用下，由热风炉经主风管进入干燥机，在干燥机内与煤泥实现充分的质热交换后，经旋风收料器完成气固分离后再经过尾气净化系统净化达标后排至大气。尾气净化采用湿法除尘，除尘用水来自洗煤循环水系统，携尘污水返回洗煤浓缩系统。干燥系统工艺流程如图1所示。2设备工作原理在干燥机底部两个相向旋转的旋翼作用下，将湿泥抛掷在干燥腔内，高温热风在引风机的负压作用下沿水平方向呈波式紊流，物料在气流和重力的作用下在机腔内做往复式螺旋运动，弥散的物料与热风充分接触换热。在抛掷过程中破解了湿泥的粘度和加热后的固聚性，从而使湿泥在干燥机腔内充分弥散，以强化湿泥与热风的换热效果，提高了湿泥传热效率，缩短了湿泥传质时间，使湿泥在干燥机内停留时间短，热交换效率高，处理量大。同时在干燥机的尾端嵌入了气流干燥工艺，以强化煤泥与热风的换热效果，使尾气预热得以进一步利用。物料在气流作用下被强制带出干燥机腔后，在离心式收料器的作用下实现气固分离。与传统干燥机贴壁式热交换相比，大大提高了脱水效率，降低了干燥成本。3主要设备及特点3.1WJG型旋翼式强制流态化煤泥干燥机(1)设备结构紧凑，占地面积小，体积是同规格传统设备的1/2，一次性投资少。(2)该设备针对高含水率、高粘度煤泥开发研制的。采用三圆结构的旋翼强制流态化干燥技术，通过机械抛掷干燥与气流干燥两种干燥形式合理结合，使煤泥在脱水过程中的热固聚效应得以破解，能够充分破碎弥散，更大程度地提高物粒的表面更新频率，达到了理想的质热交换效率。(3)物料干燥过程中表面更新频率高，质热交换充分，能耗低。同时干燥机和附属利用热风的管路、设备都做绝热，减少热能损失。蒸发1吨水消耗热量90~100万大卡，仅为传统同规格设备的50%左右。(4)在对干燥过程，具有自动将湿泥胶团性破碎功能，克服了贴壁式干燥过程中自然流动不破碎的弊端。干燥后的产品呈13mm颗粒状。(5)该成套设备通过强态气流干燥的嵌入、尾气循环配风及强制负压出料的方式，保障了系统腔内流体的负压强度及较低的氧气浓度，从而可以杜绝过干粉尘在腔内的产生和集聚，有效杜绝可燃气体及粉尘在腔内爆燃的可能性。(6)该系统运行噪音低，比滚筒式干燥机噪音约降低20dB左右，减轻了高频噪声对人体的危害。3.2湿泥缓冲仓(1)压滤机脱水后的煤泥由刮板输送机送至30m3的新式湿泥缓冲仓，该仓可有效解决压滤生产的不均衡性与干燥环节的矛盾，保证入料均匀，以稳定系统工况。(2)仓内有料位探测器，底部有出料螺旋。料位探测器控制煤泥进料输送机并与其自动连锁，底部出料螺旋采取变频定量给料，给料端有煤泥探测装置，监视干燥机的连续给料情况。探测装置通过PLC与热风炉鼓风机、安全阀门等安全设备连锁，确保设备安全闭锁运行。3.3MTL-900三穹直火热风炉是本系统中的热源，也是本系统中重要设备之一。采用自主设计的三穹多孔配风链条燃烧热风炉，MT系列燃烧炉主要技术特点有：(1)使用范围广，适烧煤种广，对不同的煤质、发热量、粒度和水分等有较强的适应性。(2)操作简单，故障率低，维护量小，给煤、燃烧、排渣均实现自动化。(3)调火方便，升温快，与干燥系统配套性强。(4)设有短路烟囱，紧急情况下可打开烟囱闸门，排除多余的热气。(5)耐热强度高，使用寿命长。除炉排底部燃烧供风外，在燃烧区反射拱上层设有多孔二次配风，经尾气净化塔净化后的余温尾气可以由此配入，在满足热能供给的同时，既可降低炉腔内温度增强炉体使用寿命，又可以充分回收尾气余热达到节能减排效果。利用大平洗粒煤进入热风炉燃烧供热，确保产生800万大卡/小时的热量和1100℃出口温度，可满足干燥机系统对热能的要求。3.4尾气处理系统流态化气体夹带着煤泥微细颗粒和蒸发的水分离开干燥机，进入旋风分离器进行气-固分离，分离后的细颗粒进行回收，排出的气体进入水浴塔。水浴塔采用循环水直接逆流喷射，将气体中的水蒸汽冷却，然后随着喷淋水再回流至浓缩池。流态化气体经冷凝后，温度由100℃冷却至60℃。净化塔自下向上分为三段：离心喷淋段、冷凝段、过滤段。离心喷淋段设有雾化喷淋装置，对尾气进行湿法洗尘，同时设计有离心结构，可有效回收携尘污水；冷凝段设有冷凝器，可进一步回收雾化携尘污水；过滤段设有动态焦炭过滤填料，可起到把关净化的效果。经过上述三段的净化处理，确保尾气达到排放标准。该系统具有下列特点：(1)除尘彻底、效率高,尾气排放浓度30-100mg/m3(标)，耗水量60m3/h(2)运行能耗低、噪音小；(3)维护工作量小，结构简单，整体出厂，便于安装、使用和维护；(4)除尘器内截面积面积大、气流速度低，烟尘经过动态焦炭过滤填料二次过滤，因此效率高、性能稳定，同时对烟气中硫氧化物和氮氧化物起到清洗作用，脱硫率可达90%以上；(5)对水质无特殊要求，除尘用水来自洗煤循环水系统，节约水之源；(6)除尘器外部为钢结构，内部为不锈钢结构，内壁采用防腐层衬里，使用寿命长。3.5运行控制系统的主要功能(1)具有就地和集中两种控制方式。设备在集中控制方式下可以选择闭锁或解锁、可以自动控制系统启停机或手动控制单台设备的启停。实现了干燥车间所有设备的集中连锁启/停控制,实现了设备的就地及远程手动控制。(2)集中优先原则。仅在就地控制方式下，司机可以在现场的电控箱启/停设备.一旦操作员选择了集中控制模式,位于设备现场电控箱的“启动”按钮失效，如果出现紧急情况，设备司机在现场可以停止设备的运行。(3)所有参控设备具有紧急停机功能，即不论该设备当前控制状态是集中还是就地，集中控制室的急停按钮可停止所有参控设备。(4)事故处理和记录功能，实时显示故障点和故障原因。(5)系统采用PLC驱动微型模拟盘，直观、方便监视设备运行状态，并对相关模拟量进行实时监控。3.6给料密封刮板运输机给料和出料运输机采用了特殊设计，并与干燥系统配套的密封刮板式运输机，使气流不能干扰物料运输，降低煤尘含量，保证系统高效运行。此运输机工作可靠，维修方便，采用调速电机驱动，可调节给料量的大小。4实际运行效果旋翼式强制流态化煤泥干燥系统于2009年初在大平矿选煤厂建设，年末试运行仅一个月即投入了正式使用，通过数据测试目前取得了良好效果。指标煤泥水分(Mt)煤泥发热量（千卡/千克）煤泥售价（元/吨）指标湿泥处理量(t/h)蒸发水量（t/h）尾气浓度(g/m3)干燥前43.2164728.03设计306100干燥后18.42450303.70实际288825经济效益(1)湿煤泥销售收入:湿煤泥月平均产量7640吨，售价28.03元/吨（2010年财务累计税后价）,月销售收入为7640×28.03＝21.41万元。(2)干煤泥销售收入（和末煤混配实现销售）：干煤泥月平均产量5318吨，和末煤混配后按末煤热值计价，混配后的末煤销量月平均98160吨，混配后发热量3635卡/克，末煤发热量为3702卡/（末煤售价以康平电厂平均售价为计算基础,每卡单价为0.08455元/卡），因此干煤泥销售收入：5318×0.08355*3635＝161.51万元；(3)路销末煤和煤泥混配后因发热量降低较少收入：92842*0.08455*3702-92842*0.08455*3635＝52.59万元；(4)电耗计算:干燥车间总装机容量476KW,实际运行容量287KW，电费以0.77元/度计算，月平均生产270小时，则电耗费用：287×0.77×270＝5.97万元，吨湿煤泥电耗：5.97/7640＝7.81元/吨；(5)人工费计算：干燥车间共有人员12人，每人每月平均工资1800元，月工资：12×1800＝2.16万元,加上提费部分36%约需增加0.78万元，另考虑公积金及年金约0.67万元,合计人工成本：2.16+0.78+0.67＝3.61万元,吨湿煤泥人工费：3.61/7640＝4.73元/吨；(6)燃料煤费计算：燃料煤（洗粒）月平均用量218吨，发热量5000卡/克，月平均售价606.86元/吨（税后）,燃料煤费用为：218*606.86＝13.23万元，吨湿煤泥燃料费用：13.23/7640＝17.32元/吨。(7)折旧费计算:干燥工程投入1272万元，其中设备877万元，其它355万元。设备按6年折旧，折合每月折旧费12.18万元，其它按30年折旧，折合每月折旧费为0.986万元。综合每月折旧为：13.17万元,吨湿煤泥折旧费：13.17/7640＝17.23元/吨。(8)每月加工成本：湿煤泥加工成本：7.81+4.73+17.32+17.23=47.09元/吨；月加工成本：47.09*7640＝35.98万元。(9)效益：月创效：161.51―35.98-21.41-52.59＝51.53万元，年创效：51.53*12=618.36万元，成本回收期为：1272/618.36=2.06a,吨湿煤泥效益：51.53/7640＝67.45元/吨。