張建麗

(陽泉煤業(yè)(集團(tuán))股份有限公司 新景礦選煤廠，山西 陽泉 045000)

新景礦選煤廠是一座現(xiàn)代化大型礦井型無煙煤選煤廠，設(shè)計能力為8.50 Mt/a，選煤工藝為塊煤由淺槽重介分選機(jī)分選、末煤由無壓三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器分選、粗煤泥由螺旋分選機(jī)分選的聯(lián)合工藝。入選原煤主要為3#、8#、15#無煙煤，其中3#無煙煤具有低中灰、高發(fā)熱量、高灰熔點(diǎn)、低磷、低硫(平均硫含量為0.40%)的特點(diǎn)，主要用于生產(chǎn)1#、2#高爐噴吹煤；8#無煙煤具有中灰、高發(fā)熱量、高灰熔點(diǎn)、中硫(平均硫含量為1.27%)的特點(diǎn)，主要用于生產(chǎn)4#高爐噴吹煤；15#無煙煤具有中灰、高發(fā)熱量、高灰熔點(diǎn)、高硫(平均硫含量為2.87%)的特點(diǎn)，主要用于生產(chǎn)塊炭和電煤。主導(dǎo)產(chǎn)品包括洗中塊、洗小塊、1#噴粉煤、2#噴粉煤、4#噴粉煤、電煤等[1]。

該選煤廠煤泥水處理系統(tǒng)的尾煤主要由板框壓濾機(jī)回收，其處理能力為100 t/h，壓濾煤泥水分長期保持在25%左右，且黏度很大。由于煤泥產(chǎn)品的水分高、黏度大，儲裝運(yùn)性能差，不能與其他產(chǎn)品摻配銷售，只能通過汽車外運(yùn)，且銷售價格較低。在銷售不暢時煤泥不得不大量露天堆放，而煤泥遇水流失、遇風(fēng)飛揚(yáng)，極易污染礦區(qū)及周邊環(huán)境，環(huán)保壓力很大。此外，在冬季煤泥凍結(jié)的情況下，汽車外運(yùn)銷售受到限制，加之堆放場地有限，直接影響正常的選煤生產(chǎn)[2]。

為此，考慮通過干燥提質(zhì)方式，將煤泥變成粒度≤3 mm的顆粒，并將其水分控制在13%以下[3]，使其由副產(chǎn)品變成能與末煤產(chǎn)品摻配、銷售的產(chǎn)品。這樣既能改善廠內(nèi)作業(yè)環(huán)境，又能挖掘煤泥的潛在價值，進(jìn)而提升企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。

1 煤泥特性

由于選煤工藝和原煤特性的共同作用與影響，新景礦選煤廠煤泥具有以下特點(diǎn)：粒度組成偏細(xì)，原煤抗碎強(qiáng)度低，次生煤泥量大，洗選過程中極易泥化；原煤外在水分高，一般都在25%左右；煤泥黏度大，且粒度越細(xì)黏度越大，當(dāng)煤泥粒度<0.045 mm時，這種現(xiàn)象尤為顯著；煤泥發(fā)熱量中等，一般發(fā)熱量約為17.58 MJ/kg。新景礦選煤廠煤泥粒度組成見表1。

表1 新景礦選煤廠煤泥粒度組成

由表1可知：這部分煤泥經(jīng)過干燥提質(zhì)后，質(zhì)量將有較大的提升，具有較高的利用價值，將其烘干后摻入末煤出售，可以產(chǎn)生可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

目前，國內(nèi)外的煤泥干燥技術(shù)主要包括高溫干燥、低溫干燥和蒸汽干燥三種，三種技術(shù)均通過不同的工藝方法實(shí)現(xiàn)[4-6]。經(jīng)過多方考察，結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況，該選煤廠決定采用WJG-15000型旋翼式干燥機(jī)對煤泥進(jìn)行干燥提質(zhì)處理。

2 WJG-15000型旋翼式干燥機(jī)

2.1 結(jié)構(gòu)組成

WJG-15000型旋翼式干燥機(jī)主要由基座、進(jìn)料口、出料口、進(jìn)風(fēng)口、出風(fēng)口、旋翼式攪拌器、閉風(fēng)出料器等組成[7-9]，結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 WJG-15000型旋翼式干燥機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖

干燥機(jī)的機(jī)殼兩側(cè)分別為進(jìn)料口和出料口，進(jìn)料口端布置有螺旋給料器，出料口最下端布置有閉風(fēng)出料器；機(jī)殼上方為進(jìn)風(fēng)口和出風(fēng)口，基座上分別布置有與攪拌器相連的電機(jī)，攪拌器的軸之間布置有過渡臺；分隔腔內(nèi)上方旋轉(zhuǎn)刮刀的軸與機(jī)殼外的電機(jī)相連，分隔腔的機(jī)殼上方布置有防爆口，機(jī)殼側(cè)方布置有檢修口。

2.2 工作原理

在干燥機(jī)工作時，煤泥先進(jìn)入緩沖倉，再由給料機(jī)均勻、穩(wěn)定地給入機(jī)體內(nèi)。在干燥機(jī)底部兩個相向旋轉(zhuǎn)的旋翼作用下，煤泥被拋入干燥腔；在引風(fēng)機(jī)的負(fù)壓作用下，高溫?zé)犸L(fēng)沿水平方向呈波浪式移動；在氣流和重力的雙重作用下，煤泥在干燥腔內(nèi)做往復(fù)螺旋運(yùn)動，并與熱風(fēng)充分接觸、換熱。在煤泥被拋擲的過程中，自身黏性和加熱產(chǎn)生的固聚性被去除，其在干燥腔內(nèi)得以充分彌散[7]。同時，干燥機(jī)的尾端布置有氣流干燥工藝，以強(qiáng)化煤泥與熱風(fēng)的換熱效果，使尾氣余熱得到充分利用。在氣流作用下，煤泥被強(qiáng)制帶出干燥腔，并在離心式收料器的作用下實(shí)現(xiàn)氣固分離。WJG-15000型旋翼式干燥機(jī)的工作原理[8-10]如圖2所示。

圖2 WJG-15000旋翼式干燥機(jī)工作原理圖

干燥機(jī)內(nèi)部布置有三個工作腔，在第一個工作腔內(nèi)，煤泥與高溫?zé)犸L(fēng)直接接觸，并迅速升溫至濕球溫度，一般煤泥溫度在75～90 ℃之間，此階段屬于升溫干燥階段；在第二個工作腔內(nèi)，煤泥的大量水分被蒸發(fā)，此階段屬于恒速干燥階段，也是主要干燥階段；在第三個工作腔內(nèi)，煤泥水分的蒸發(fā)速度降低，其溫度開始逐漸上升，此階段屬于降速干燥階段。煤泥被干燥后，出料溫度不超過50 ℃，水分在13%左右。

2.3 技術(shù)特點(diǎn)

WJG-15000型旋翼式干燥機(jī)具有以下技術(shù)特點(diǎn)：

(1)設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小，核心換熱設(shè)備的體積是同等規(guī)格滾筒式干燥機(jī)的50%。

(2)采用三圓結(jié)構(gòu)設(shè)計，通過旋翼的機(jī)械運(yùn)動強(qiáng)制煤泥彌散，使其在不同干燥腔內(nèi)都呈流態(tài)化懸浮狀，且表面更新頻率高，與熱風(fēng)充分接觸，煤泥與熱風(fēng)的傳熱傳質(zhì)效果好，效率高，能耗低。

(3)能夠?qū)崿F(xiàn)高溫區(qū)絕熱處理，進(jìn)而減少熱能損失，蒸發(fā)1 t水所需的熱量僅為傳統(tǒng)貼壁式干燥設(shè)備的50%左右。

(4)采用機(jī)械拋擲干燥+氣流接觸干燥方式[8]，具有自動將物料塊團(tuán)破碎的功能，克服了干燥過程中物料塊團(tuán)自然流動而不破碎的弊端，干燥產(chǎn)品呈<3 mm顆粒狀。

(5)采用強(qiáng)制負(fù)壓出料方式，能夠保證腔內(nèi)流體的負(fù)壓強(qiáng)度和較低的氧氣濃度，防止過干粉塵在腔內(nèi)產(chǎn)生和集聚，進(jìn)而有效杜絕可燃?xì)怏w和粉塵在腔內(nèi)燃燒、爆炸的可能。

2.4 技術(shù)參數(shù)

新景礦選煤廠WJG-15000型旋翼式干燥機(jī)主要技術(shù)參數(shù)[9-10]如下：

參數(shù)

數(shù)值

外形尺寸/(mm×mm×mm)

7 700×3 200×5 500

入料水分(全水分)/%

25

產(chǎn)品水分(全水分)/%

≤13

處理能力/(t·h-1)

100

產(chǎn)品粒度/mm

<3

3 應(yīng)用效果

3.1 煤泥質(zhì)量

WJG-15000型旋翼式干燥機(jī)在新景礦選煤廠投入運(yùn)行后，煤泥干燥提質(zhì)效果良好。煤泥干燥前后的統(tǒng)計數(shù)據(jù)見表2。

表2 煤泥干燥前后的統(tǒng)計數(shù)據(jù)

由表2可知：煤泥經(jīng)過干燥提質(zhì)后，水分由25%～30%降到9%～13%，平均水分為11.19%，發(fā)熱量由15.89～17.14 MJ/kg提高到19.24～20.91 MJ/kg，平均發(fā)熱量為19.95 MJ/kg，干燥提質(zhì)效果明顯。

3.2 經(jīng)濟(jì)效益

在WJG-15000型旋翼式干燥機(jī)投入運(yùn)行后，噸煤泥的瓦斯消耗量為47.11 m3，瓦斯價格為0.75元/m3，折算后干燥1 t煤泥的瓦斯成本為31.27元；其他成本包括材料、薪酬、電力、折舊等，合計20.89元；綜合計算，煤泥干燥成本為52.16元/t。

根據(jù)測算，濕煤泥變?yōu)楦擅耗嗟暮娓赊D(zhuǎn)化率為88%。按照2018年1—6月的市場情況，末煤銷售價格為456.80元/t，煤泥銷售價格為203.83元/t，煤泥干燥后按照末煤價格售價，價差為252.97元/t；拋除水分損失和烘干成本120元/t，凈價差為132.97元/t。按照每年烘干煤泥40萬t計算，每年的銷售收入增加5 318.80萬元，經(jīng)濟(jì)效益十分可觀。

4 結(jié)語

WJG-15000型旋翼式干燥機(jī)在新景礦選煤廠運(yùn)行近兩年，煤泥干燥效果良好，達(dá)到設(shè)計指標(biāo)要求，不但實(shí)現(xiàn)了尾煤全部回收作為優(yōu)良資源再利用的目標(biāo)，而且達(dá)到了洗水零排放的目的，企業(yè)環(huán)保工作再上新臺階。

但從WJG-15000型旋翼式干燥機(jī)開始運(yùn)行至今，由于瓦斯供應(yīng)一直達(dá)不到設(shè)計要求(瓦斯流量在2 300～3 000 m3/h之間，瓦斯壓力在20～40 kPa之間)，甚至因供應(yīng)量過小而停車，導(dǎo)致煤泥干燥作業(yè)無法正常進(jìn)行。因此，在后續(xù)生產(chǎn)中需要考慮熱源來源的多樣性，以保證煤泥干燥作業(yè)順利進(jìn)行。