煤泥低温干燥新工艺探讨

赵志坚，史　昱，何明威（河北诺达化工设备有限公司，河北石家庄050035）

化工装备与设计

煤泥低温干燥新工艺探讨

赵志坚，史昱，何明威
（河北诺达化工设备有限公司，河北石家庄050035）

传统的煤泥干燥设备采用回转圆筒干燥机，主要以对流传热的方式干燥，传热效率低，对传热介质的温度要求很高，属于高温干燥，设备一次性投资大、占地面积大。介绍了一种煤泥干燥新工艺，以热传导为主、对流传热为辅。主要介绍了空心桨叶式干燥机的性能、特点、工作原理、结构及其在煤泥行业的应用，属于低温搅拌型干燥设备。

回转圆筒干燥机；空心桨叶式干燥机；煤泥；干燥

煤泥泛指煤粉含水形成的半固体物，是煤炭生产以及洗、选煤过程产生的副产品，具有高水分、高黏性、强力持水性和低热值等特点。煤泥产生的途径大致有以下几种：1）炼焦煤选煤厂的浮选尾煤；2）煤水混合物产出的煤泥；3）矿井排水夹带的煤泥、矸石山浇水冲刷下来的煤泥。不同途径产生的煤泥其性质不同，利用性差别也较大。

工业利用的煤泥含水率愈低愈好。煤泥干燥设备可将煤泥干燥回收，干燥煤泥可增值为商品动力燃煤，可以单独销售或者与中煤（混煤）掺配销往热力电厂，达到节能、经济、环保的目的。

目前煤泥干燥设备大部分采用回转圆筒干燥机。回转圆筒干燥机是主体略带倾斜并可以调节转速的圆筒体，湿物料由加料机送入圆筒内，在抄板的翻动下物料在干燥器内均匀分布和分散并与通过筒内的热风（并流或逆流）接触，从而达到干燥目的。该设备缺点：1）干燥空气温度在500℃左右，如果没有合适的烟道气或废热源，需要额外的热风炉热源，一次性投资较大、能耗较高、首次投入资金较多；2）由于设备庞大，安装、拆卸都十分不方便，占地面积较大；3）热容量偏小，热效率普遍不高；4）物料在筒体内停留时间较长，而且停留时间差异很大；5）不适于对温度有严格要求的物料，因为热源温度较高，烘干高挥发分、高热值的煤泥时有造成煤粉爆炸的危险。鉴于以上原因，河北诺达化工设备有限公司考虑采用空心桨叶式干燥机作为煤泥低温干燥的主要设备，并实施了成功案例。

1　工艺流程及设备简介

1.1干燥工艺流程

空心桨叶式干燥机［1］干燥工艺流程见图1。

图1　空心桨叶式干燥机干燥工艺流程图

整个系统由加料系统、干燥系统、加热系统、除尘系统及输送系统组成。湿物料由螺旋输送机输入空心桨叶式干燥机，在桨叶、夹套的加热和推挤作用下逐渐干燥并向出口端移动，最后从出口端输出并由皮带输送机送至下一工序，整个干燥过程密闭操作。从物料中释放出的水蒸气在由蒸汽加热器加热后的热空气的携带下从排湿口排出，含有固体颗粒的气体经由除尘器分离，干净的气体经由引风机引出。

1.2设备简述

空心桨叶式干燥机是以热传导［2］为主的卧式搅拌型干燥机，主体结构由带有夹套的W型壳体、内置的对称低速回转空心轴、驱动装置和热源组成。轴上布有对称的楔形桨叶，机身包括夹套、轴和叶片都通有热载体，同时对物料进行加热，传热密度大。轴一般是成对的，2根或者4根。轴上的空心叶片大部分设置成楔型，边上附有辅助叶片，与筒体夹套的距离非常近，能够增加搅拌强度以及消除筒体内的传热死角。空心桨叶式干燥机结构如图2所示。

图2　空心桨叶式干燥机结构简图

湿物料从设在空心桨叶式干燥机一端顶盖上的螺旋输送机将物料定量加入干燥器内，在输送轴传动下将物料干燥并输送至出料端。在两轴相对旋转过程中，叶片上扬时带动筒体底部物料翻转，从两轴中间落下掉到筒体底部，物料不停翻转并与壳体和楔形桨叶传热面接触，外壳夹套和干燥输送轴内通入加热介质。热风从干燥机出料端上部送入，通过呈搅拌状态物料层表面，从进料端上部排出。在饱和蒸汽或导热油的间接加热以及热风的直接加热下，物料中的水分被蒸发掉，使物料变得松散和易输送，达到物料的含湿量要求，在干燥器出料端底部的排料口经由皮带输送机排出。根据被干燥物料的产量、物化性质、初始及最终含水量，确定干燥面积。

空心桨叶式干燥机是一种以热传导为主的卧式搅拌型连续干燥［3-4］设备，内部设置各种结构和形状的桨叶，物料在搅拌桨叶翻动和挤压下不断地与干燥器的传热壁面和热载体接触，连续受热使湿分蒸发，达到干燥目的。由于该设备干燥所需热量依靠热传导间接加热，因此干燥过程不需或只需少量气体带走水分，极大地减少了被气体带走的热量损失，提高了热量的利用率。空气桨叶式干燥机适合颗粒状及粉末状物料的干燥，对高黏度的物料也能干燥。

1.3空心桨叶式干燥机优势

1）干燥物料所需热量主要由排列在空心轴上的许多空心桨叶壁面提供，而夹套壁面及空心轴外表面只占少部分，所以设备结构紧凑、单位容积传热面积大、占地面积小，可节省基建投资。

2）典型传导式干燥，传导系数大、传热效率高。固体物料自身没有流动性，在干燥器内固体物料的移动完全依靠桨叶推动和自身重力的联合作用。物料从一端加入，从另一端排出，可减少返混，使物料停留时间分布变窄，有利于物料干燥均匀。干燥所需热量由夹套、桨叶及空心轴表面提供，属于传导式干燥，减少了用气体加热时被出口气体带走的热量损失，提高了热量利用率。物料蒸发出的水分可用或仅用少量的热风带走。

3）干燥物料所需热量全部由楔形桨叶和夹套供给，可补充少量热空气降低排气湿度，用气量少、流速低、产生的粉尘少，带走的粉尘回收方便、回收设备简单、尾气易处理；同时在干燥过程中热风带走的热量较少，热量利用率可达80%～90%。

4）楔形桨叶具有自清洁能力。由于桨叶结构特殊，使附着于加热面上的物料在桨叶和颗粒或粉末层的联合运动中产生分散力自动清除，使桨叶保持高效的传热功能。另外由于两轴桨叶反向旋转，交替地压缩（两轴桨叶斜面相距最近时）和膨胀（两轴桨叶斜面相距最远时）斜面上的物料，使传热面附近的物料被激烈地搅动，提高了传热效果。桨叶对黏性较高的膏状物料也适用。

5）能处理含水量高、黏度较大的物料。干燥器内设溢流堰，可根据物料性质和干燥条件改变溢流堰高度。物料滞留时间可调，对于易干燥和不易干燥的物料均适用。物料在干燥机内从进料口向出料口呈活塞流流动，停留时间分布很窄，产品干燥均匀。

6）热源温度较低，饱和蒸汽或导热油皆可，属于低温传导加热，有废气热源的单位生产成本更低。

7）干燥过程中所有物料都处在不断翻滚—压缩—膨胀运动中，受热均匀，产品含湿量均匀。

8）桨叶排布形式最大化地减小了电流的不稳定性，保证了连续生产。

9）单位体积换热面积高于回转圆筒干燥机，设备结构紧凑、占地面积小。

空心桨叶式干燥机在煤泥行业应用成功案例。

1）山东某公司煤泥干燥项目。湿物料流量为9 t/h，干物料流量为8 t/h，初始含湿量（质量分数）为25%，最终含湿量（质量分数）为15%，物料初始温度为20℃，干燥温度为80℃，蒸发水量为1 t/h。根据工艺计算结果，选用120 m2双桨叶干燥机 1台，生产能力为8 t/h，热源采用饱和蒸汽，工作压力为0.6 MPa，工作温度为270℃。与介质接触表面材质为碳钢。2012年设备投运后至今运转正常，达到了设计能力。经测算，吨煤消耗蒸汽为0.2 t、电耗为47 520 kJ，热效率为60%以上。

2）山西某公司煤泥干燥项目。湿物料流量为20 t/h，干物料流量为17.4 t/h，初始含湿量（质量分数）为26%，最终含湿量（质量分数）为15%，物料初始温度为20℃，干燥温度为80℃，蒸发水量为2.6 t/h。根据工艺计算结果，选用120 m2双桨叶干燥机3台，生产能力为17.4 t/h，热源采用饱和蒸汽，工作压力为0.6 MPa，工作温度为180℃。与介质接触表面材质为碳钢。2013年设备投运后至今运转正常，达到了设计能力。经测算，吨煤消耗蒸汽为0.24t、电耗为65 544 kJ，热效率为60%以上。

以上两例中，由于物料在设备中处于不断的运动中，且热源温度低，因此物料干燥均匀，无结壁现象，生产平稳。

实践证明，以空心桨叶式干燥机作为煤泥低温干燥设备，具有占地面积小、运行平稳、成品含湿量稳定、易于操作等特点，取得了显著的节能效果，并且由于避免了高温烟道气的使用，安全性也大大提高。

2　结束语

将低温热传导设备用于煤泥干燥取得了较好的干燥效果及经济效益。相对于传统的回转圆筒干燥机，空心桨叶式干燥机具有操作弹性大、物料停留时间可调、操作简单、自动化程度高、设备紧凑、占地面积小、热传导系数高、投资少等特点，是节能型设备。

［1］时钧，汪家鼎，余国琮，等.化学工程手册（上卷）［M］.2版.北京：化学工业出版社，1996.

［2］刘广文.干燥设备设计手册［M］.北京：机械工业出版社，2009. ［3］徐帮学.最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册［M］.合肥：安徽文化音像出版社，2003.

［4］于才渊，王宝和，王喜忠.干燥装置设计手册［M］.北京：化学工业出版社，2005.

联系方式：zjzhao666@126.com

Research on new process technology of low temperature drying coal slime

Zhao Zhijian，Shi Yu，He Mingwei
（Hebei Nuoda Chemical Equipment Co.，Ltd.，Shijiazhuang 050035，China）

Traditional coal slime drying equipment is rotary drum dryer，which is mainly in the form of convective heat transfer of drying.It is characterized of low thermal efficiency，high requirement to the convective medium temperature，which belongs to the high temperature drying，high one-time investment and large covers of area.A new technology for coal slime drying，which gives priority to heat conduction and takes convection heat transfer as complement，was introduced.The performance，characteristics，working principle，and structure of hollow blade type dryer were introduced.And its application in the coal slime industry was also reviewed.The equipment belongs to the low temperature mixing type drying equipment.

rotary cylinder dryer；hollow blade dryer；coal slime；drying

TQ058.1

A

1006-4990（2016）03-0069-03

2015-09-12

赵志坚（1980—），男，学士，工程师，主要从事化工机械方面的研究。