燕子山选煤厂煤泥滚筒干燥系统调整与优化实践

高 明

(大同煤矿集团有限责任公司 生产技术部,山西 大同 037003)

燕子山选煤厂煤泥滚筒干燥系统调整与优化实践

高 明

(大同煤矿集团有限责任公司 生产技术部,山西 大同 037003)

针对燕子山矿煤泥脱水后煤泥水分高、煤泥入料条件不稳定、滚筒干燥机使用效果差等问题，在分析煤泥入料量与入料水分对煤泥干燥效果影响的基础上，通过建立燃烧炉烟气温度与煤泥入料条件之间的关系式，得出了燃烧炉烟气温度调整策略，从而保证煤泥干燥效果，并取得了良好的经济效益。

煤泥；滚筒干燥系统；燃烧炉烟气温度；煤泥水分

同煤集团燕子山选煤厂是一座设计入选能力为4.5 Mt/a的矿井型选煤厂，始建于1989年，经2009年工艺改造，实际入选能力达到5.0 Mt/a，选煤工艺为：200～50 mm粒级重介浅槽分选，50～1.5 mm粒级有压两产品旋流器分选，1.5～0.2 mm粒级螺旋分选机分选，<0.2 mm粒级板框压滤机直接脱水回收。由于配套矿井燕子山矿石炭系原煤的煤泥含量较大(高达13%)，导致煤泥压滤脱水后水分较高，不能配入精煤产品。鉴于此种情况，选煤厂于2012年8月增设了煤泥滚筒干燥系统，以有效降低煤泥水分，使其能够混入精煤产品中，进而提高选煤厂经济效益，解决煤泥堆放产生的环保问题[1]。增设的煤泥滚筒干燥系统处理能力为49.5万t/a，折合小时处理量为92.5 t，设计入料水分为27%～33%，出料水分为16%～22%。但在实际生产中，由于入料煤泥条件不稳定，导致滚筒干燥机干燥后出料煤泥水分很不稳定：有时水分在25%以上，出现产品结块现象，导致运输过程中发生堵塞事故；有时水分又特别小，从而产生大量粉尘，不符合环保要求。

1 煤泥滚筒干燥系统生产现状[2-4]

1.1 主要设备

燕子山选煤厂增设的煤泥滚筒干燥系统核心设备为MGT3624滚筒干燥机，该机处理量为80～100 t/h，滚筒尺寸(直径×长度 )为 3.6 m×25 m；安装倾角为 3°。工作时，入料湿煤泥和由锅炉送来的700～800 ℃的高温烟气沿同方向进入滚筒干燥机，物料由扬料板提起并洒落，从而使物料与高温烟气直接接触，均匀混合，并将热量传递给湿物料；高温烟气使湿物料所带水分汽化，并随废气排走；水分汽化后的物料则由干燥机下端的排料箱排出，从而实现煤泥脱水的目的[5]。

1.2 干燥工艺流程

煤泥滚筒干燥系统对煤泥的干燥主要是燃料流程、烟气流程和煤泥流程的混合交叉作用，其核心是精煤燃料燃烧所产生的热烟气与入料煤泥在滚筒干燥机的筒体内进行接触并发生热交换的过程，最终烟气带走湿煤泥的部分水分，从而达到干燥的目的[6]。具体工艺流程如图1—图3所示。

1.3 煤泥干燥效果分析

对燕子山选煤厂干燥车间滚筒干燥机不同入料条件下的几组入料煤泥与出料煤泥进行取样、化验，结果如表1所示。

图1 燃料流程

图2 烟气流程

图3 煤泥流程

Table 1 Moistures of dried products under varying feed condition %

注：正常生产时，烟气温度在720～750 ℃之间。

1.3.1 入料量对干燥效果的影响

由表1中第2、6、8、10组数据可知：当入料煤泥水分在30%～31%之间时，随入料量的增加，出料煤泥水分有逐渐升高的趋势，如图4所示。

图4 出料煤泥水分变化趋势图Fig.4 Trend chart showing variation of moisture of dried product

根据图4可以看出，在入料煤泥的水分保持不变时，滚筒干燥机出料煤泥水分随着入料煤泥量的增大而升高，但在入料量未达到90 t/h(干燥机设计能力)时，水分升高趋势不明显，超过90 t/h之后，出料煤泥水分升高较快，干燥效果不理想。

1.3.2 入料水分对干燥效果的影响

由表1中第6、7组和第9、10组数据可得煤泥产品水分对比柱状图(图5)。由图5可明显看出，当干燥系统的入料煤泥量相差不大时，产品水分均随原煤水分的增大而增大，在入料量大时尤为明显。

1.3.3 入料条件波动过大时的干燥效果

当入料煤泥量过小或煤泥水分偏低时，干燥后煤泥呈干粉状态，并伴有大量煤尘，对环保极为不利；反之，当入料煤泥量大或煤泥水分过高时，干燥后煤泥水分仍然很高，混入精煤时会粘结成团，并易造成精煤产品装运过程中的堵塞。

图5 干燥煤泥水分对比柱状图

2 干燥系统调整

为了应对入料煤泥量不均匀，入料煤泥水分突变对煤泥干燥效果的影响，通过不断探索与实践，燕子山选煤厂慢慢摸索出了通过调整滚筒干燥机的技术参数来适应不同情况的解决措施。调整的主要参数有：燃烧炉烟气温度(T)、干燥筒体的转速(N)、引风机出口压力(P)。干燥机现场使用表明，烟气温度是影响煤泥干燥效果的最主要因素，同时调整烟气温度也是最容易操作的，因此研究主要集中在烟气温度与干燥前后煤泥水分的变化关系上面。

2.1 确定出料煤泥水分(目标值)

鉴于出料煤泥水分过大不易混入精煤储运，水分过小又会产生粉尘而影响环保的实际，根据对干燥后的出料煤泥水分化验数据分析，当干燥后出料煤泥水分(x2)在19%～20%之间时储运效果最好，可达到适宜状态。

统计学处理 采用SPSS 17.0软件进行分析，离散变量应用百分比描述，连续变量应用中位数描述，计量资料应用独立样本t检验，计数资料用卡方检验/秩和检验。P<0.05为差异有统计学意义。

2.2 燃烧炉烟气温度与煤泥入料条件关系的研究

2.2.1 建立关系式

为了在不同煤泥入料条件下得到最佳的出料煤泥水分x2，首先建立入料条件(入料煤泥量Q1、入料水分x1)与燃烧炉烟气温度(T)的关系，即T∝△W(煤泥水量损失)。

煤泥干燥前：

W1=x1Q1,G1=(1-x1)Q1；

在煤泥干燥过程中：

T∝△W=W1-W2，

G1=G2=Q1(1-x1)=Q2(1-x2)；

煤泥干燥后：

W2=x2Q2,

x2=W2/(W2+G2) =

(x1Q1-△W)/(Q1-△W)。

△W=Q1(x1-x2)/(1-x2)

式中：Q1、Q2为干燥前后湿煤泥量，t/h；W1、W2为干燥前后湿煤泥水量,t/h；G1、G2为干燥前后干煤泥量, t/h；x1、x2为干燥前后煤泥水分， %。

2.2.2 燃烧炉烟气温度调整策略确定

表2 不同锅炉温度对应的入料煤泥与出料煤泥指标

根据最小二乘法及线性回归原理，令T=k△W+T0，可得：

T=24.8△W+435，

进而得出入料条件、调整参数与干燥效果的关系为：

T/24.8=Q1×(x1-x2)/(1-x2) +17.54。

令x1=30%，x2=20%，Q1=90 t/h，则可得T=714 ℃。据此可得出锅炉温度调整策略：①当仅当入料量增(减)10 t/h时，需调节锅炉温度T增(减)30 ℃；②当仅当入料水分增(减)1个百分点时，需调节锅炉温度T增(减)27 ℃；③若入料量和水分同时变化，需先求得△W，再确定T值。

3 经济效益

根据以上调整策略及优化控制，燕子山选煤厂滚筒干燥系统取得了良好的干燥效果,干燥后的出料煤泥水分能够满足生产需求，可直接配入精煤产品装车外运，经济效益、社会效益均佳。

3.1 投入成本

增设煤泥干燥车间一次性投资为1 813万元；每年生产330 d，干燥系统实际每日处理1 100 t湿煤泥，需燃用80 t精煤，运行及维修成本为2元/t(湿煤泥)，精煤价格按400元/t、湿煤泥价格按50元/t计算，则干燥系统运行第一年的投资与成本为4 756.6万元。

3.2 收益及利润

干燥过程按煤泥平衡计算，每日处理1 100 t湿煤泥可大约产生干煤泥(精煤)733 t，则干燥系统运行一年收益为9 675.6万元。因此增设煤泥干燥系统后，第一年就可回收投资并可获利润4 919万元，之后每年可获利润6 732万元。

4 结语

燕子山选煤厂生产实践表明，若要保证滚筒干燥机运行中对煤泥具有良好的干燥效果，首先要使煤泥入料量稳定、入料煤泥水分适当，并在煤泥入料有波动时及时调整燃烧炉烟气温度，从而确保干燥系统达到最佳的使用状况。干燥后，如煤泥水分满足要求，可将之混入精煤产品，不仅拓展了煤泥销路，还可解决煤泥在厂内堆积而造成的环境污染问题，经济效益和社会效益俱佳。

[1] 吕国定.煤泥干燥技术在燕子山选煤厂的应用[J]. 煤炭加工与综合利用,2014(9).

[2] 廖祥国.浅谈煤泥滚筒干燥系统在田庄选煤厂的改进实践[J].煤炭工程,2010(9).

[3] 赵福生, 刘景文, 赵金亮.小青矿煤泥干燥系统改造及应用[J].选煤技术,2011(4).

[4] 李德志,张 镜.滚筒式煤泥干燥技术在白龙矿选煤厂的应用[J].洁净煤技术,2007(4).

[5] 李学静, 刘久燕, 李 富,等.大型滚筒式干燥机及其工艺系统的应用[J].煤质技术,2004(1).

[6] 李学静.滚筒干燥机干燥煤泥滤饼的实践[J].选煤技术,1998(1)

Readjustment and optimization of the drum-type coal slime thermal drying system at Yanzishan coal preparation plant

GAO Ming

(Technical Department, Datong Coal mine Group Liability Co., Ltd., Datong, Shanxi 037003, China)

To cope with the problem encountered at the plant, such as high moisture of dewatered product, inconsistency of feed and fluctuation of performance of drying system, an analysis is made of the effect of feed rate and moisture on performance of thermal drying system, and based on the analysis, the relationship between the boiler temperature and dryer feed conditions is finally defined. Though making according readjustment of the boiler temperature, a stable and improved performance of the thermal drying system is ensured. This has brought forth a favorable economic result.

coal slime; drum-type thermal drying system; boiler temperature; moisture of dried product

1001-3571(2016)01-0061-03

TD946.2

B

2016-01-23

10.16447/j.cnki.cpt.2016.01.016

高 明(1987—)，男，黑龙江省哈尔滨市人，工程师，从事煤炭洗选加工技术管理工作。

E-mail：m15135247753@163.com Tel：0352-7868342