新集一矿矸石电厂煤泥干化系统方案设想

2022-02-23张信龙

山东煤炭科技 2022年1期

关键词：煤场矸石煤泥

张信龙

（中煤天津设计工程有限责任公司，天津 300120）

新集一矿矸石电厂是新集一矿配套建设的综合利用热电厂。新集一矿生产的湿煤泥不能被新集一矿矸石电厂完全消化，堆放占用场地，粉尘污染环境，已经成为中央生态环境保护督察隐患。

1 燃料来源

新集一矿原煤为低变质的气煤和1/3焦煤，具有中低灰、高发热量、特低磷、特低硫等特点。新集一矿矸石电厂混合燃煤Qnet,ar约10 467 kJ/kg，其中煤泥Mt=22.2%，Ad=48.35%，Qnet,ar=11 074 kJ/kg。

2 工程技术方案

2.1 干燥方法

煤泥干燥主要是使煤泥水分降低、热值提高，使干燥后的煤泥可与洗混煤掺混后作为锅炉的燃料使用。现在常用的煤泥干燥方法有直管滚筒式干燥、旋翼式干燥和扬料板滚筒式干燥等[1-3]。

考虑利用新集一矿矸石电厂0.45 MPa、145 ℃的饱和蒸汽作为干燥热源，汽源供应可靠、参数稳定、价格受控。低温蒸汽间接干燥生产过程中没有固体废弃物的排放，蒸发水分可收集循环利用。直管滚筒低温干燥工艺具有以下特点：工艺先进，系统运行稳定可靠；干燥过程全封闭，避免二次污染；余热利用技术实现节能环保、超净排放；干燥环境温度在100 ℃左右，无粉尘爆炸安全隐患；物料流动顺畅；干燥效率高，系统热损失小；产品颗粒度、水分、产量等可通过控制系统调节，自动化程度高。因此，推荐采用低温蒸汽热源的直管滚筒干燥。干燥方法比较对照见表1。

表1 干燥方法比较对照表

2.2 工艺流程

压滤煤泥由带式输送机运至入料缓冲仓，经煤泥定量给料机、密封式给料装置给入干燥机，出料口排出的干煤泥后经带式输送机落地储存。电厂蒸汽经减温降压装置、分气缸进入干燥机的蒸汽加热管，提供干燥所需的热量。蒸汽经疏水扩容器冷凝、疏水箱储存，由疏水泵输送至电厂原水箱回用。蒸发湿气由引风机、湿法除尘器进行除尘冷凝，实现干燥系统超净排放。煤泥水经过沉淀底流由潜污泵送至煤泥浓缩池，溢流作为澄清水喷淋使用，补充水来自煤泥浓缩池澄清水。设备流程如图1。最终产品平衡见表2。

图1 设备流程图

表2 最终产品平衡表

2.3 主要工艺设备选型

主要工艺设备选型见表3。

表3 主要工艺设备选型表

2.4 车间布置

厂址选择在新集一矿工业场地西北角，占地约1.5 hm2，自西向东布置有干燥车间、煤泥储煤场和T1转运站等。湿煤泥转运至煤泥储煤场再向干燥车间供料，干煤泥运至煤泥储煤场储存，再转运至T1转运站后掺入矸石电厂现有燃料系统。

干燥车间占地约900 m2，主体为门式钢架钢结构厂房，钢筋混凝土独立基础。一层布置有干燥机（变频）、疏水箱、疏水泵、湿法除尘器、引风机（变频）、喷淋水池、喷淋水泵、干煤泥带式输送机和配电室等；二层布置有入料缓冲仓、煤泥定量给料机（变频）和密封式定量给料装置（变频）；三层布置有湿煤泥带式输送机。

煤泥储煤场占地约6700 m2，主体为钢筋混凝土结构，屋面为网架结构，钢筋混凝土独立基础，四周设钢筋混凝土挡墙高2.5 m，钢筋混凝土条形基础。煤泥储煤场分别堆放湿煤泥和干煤泥，总容量约20 000 t，煤泥上料和转运均采用装载机。

煤泥储煤场至干燥车间湿煤泥带式输送机、干燥车间至煤泥储煤场干煤泥带式输送机上设置电子皮带秤对原料和产品进行计量。

本系统蒸汽用量约4 t/h，所需蒸汽由新集一矿矸石电厂提供，通过一根DN125管道架空敷设至干燥车间，沿途根据敷设情况合理设置疏水点。蒸汽管道热补偿主要以波纹补偿器补偿为主，局部采用自然补偿。至干燥车间蒸汽管道在汽源接口处设置手动阀门、电动阀门，至干燥车间蒸汽管道上设置流量计，实现蒸汽计量。

2.5 经济效益预测

由于湿煤泥和混煤的单位发热量单价不同，燃烧干煤泥相当于节约燃烧混煤。湿煤泥发热量11 074 kJ/kg（单价234.5元/J/kg），湿煤泥价格149.44元/t；湿煤泥经干化处理后，干煤泥发热量13 050 kJ/kg（单价402元/J/kg），干煤泥价格299.23元/t。按照年处理10万t湿煤泥计算，矸石电厂年节省燃料费299.23×10-149.44×10=1 497.90万元，年总成本约为69.9×10=699.00万元，项目建成后矸石电厂年收入增加约798.90万元。