煤泥干燥技術的創新研究及應用

董麗華，陳晗

(中國電力工程顧問集團公司中南電力設計院，湖北武漢 430071)

1 概況

大路2×300MW坑口煤矸石熱電廠工程為煤電一體化、熱電聯產、坑口電站項目，電廠位于準格爾旗大路新區內。電廠燃煤全部采用不連溝煤礦洗煤廠的副產品末煤、煤泥和煤矸石，由帶式輸送機輸送進廠。不連溝煤礦洗煤廠核定生產能力為2000萬t/a，年產濕基煤泥100萬t。由于濕基煤泥具有高含水、高揮發分的特性，燃點低、易自燃，運輸、儲存不便，直接應用到電廠既影響鍋爐運行，又易造成發電機組運行不穩定和運煤系統堵塞。目前采用創新煤泥干燥技術對煤泥進行脫水，從而來實現洗水“閉路循環”，達到零排放的要求。

2 煤泥干燥技術的現狀及難點

目前，國內的煤化工業、型煤產業、煤礦業、新能源和電廠等企業使用的干燥設備有:滾筒式干燥機、圓盤式干燥機、立式橫流干燥機、振動干燥機、流化床干燥機等。按熱介質使用分類主要有蒸汽熱解式流化床干燥機、蒸汽導熱式干燥機、直接煙道氣對流傳熱干燥機等。但這些干燥工藝普遍存在處理能力小、干燥效果差、干后煤泥易返潮吸水、干燥過程易燃燒爆炸等問題。

3 多迴程煤泥干燥系統

3.1 多迴程滾筒式煤泥干燥系統定義

多迴程滾筒式煤泥專用干燥機是針對上述煤泥的特性研發的專用于煤泥干燥的新型節能高效干燥系統。該系統通過火力干燥的方式對煤炭產品進行深度脫水處理，可將高水分(26% ～28%)的煤炭產品干燥成水分12%～14%以下的產品，有效提高其發熱量指標及儲裝運性能，使之各項指標滿足商品煤的要求，不僅具有明顯的經濟效益，而且具有良好的環境效益和社會效益。

3.2 多迴程滾筒式煤泥專用干燥系統組成

多迴程滾筒式煤泥干燥系統主要由原料破碎及給料系統、燃燒供熱系統、干燥脫水系統、環保除塵系統、配電測控系統以及產品運輸系統組成。

原料破碎及給料系統選用1臺篩分破碎機與振動給料機;燃燒供熱系統選用煤粉爐(沸騰爐、鏈條爐)、燃料上煤機、鏈板除渣機、鼓風機等設備，確保向干燥系統提供穩定的高溫熱介質。干燥脫水系統選用密封給料箱、螺旋推進器、多迴程滾筒式干燥機、排料箱等設備，完成高水分物料與高溫熱介質的質熱交換。環保除塵系統選用旋風除塵器、螺旋輸送機或星形鎖氣器、引風機、濕式除塵器等設備回收干燥產品中的微細顆粒，同時實現尾氣達標排放。

配電測控系統選用成套配電裝置、測控操作臺、工業電視監控系統、就地箱、電動執行器等電氣設備實現干燥系統集中或就地自動控制。產品運輸系統選用一部或多部膠帶運輸機將干后產品運輸到用戶指定位置，其中靠近干燥機出料口的設備采用耐熱且密封性能良好的輸送設備。

3.3 多迴程滾筒式煤泥專用干燥機的特點

多迴程滾筒式煤泥專用干燥系統的主要特點:干燥效果好、處理能力大;干后煤泥不返潮吸水;高濕含量的載濕介質，沒有揮發分釋出條件;系統集成化程度高，且配備全自動智能監控系統，對熱風爐爐膛、干燥機入口、干燥機出口和引風機入口主要部位的溫度、壓力、火焰、煙氧等參數實時監測，系統運行實現自動控制與調節、參數連續自動采集、故障報警及安全連鎖保護等;高效節能;安全性高、占地面積小;煤粉熱風爐啟停方便、污染物排放控制水平高;環境效益好、性價比高;投資低、運行費用低，可在較短的時間內收回投資。

4 煤泥干燥系統的創新研究

4.1 煤泥在干燥過程中的變化

煤泥在常溫下加熱到100℃以上時，大部分的自由水能夠被蒸發。當煤泥在常壓下繼續加熱到180℃以上時，煤泥結合水能夠被脫除。進一步提高溫度，將導致越來越多的羥基官能團分解，從而引起煤泥的表面性質改變。在這種干燥溫度條件下，大量的羥基官能團分解，煤泥內部的毛細孔倒坍和產生交聯。毛細孔倒坍可以阻止水分進入毛細孔;同時也能夠觀察到煤泥的硬化，而交聯反應則能夠對毛細孔進行密封，阻止倒坍的毛細孔在吸收水分時再膨脹。另外，當煤泥溫度被加熱到200℃以上時，煤泥內部的焦油產生強烈遷移，遷移到毛細孔外部的焦油逐漸冷卻，由于焦油冷凝對毛細孔進行密封，從而使煤泥的表面積減少。

4.2 煤泥干燥系統的安全性

濕基煤泥在堆放中吸收游離氧，極易自燃，而煤泥在運動條件下，配高含氧空氣、遇明火也不能燃爆。煤泥熱力干燥過程中的燃爆，氧只是其中的一項條件，而不是決定因素。只要控制好主機出口風溫100～120℃，煤泥表面溫度50～60℃，即使進口風溫提高到560℃，也不會出現問題，進口風溫雖然遠遠超過了煤泥的燃點，只要烘干過程中煤泥自身溫度不超過燃點，就不會引起燃燒。因此干燥過程中只要對明火、揮發分、溫度、壓力、水分等幾項關鍵因素作好規避，運行是安全的。

5 經濟效益分析

煤泥干燥系統投資為1070萬元，其中土建工程費220萬元，設備購置費620萬元，安裝運輸費230萬元。設管理人員1人，鏟車司機1人，集控員1人，設備巡查人員1人，維修人員3人。

經濟效益分析，煤泥干燥前水分為26%，價格180元/t;干燥后水分為12%，價格350元/t，1t原料煤泥干燥后可生產出型煤0.841t，每干燥1t原料煤泥產出的型煤可銷售294.35元，煤泥干燥生產成本為16.72元/t。按年采購原料泥煤66萬t計算，年煤泥采購成本為11880萬元，年煤泥生產成本為1103.52萬元，年型煤銷售額19427.1萬元，則年經濟效益6443.5萬元。系統投資費用1070萬元，短時間內可以收回。

6 結語

根據以上原則計算，煤泥干燥系統的經濟效益相當可觀，煤泥干燥系統建設可以在較短的時間內收回基建投資，由此可見煤泥干燥系統方案在利用洗煤廠的副產品做燃料的電廠項目中，可以提高燃煤品質，節約煤炭資源。采用煤泥干燥系統是安全可靠的，也是切實可行的。

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