煤泥低溫干燥新工藝探討

趙志堅，史　昱，何明威（河北諾達化工設備有限公司，河北石家莊050035）

化工裝備與設計

煤泥低溫干燥新工藝探討

趙志堅，史昱，何明威
（河北諾達化工設備有限公司，河北石家莊050035）

傳統的煤泥干燥設備采用回轉圓筒干燥機，主要以對流傳熱的方式干燥，傳熱效率低，對傳熱介質的溫度要求很高，屬于高溫干燥，設備一次性投資大、占地面積大。介紹了一種煤泥干燥新工藝，以熱傳導為主、對流傳熱為輔。主要介紹了空心槳葉式干燥機的性能、特點、工作原理、結構及其在煤泥行業的應用，屬于低溫攪拌型干燥設備。

回轉圓筒干燥機；空心槳葉式干燥機；煤泥；干燥

煤泥泛指煤粉含水形成的半固體物，是煤炭生產以及洗、選煤過程產生的副產品，具有高水分、高黏性、強力持水性和低熱值等特點。煤泥產生的途徑大致有以下幾種：1）煉焦煤選煤廠的浮選尾煤；2）煤水混合物產出的煤泥；3）礦井排水夾帶的煤泥、矸石山澆水沖刷下來的煤泥。不同途徑產生的煤泥其性質不同，利用性差別也較大。

工業利用的煤泥含水率愈低愈好。煤泥干燥設備可將煤泥干燥回收，干燥煤泥可增值為商品動力燃煤，可以單獨銷售或者與中煤（混煤）摻配銷往熱力電廠，達到節能、經濟、環保的目的。

目前煤泥干燥設備大部分采用回轉圓筒干燥機?；剞D圓筒干燥機是主體略帶傾斜并可以調節轉速的圓筒體，濕物料由加料機送入圓筒內，在抄板的翻動下物料在干燥器內均勻分布和分散并與通過筒內的熱風（并流或逆流）接觸，從而達到干燥目的。該設備缺點：1）干燥空氣溫度在500℃左右，如果沒有合適的煙道氣或廢熱源，需要額外的熱風爐熱源，一次性投資較大、能耗較高、首次投入資金較多；2）由于設備龐大，安裝、拆卸都十分不方便，占地面積較大；3）熱容量偏小，熱效率普遍不高；4）物料在筒體內停留時間較長，而且停留時間差異很大；5）不適于對溫度有嚴格要求的物料，因為熱源溫度較高，烘干高揮發分、高熱值的煤泥時有造成煤粉爆炸的危險。鑒于以上原因，河北諾達化工設備有限公司考慮采用空心槳葉式干燥機作為煤泥低溫干燥的主要設備，并實施了成功案例。

1　工藝流程及設備簡介

1.1干燥工藝流程

空心槳葉式干燥機［1］干燥工藝流程見圖1。

圖1　空心槳葉式干燥機干燥工藝流程圖

整個系統由加料系統、干燥系統、加熱系統、除塵系統及輸送系統組成。濕物料由螺旋輸送機輸入空心槳葉式干燥機，在槳葉、夾套的加熱和推擠作用下逐漸干燥并向出口端移動，最后從出口端輸出并由皮帶輸送機送至下一工序，整個干燥過程密閉操作。從物料中釋放出的水蒸氣在由蒸汽加熱器加熱后的熱空氣的攜帶下從排濕口排出，含有固體顆粒的氣體經由除塵器分離，干凈的氣體經由引風機引出。

1.2設備簡述

空心槳葉式干燥機是以熱傳導［2］為主的臥式攪拌型干燥機，主體結構由帶有夾套的W型殼體、內置的對稱低速回轉空心軸、驅動裝置和熱源組成。軸上布有對稱的楔形槳葉，機身包括夾套、軸和葉片都通有熱載體，同時對物料進行加熱，傳熱密度大。軸一般是成對的，2根或者4根。軸上的空心葉片大部分設置成楔型，邊上附有輔助葉片，與筒體夾套的距離非常近，能夠增加攪拌強度以及消除筒體內的傳熱死角。空心槳葉式干燥機結構如圖2所示。

圖2　空心槳葉式干燥機結構簡圖

濕物料從設在空心槳葉式干燥機一端頂蓋上的螺旋輸送機將物料定量加入干燥器內，在輸送軸傳動下將物料干燥并輸送至出料端。在兩軸相對旋轉過程中，葉片上揚時帶動筒體底部物料翻轉，從兩軸中間落下掉到筒體底部，物料不停翻轉并與殼體和楔形槳葉傳熱面接觸，外殼夾套和干燥輸送軸內通入加熱介質。熱風從干燥機出料端上部送入，通過呈攪拌狀態物料層表面，從進料端上部排出。在飽和蒸汽或導熱油的間接加熱以及熱風的直接加熱下，物料中的水分被蒸發掉，使物料變得松散和易輸送，達到物料的含濕量要求，在干燥器出料端底部的排料口經由皮帶輸送機排出。根據被干燥物料的產量、物化性質、初始及最終含水量，確定干燥面積。

空心槳葉式干燥機是一種以熱傳導為主的臥式攪拌型連續干燥［3-4］設備，內部設置各種結構和形狀的槳葉，物料在攪拌槳葉翻動和擠壓下不斷地與干燥器的傳熱壁面和熱載體接觸，連續受熱使濕分蒸發，達到干燥目的。由于該設備干燥所需熱量依靠熱傳導間接加熱，因此干燥過程不需或只需少量氣體帶走水分，極大地減少了被氣體帶走的熱量損失，提高了熱量的利用率?？諝鈽~式干燥機適合顆粒狀及粉末狀物料的干燥，對高黏度的物料也能干燥。

1.3空心槳葉式干燥機優勢

1）干燥物料所需熱量主要由排列在空心軸上的許多空心槳葉壁面提供，而夾套壁面及空心軸外表面只占少部分，所以設備結構緊湊、單位容積傳熱面積大、占地面積小，可節省基建投資。

2）典型傳導式干燥，傳導系數大、傳熱效率高。固體物料自身沒有流動性，在干燥器內固體物料的移動完全依靠槳葉推動和自身重力的聯合作用。物料從一端加入，從另一端排出，可減少返混，使物料停留時間分布變窄，有利于物料干燥均勻。干燥所需熱量由夾套、槳葉及空心軸表面提供，屬于傳導式干燥，減少了用氣體加熱時被出口氣體帶走的熱量損失，提高了熱量利用率。物料蒸發出的水分可用或僅用少量的熱風帶走。

3）干燥物料所需熱量全部由楔形槳葉和夾套供給，可補充少量熱空氣降低排氣濕度，用氣量少、流速低、產生的粉塵少，帶走的粉塵回收方便、回收設備簡單、尾氣易處理；同時在干燥過程中熱風帶走的熱量較少，熱量利用率可達80%～90%。

4）楔形槳葉具有自清潔能力。由于槳葉結構特殊，使附著于加熱面上的物料在槳葉和顆?；蚍勰拥穆摵线\動中產生分散力自動清除，使槳葉保持高效的傳熱功能。另外由于兩軸槳葉反向旋轉，交替地壓縮（兩軸槳葉斜面相距最近時）和膨脹（兩軸槳葉斜面相距最遠時）斜面上的物料，使傳熱面附近的物料被激烈地攪動，提高了傳熱效果。槳葉對黏性較高的膏狀物料也適用。

5）能處理含水量高、黏度較大的物料。干燥器內設溢流堰，可根據物料性質和干燥條件改變溢流堰高度。物料滯留時間可調，對于易干燥和不易干燥的物料均適用。物料在干燥機內從進料口向出料口呈活塞流流動，停留時間分布很窄，產品干燥均勻。

6）熱源溫度較低，飽和蒸汽或導熱油皆可，屬于低溫傳導加熱，有廢氣熱源的單位生產成本更低。

7）干燥過程中所有物料都處在不斷翻滾—壓縮—膨脹運動中，受熱均勻，產品含濕量均勻。

8）槳葉排布形式最大化地減小了電流的不穩定性，保證了連續生產。

9）單位體積換熱面積高于回轉圓筒干燥機，設備結構緊湊、占地面積小。

空心槳葉式干燥機在煤泥行業應用成功案例。

1）山東某公司煤泥干燥項目。濕物料流量為9 t/h，干物料流量為8 t/h，初始含濕量（質量分數）為25%，最終含濕量（質量分數）為15%，物料初始溫度為20℃，干燥溫度為80℃，蒸發水量為1 t/h。根據工藝計算結果，選用120 m2雙槳葉干燥機 1臺，生產能力為8 t/h，熱源采用飽和蒸汽，工作壓力為0.6 MPa，工作溫度為270℃。與介質接觸表面材質為碳鋼。2012年設備投運后至今運轉正常，達到了設計能力。經測算，噸煤消耗蒸汽為0.2 t、電耗為47 520 kJ，熱效率為60%以上。

2）山西某公司煤泥干燥項目。濕物料流量為20 t/h，干物料流量為17.4 t/h，初始含濕量（質量分數）為26%，最終含濕量（質量分數）為15%，物料初始溫度為20℃，干燥溫度為80℃，蒸發水量為2.6 t/h。根據工藝計算結果，選用120 m2雙槳葉干燥機3臺，生產能力為17.4 t/h，熱源采用飽和蒸汽，工作壓力為0.6 MPa，工作溫度為180℃。與介質接觸表面材質為碳鋼。2013年設備投運后至今運轉正常，達到了設計能力。經測算，噸煤消耗蒸汽為0.24t、電耗為65 544 kJ，熱效率為60%以上。

以上兩例中，由于物料在設備中處于不斷的運動中，且熱源溫度低，因此物料干燥均勻，無結壁現象，生產平穩。

實踐證明，以空心槳葉式干燥機作為煤泥低溫干燥設備，具有占地面積小、運行平穩、成品含濕量穩定、易于操作等特點，取得了顯著的節能效果，并且由于避免了高溫煙道氣的使用，安全性也大大提高。

2　結束語

將低溫熱傳導設備用于煤泥干燥取得了較好的干燥效果及經濟效益。相對于傳統的回轉圓筒干燥機，空心槳葉式干燥機具有操作彈性大、物料停留時間可調、操作簡單、自動化程度高、設備緊湊、占地面積小、熱傳導系數高、投資少等特點，是節能型設備。

［1］時鈞，汪家鼎，余國琮，等.化學工程手冊（上卷）［M］.2版.北京：化學工業出版社，1996.

［2］劉廣文.干燥設備設計手冊［M］.北京：機械工業出版社，2009. ［3］徐幫學.最新干燥技術工藝與干燥設備選型及標準規范實施手冊［M］.合肥：安徽文化音像出版社，2003.

［4］于才淵，王寶和，王喜忠.干燥裝置設計手冊［M］.北京：化學工業出版社，2005.

聯系方式：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

趙志堅（1980—），男，學士，工程師，主要從事化工機械方面的研究。