低溫蒸氣干燥工藝在東灘煤礦中的應用

張洪安， 于 波

（兗州煤業股份有限公司東灘煤礦選煤廠， 山東 鄒城 273500）

1 實施背景

煤泥是原煤經過洗選后粒度在0.5 mm以下的一種副產品。通常煤泥產量為入洗原煤量的15%～30%，經過壓濾的煤泥水分一般為25%～30%左右，熱值一般較低，直接使用或銷售均會影響其價值和效益。

經過干燥，煤泥熱值可大大提高，再通過配煤摻入其他產品中，其經濟效益會得到大幅提升，因而近年來煤泥干燥技術得到廣泛重視與發展。但由于多方面原因，大部分的煤泥沒有得到很好的利用。

經過干燥的煤泥熱值提高、水分降低，不僅價值提高，相應的銷售通道的選擇性、市場適應性也大大拓寬，其市場前景十分明朗。

東灘煤礦年產煤泥60余萬t，水分約為25～27%，灰分約40%～45%，發熱量約2 800～3 200 kcal。目前東灘煤礦的煤泥主要有兩個利用途徑：一是銷售給電廠發電（約130～150元／t）；二是廉價銷售給當地客戶（約260元／t）進行民用散燒等，既污染了環境，又造成了資源浪費。

不經干燥的煤泥，很難摻入混煤銷售，若想解決這一問題，通過煤泥干燥降低煤泥水分、提高煤泥熱值是唯一解決方向。

2 低溫蒸汽干燥技術應用

東灘電廠通過原東灘煤礦20 t鍋爐房向東灘礦工廣及家屬區供熱，去家屬區管路自壓濾車間大門處通過，距項目擬建場地50 m，有余熱蒸汽（富余量：＞20 t/h，溫度 200 ℃、壓力 0.25～0.4 MPa）可以利用。基于這一條件，從技術、經濟、環保等方面進行綜合方案對比，為東灘煤礦煤泥干燥項目提出合理的技術改造方案。

2.1 近三年煤泥產量銷售情況

東灘煤礦近三年的煤泥產銷量詳見表1。

表1 近三年煤泥產量銷售統計表

從上表可以看出，東灘煤礦三年平均煤泥產量62.75萬t，電廠使用煤泥量33.64萬t，地銷煤泥量29.12 萬 t。

2.2 未來煤泥產量預期

煤泥產量與原煤入洗量及煤質有關，入洗量越高則煤泥產量越高，原煤中細粒煤含量越高則煤泥產量越高。

東灘煤礦位于兗州煤田中部的東面，1979年開始興建，1989年12月投產，礦井原設計能力為400萬t/年。為了適應市場需要和集團公司可持續發展的要求，先后對提升系統進行了全面技術改造，2015年核定生產能力750萬t/年。

東灘煤礦的主采煤層為3層，平均厚度為8.41 m。截至2013年12月31日，估計主采煤層的已探明及推定儲量約為4.296億t。

東灘煤礦資源保有量較大，未來較長時間內仍維持在高產穩產水平上，在現有洗選工藝條件下，煤泥產量能夠維持較為穩定的狀態，且電廠裝機容量不變，年耗煤泥量較為穩定，預期未來能夠維持約30萬t/年的煤泥用于干燥。

2.3 干燥能力確定

根據以上分析，可能的煤泥干燥量為（27.8～37萬t/年），平均為29.12萬t/年，不均衡系數達1.33。

綜合考慮煤泥量變化趨勢、干燥裝置的適應性、工作制度等因素，確定干燥系統能力為30萬t/年。

因此，煤泥干燥系統建設總規模定為0.30 Mt/年。

2.4 低溫蒸氣干燥工藝

該工藝利用電廠蒸汽的汽化潛熱加熱并干燥煤泥。電廠蒸汽通過蒸汽回轉干燥機，或空心漿葉干燥機（或流化床）與煤泥間接接觸，蒸發掉煤泥中的水分，獲得干煤泥產品。干燥處理后煤泥水分可降至13%～15%，煤泥成小球狀，與高溫煙氣技術烘干后的產品基本一致。

煤泥低溫蒸汽回轉干燥技術是一種新型環保干燥工藝，與傳統的工藝相比其最大的特點是“以蒸汽為干燥熱源”，干燥過程中只涉及物理干燥和機械擠壓。生產過程不再產生固體廢棄物的排放，避免對環境的二次污染。蒸汽凝結水可以收集供熱實現循環利用，實現零排放。

2.5 直管固定式蒸汽回轉干燥機

直管固定式蒸汽回轉干燥機是一種應用較為廣泛的設備，換熱管全部為直管，按照一定的間距布置在圓周方向，換熱管內走飽和水蒸汽、管外走物料，二者之間通過換熱管壁進行間接換熱，使煤泥內的水分蒸發，從而達到干燥的目的。

經計算，要滿足東灘煤礦0.3 Mt/年的煤泥干燥能力需求，需要安裝2臺直徑3 m、長30 m的直管回轉干燥機，廠房占地40 m×16 m，項目總投資2 022.56萬元。

2.6 干燥工藝流程

壓濾車間生產的煤泥，經過631刮板機輸送，先進入刮板機下方煤泥緩沖倉，煤泥緩沖倉滿倉后，由刮板機帶入632可移動膠帶輸送機落地外銷或進入電廠使用；落地的未干燥煤泥通過裝載機裝入裝載機上料用煤泥緩沖料斗、刮板機下煤泥緩沖料斗內的煤泥經給料機給料入上料膠帶輸送機轉載至干燥車間，進入分配膠帶輸送機，分別給入兩臺雙軸攪拌機破碎，之后進入干燥機干燥，干燥后的產品經干燥機尾部集料膠帶輸送機集料，入上倉膠帶輸送機轉載至干煤泥緩沖倉暫存。產品煤泥倉下通過5臺螺旋定量給入倉下落地膠帶輸送機轉載，可通過分別控制217、212膠帶輸送機上方安裝的卸料器配煤裝火車或轉載至堆取料機落地裝汽車外銷，又或者通過大煤場內設置的卸料點落地暫存，然后通過裝載機裝入高硫煤配料膠帶輸送機配煤裝火車外運。

加熱煤泥用的蒸汽經過干燥機釋放汽化潛熱后凝結為為80℃左右的熱水，凝結水經凝結水回收系統匯入不銹鋼凝結水箱，由凝結水返電廠水泵返回電廠疏水箱復用。

干燥機內煤泥干燥蒸發的水氣由引風機抽出（挾濕氣流），進入噴淋塔降塵冷凝，產生的冷凝水進入集水池，集水池溢流自流入壓濾車間返水池，作為選煤中心洗選循環水復用，底部含細顆粒煤泥污水經排污泵打入壓濾機攪拌桶處理。

3 實際應用效果

通過該技術的推廣應用，有效降低了濕煤泥產品在運輸過程中及使用過程中對于環境的污染問題，改善了環境，具有顯著經濟和社會效益。

通過電廠低溫蒸汽對濕煤泥進行干燥，將干燥后的煤泥均質摻配到電煤及混煤中，可有效提高濕煤泥產品的利用率，減少低質煤對于環境的不良影響，并可顯著提高煤炭企業的經濟效益。

僅2017年6—12月份就干燥煤泥100 050 t。按照濕煤泥水份29%，235元/t；干燥后煤泥水分為15.8%，同期混煤580元/t計算，成本（蒸汽費＝0.13蒸噸/噸濕煤泥×260元/蒸噸=33.80元/噸濕煤泥；電費＝6.0 kWh/噸濕煤泥×1元/kWh＝6元/噸濕煤泥；修理費＝1.58元/噸濕煤泥；折舊費＝5.25元/噸濕煤泥；職工薪酬＝4.27元/噸濕煤泥；鏟車上料費用＝1.23元/噸濕煤泥；其他費用（含管理費）＝2.67元/噸濕煤泥）共計54.8元/噸濕煤泥。

新增利潤 =100 050×（580×0.868-235-54.8）=21 374 682元。

該項目于2017年6月份開始試運行生產，至2017年底創收2100余萬元，其經濟增長效益顯著。

4 結語

該項目的推廣與應用，有效降低了濕煤泥產品在運輸過程中及使用過程中對于環境的污染問題，具有顯著經濟和社會效益。該干燥工藝的實施，為其他同類型選煤廠的技術改造提供了借鑒。