龍華煤礦選煤廠煤泥干燥系統的優化研究

鄭鋼豐，安永莉，姬凱健，朱 鵬

(1. 安徽理工大學 材料科學與工程學院，安徽 淮南 232001；2. 芬蕾選煤工程技術(北京)有限公司 神木分公司，陜西 神木 719300)

龍華煤礦選煤廠屬于動力煤選煤廠，設計規模為4.0 Mt/a，原生煤泥和次生煤泥含量約占入選原煤總量的8%～10%，經壓濾機回收后，煤泥水分約為24%～30%，且粘度大、粒度細、發熱量低，粘結成塊后無法摻配外銷，造成煤泥大量積壓，嚴重影響了企業的經濟效益和礦區環境，鑒于此，龍華選煤廠提出增設煤泥干燥的工藝環節。

1 煤泥干燥工藝

龍華煤礦選煤廠煤泥干燥系統設備流程如圖1所示。燃料煤由給料機給入熱風爐燃燒，產生高溫介質，并經鼓風機和引風機進入滾筒干燥機；壓濾煤泥由螺旋給料裝置給入滾筒干燥機，在滾筒干燥機內，螺旋葉片迅速將煤泥推向揚料板，在筒體的傾斜、回轉以及揚料板和風機的作用下，物料不斷被抬高和拋撒，與高溫介質進行熱交換，從而實現煤泥的干燥；干燥后的煤泥排至帶式輸送機，經轉載與末精煤混合[1-3]。

滾筒干燥機排出的氣體(一般含有水蒸氣、煙氣和煤粉等)先進入旋風除塵器回收精煤粉，再進入濕式除塵器，煙氣在濕式除塵器內部經過自激、噴淋滌塵、液滴碰撞、霧化吸收和液膜傳質等工藝手段進行多層次凈化，達到脫硫除塵、捕捉有害氣體和高效凈化煙氣的目的，凈化后的氣體排放達標。吸收液與煙氣通過物理分離和化學吸收排入沉淀池，再轉排至主洗車間煤泥水桶進行回收[4-6]。

圖1 干燥車間設備流程

2 存在問題及改造措施

2.1 存在問題

干燥系統調試運行以來，存在以下方面問題：

(1)由于煤泥運輸的特殊性，滾筒干燥機入料及出料輸送系統不暢，經常發生帶式輸送機跑偏和溜槽堵塞問題，嚴重影響生產并存在安全隱患，導致系統實際處理量遠達不到設計能力。

(2)煤泥干燥時產生大量酸性物質夾雜在氣體中，經濕式除塵器內部循環水過濾后，酸性物質被水介質吸收，使循環水pH值不斷下降，嚴重腐蝕濕式除塵器桶壁、循環水泵及底流轉排泵。

(3)熱風爐燃料煤用量大，生產成本高，且燃燒效率低，導致燃燒后灰渣發熱量較高，浪費嚴重。

(4)由于滾筒干燥機入料量和入料水分不穩定、輸送系統轉載點多、運輸線長等因素，易造成干燥出料出現水分過低的現象，進而導致高溫及揚塵，使現場工作環境嚴重惡化，影響職工身體健康。同時，隨著空氣中粉塵濃度增高，有可能導致煤塵自燃、爆炸等嚴重事故[7-10]。

2.2 改造措施

為了實現效益最大化，排除安全隱患、改善員工作業環境，針對干燥系統生產中存在的問題，制定了一系列切實可行的優化改造措施：

(1)生產中，由于干燥機入料702帶式輸送機為上坡布置，當壓濾機卸料水分大時，煤泥易在膠帶上打滑，若發現不及時容易造成膠帶跑偏、堵塞等事故。為此，在帶式輸送機落料點上方加裝高清攝像頭，信號傳至集控室，在生產中一旦發現煤泥水分大時，崗位工能及時聯系集控員觀察，并采取停止卸料等措施。這樣既減少了員工勞動量，又降低了事故率。干燥出料805帶式輸送機機頭下料溜槽改造前有一定傾角，當干燥煤泥水分高時容易粘在溜槽內壁，長時間運行易造成堵塞，為此將其改造成直溜槽，從而很好地解決了堵溜槽的問題。此外，還完善了集中控制系統，不僅將干燥車間內部設備進行系統連鎖，還將壓濾設備和主廠房末精煤帶式輸送機進行連鎖，以減少生產事故的發生，方便員工操作[11-13]。

(2)針對濕式除塵器和循環水泵腐蝕嚴重的問題，將主廠房內循環水直接作為濕式除塵器內部水浴及噴淋用水，經濕式除塵器循環出去的水直接進入濃縮池，并定期檢測循環水pH值，向濃縮池內加入堿性藥劑中和，以確保循環水酸堿度適中。

(3)加強對燃料煤粒度的控制，要求最大粒度不得超過40 mm，6～0 mm細粒煤含量控制在50%以下。設備運行期間調節熱風爐入料閘板高度，控制好燃料煤厚度，調節爐排轉速及鼓風量，在保證爐溫、燃燒點和閘板距離的前提下，達到降低燃料煤用量和提高燃燒率的目的，其燃料煤厚度與消耗量、燃燒率關系如圖2所示。

(4)針對揚塵產生的重大安全隱患，制定了嚴格的崗位操作規范，及時降低爐溫、關閉入料液壓閘板，以防止出現煙塵和高溫，并在滾筒干燥機入口處增設兩臺軸流風機保證通風；在805帶式輸送機機尾落料點處加導料槽，并用風筒布配合擋煤皮進行密封，在導料槽內部設置四個加壓噴霧降塵點，以保證在導料槽內部實現降塵[14-15]；用風筒布配合擋煤皮密封802帶式輸送機機尾段導料槽，在落料點處加裝四組加壓噴霧點，降低煙塵，并在802帶式輸送機機尾導料槽自制吸塵裝置，如圖3所示。

圖2 燃燒煤厚度與消耗量、燃燒率關系

圖3 802帶式輸送機機尾防塵裝置

3 效益分析

(1)輸送系統的改造解決了影響生產的因素，提高了干燥系統的處理能力。按實際入選原煤3.0 Mt/a，工作330 d計算，每天干燥車間需處理煤泥量約為818 t，干燥車間小時處理量為65 t/h，改造后平均每天可減少設備運轉時間為5.6 h，全年減少1 848 h，節約設備維修及保養費用約為20萬元。實現設備集中自動控制后，勞動效率得到提高，每班可精簡2名崗位操作人員，干燥生產系統三班生產，共精簡6人，按每人每年平均工資及各項福利費用5萬元計算，全年可節約30萬元。干燥系統改造前后效益對比結果見表1。

(2)熱風爐操作技術的優化及燃料煤粒度的控制提高了干燥系統的作業效率，減少了燃料煤用量，提高了燃料煤的利用率。全年節省燃料煤10 847 t，全年節省燃料煤成本費約180萬元。

(3)通過降塵措施的執行及規范操作，實現了滾筒干燥機進口溫度在600～700 ℃之間，出口溫度在80～140 ℃之間，干燥產品水分在15%～17%之間，很大程度上防止了揚塵現象的發生，杜絕了因粉塵所形成的安全隱患，改善了職工勞動作業環境及現場衛生條件。

表1 干燥系統改造前后效益對比

4 結語

為貫徹落實國家能源發展戰略方針，公司與高校聯合積極推進煤炭分選和提質加工，以提高煤炭產品質量，促進煤炭安全綠色開發和清潔高效利用。在煤炭行業競爭日益激烈的今天，龍華煤礦選煤廠始終致力于創建優質高效型選煤廠，本次聯合安徽理工大學對干燥系統進行了技術更新、設備優化及改造，投入少，時間短，成效卓著，預計每年可節約成本230萬元左右，同時減輕了員工勞動量，改善了現場作業條件及廠區環境，降低了因粉塵和高溫所帶來的安全隱患。