WJG-15000型旋翼式干燥机在新景矿选煤厂的应用

张建丽

(阳泉煤业(集团)股份有限公司 新景矿选煤厂，山西 阳泉 045000)

新景矿选煤厂是一座现代化大型矿井型无烟煤选煤厂，设计能力为8.50 Mt/a，选煤工艺为块煤由浅槽重介分选机分选、末煤由无压三产品重介质旋流器分选、粗煤泥由螺旋分选机分选的联合工艺。入选原煤主要为3#、8#、15#无烟煤，其中3#无烟煤具有低中灰、高发热量、高灰熔点、低磷、低硫(平均硫含量为0.40%)的特点，主要用于生产1#、2#高炉喷吹煤；8#无烟煤具有中灰、高发热量、高灰熔点、中硫(平均硫含量为1.27%)的特点，主要用于生产4#高炉喷吹煤；15#无烟煤具有中灰、高发热量、高灰熔点、高硫(平均硫含量为2.87%)的特点，主要用于生产块炭和电煤。主导产品包括洗中块、洗小块、1#喷粉煤、2#喷粉煤、4#喷粉煤、电煤等[1]。

该选煤厂煤泥水处理系统的尾煤主要由板框压滤机回收，其处理能力为100 t/h，压滤煤泥水分长期保持在25%左右，且黏度很大。由于煤泥产品的水分高、黏度大，储装运性能差，不能与其他产品掺配销售，只能通过汽车外运，且销售价格较低。在销售不畅时煤泥不得不大量露天堆放，而煤泥遇水流失、遇风飞扬，极易污染矿区及周边环境，环保压力很大。此外，在冬季煤泥冻结的情况下，汽车外运销售受到限制，加之堆放场地有限，直接影响正常的选煤生产[2]。

为此，考虑通过干燥提质方式，将煤泥变成粒度≤3 mm的颗粒，并将其水分控制在13%以下[3]，使其由副产品变成能与末煤产品掺配、销售的产品。这样既能改善厂内作业环境，又能挖掘煤泥的潜在价值，进而提升企业经济效益。

1 煤泥特性

由于选煤工艺和原煤特性的共同作用与影响，新景矿选煤厂煤泥具有以下特点：粒度组成偏细，原煤抗碎强度低，次生煤泥量大，洗选过程中极易泥化；原煤外在水分高，一般都在25%左右；煤泥黏度大，且粒度越细黏度越大，当煤泥粒度<0.045 mm时，这种现象尤为显著；煤泥发热量中等，一般发热量约为17.58 MJ/kg。新景矿选煤厂煤泥粒度组成见表1。

表1 新景矿选煤厂煤泥粒度组成

由表1可知：这部分煤泥经过干燥提质后，质量将有较大的提升，具有较高的利用价值，将其烘干后掺入末煤出售，可以产生可观的经济效益。

目前，国内外的煤泥干燥技术主要包括高温干燥、低温干燥和蒸汽干燥三种，三种技术均通过不同的工艺方法实现[4-6]。经过多方考察，结合现场实际情况，该选煤厂决定采用WJG-15000型旋翼式干燥机对煤泥进行干燥提质处理。

2 WJG-15000型旋翼式干燥机

2.1 结构组成

WJG-15000型旋翼式干燥机主要由基座、进料口、出料口、进风口、出风口、旋翼式搅拌器、闭风出料器等组成[7-9]，结构如图1所示。

图1 WJG-15000型旋翼式干燥机结构示意图

干燥机的机壳两侧分别为进料口和出料口，进料口端布置有螺旋给料器，出料口最下端布置有闭风出料器；机壳上方为进风口和出风口，基座上分别布置有与搅拌器相连的电机，搅拌器的轴之间布置有过渡台；分隔腔内上方旋转刮刀的轴与机壳外的电机相连，分隔腔的机壳上方布置有防爆口，机壳侧方布置有检修口。

2.2 工作原理

在干燥机工作时，煤泥先进入缓冲仓，再由给料机均匀、稳定地给入机体内。在干燥机底部两个相向旋转的旋翼作用下，煤泥被抛入干燥腔；在引风机的负压作用下，高温热风沿水平方向呈波浪式移动；在气流和重力的双重作用下，煤泥在干燥腔内做往复螺旋运动，并与热风充分接触、换热。在煤泥被抛掷的过程中，自身黏性和加热产生的固聚性被去除，其在干燥腔内得以充分弥散[7]。同时，干燥机的尾端布置有气流干燥工艺，以强化煤泥与热风的换热效果，使尾气余热得到充分利用。在气流作用下，煤泥被强制带出干燥腔，并在离心式收料器的作用下实现气固分离。WJG-15000型旋翼式干燥机的工作原理[8-10]如图2所示。

图2 WJG-15000旋翼式干燥机工作原理图

干燥机内部布置有三个工作腔，在第一个工作腔内，煤泥与高温热风直接接触，并迅速升温至湿球温度，一般煤泥温度在75～90 ℃之间，此阶段属于升温干燥阶段；在第二个工作腔内，煤泥的大量水分被蒸发，此阶段属于恒速干燥阶段，也是主要干燥阶段；在第三个工作腔内，煤泥水分的蒸发速度降低，其温度开始逐渐上升，此阶段属于降速干燥阶段。煤泥被干燥后，出料温度不超过50 ℃，水分在13%左右。

2.3 技术特点

WJG-15000型旋翼式干燥机具有以下技术特点：

(1)设备结构紧凑，占地面积小，核心换热设备的体积是同等规格滚筒式干燥机的50%。

(2)采用三圆结构设计，通过旋翼的机械运动强制煤泥弥散，使其在不同干燥腔内都呈流态化悬浮状，且表面更新频率高，与热风充分接触，煤泥与热风的传热传质效果好，效率高，能耗低。

(3)能够实现高温区绝热处理，进而减少热能损失，蒸发1 t水所需的热量仅为传统贴壁式干燥设备的50%左右。

(4)采用机械抛掷干燥+气流接触干燥方式[8]，具有自动将物料块团破碎的功能，克服了干燥过程中物料块团自然流动而不破碎的弊端，干燥产品呈<3 mm颗粒状。

(5)采用强制负压出料方式，能够保证腔内流体的负压强度和较低的氧气浓度，防止过干粉尘在腔内产生和集聚，进而有效杜绝可燃气体和粉尘在腔内燃烧、爆炸的可能。

2.4 技术参数

新景矿选煤厂WJG-15000型旋翼式干燥机主要技术参数[9-10]如下：

参数

数值

外形尺寸/(mm×mm×mm)

7 700×3 200×5 500

入料水分(全水分)/%

25

产品水分(全水分)/%

≤13

处理能力/(t·h-1)

100

产品粒度/mm

<3

3 应用效果

3.1 煤泥质量

WJG-15000型旋翼式干燥机在新景矿选煤厂投入运行后，煤泥干燥提质效果良好。煤泥干燥前后的统计数据见表2。

表2 煤泥干燥前后的统计数据

由表2可知：煤泥经过干燥提质后，水分由25%～30%降到9%～13%，平均水分为11.19%，发热量由15.89～17.14 MJ/kg提高到19.24～20.91 MJ/kg，平均发热量为19.95 MJ/kg，干燥提质效果明显。

3.2 经济效益

在WJG-15000型旋翼式干燥机投入运行后，吨煤泥的瓦斯消耗量为47.11 m3，瓦斯价格为0.75元/m3，折算后干燥1 t煤泥的瓦斯成本为31.27元；其他成本包括材料、薪酬、电力、折旧等，合计20.89元；综合计算，煤泥干燥成本为52.16元/t。

根据测算，湿煤泥变为干煤泥的烘干转化率为88%。按照2018年1—6月的市场情况，末煤销售价格为456.80元/t，煤泥销售价格为203.83元/t，煤泥干燥后按照末煤价格售价，价差为252.97元/t；抛除水分损失和烘干成本120元/t，净价差为132.97元/t。按照每年烘干煤泥40万t计算，每年的销售收入增加5 318.80万元，经济效益十分可观。

4 结语

WJG-15000型旋翼式干燥机在新景矿选煤厂运行近两年，煤泥干燥效果良好，达到设计指标要求，不但实现了尾煤全部回收作为优良资源再利用的目标，而且达到了洗水零排放的目的，企业环保工作再上新台阶。

但从WJG-15000型旋翼式干燥机开始运行至今，由于瓦斯供应一直达不到设计要求(瓦斯流量在2 300～3 000 m3/h之间，瓦斯压力在20～40 kPa之间)，甚至因供应量过小而停车，导致煤泥干燥作业无法正常进行。因此，在后续生产中需要考虑热源来源的多样性，以保证煤泥干燥作业顺利进行。