煤泥低温干燥技术的研究与应用

杨立英

（冀中能源 峰峰集团有限公司，河北 邯郸 056200）

0 引 言

冀中能源峰峰集团有限公司是我国最早开发利用的矿区之一，至今已有140多年的开采历史。峰峰集团煤炭品种齐全，是我国炼焦煤和动力煤重要的生产基地，本部有6座选煤厂，其中有2座是中央型选煤厂。

煤泥是选煤厂洗选加工过程中的副产品，主要来源是浮选尾煤。传统的处理方式是通过压滤机压滤后，堆放于煤泥储料棚直接销售。煤泥具有灰分高、水分大的特点，热值一般较低。在直接燃烧的过程中，大量的热值被消耗用于水分的气化，降低了热值的利用率。

煤泥直接燃烧时产生了大量的烟气，增大了锅炉、风机及除尘系统的运行负荷。此外，由于煤泥粒度细、水分大、易粘结的特点，不利于其运输。

煤泥堆积形态极不稳定，遇水发生流失，风干发生飞扬，如作为废料遗弃，极易造成严重的环境污染，由此而产生的环保问题要比煤矸石产生的污染大得多。

因此，降低煤泥水分，实现煤泥的高效、洁净化利用，已成为峰峰集团选煤技术研究的一项重要课题。

1 煤泥低温干燥技术的研究

1.1 煤泥干燥技术工艺的种类和特点

煤泥的干燥脱水技术大致可分为机械脱水、蒸发脱水和非蒸发脱水3大类。

从已应用于煤泥脱水技术和正在开发的煤泥脱水技术来看，机械脱水技术对压滤后的煤泥脱水效果不明显，目前较少使用；蒸发脱水和非蒸发脱水技术值得关注。但非蒸发脱水技术目前仍处于研发阶段，还没有大规模工业化示范。

在蒸发脱水工艺中，煤泥干燥主要有高温干燥和低温干燥技术2种。

高温干燥技术利用热风炉、热烟气直接干燥，一般是煤在600℃高温烟气环境下实现的。

高温干燥技术的优点是干燥强度大，处理能力大，运行平稳，维护成本低。

高温干燥技术的缺点是烘干温度较高，操作不当会有煤粉爆炸的危险，且干燥尾气量大，含尘量高，易造成环境污染，蒸发的煤泥中水分直接排放，热能不回收，处理后的煤泥易吸水返潮，对热能资源和水资源均是极大的浪费，从安全、环保、节能等方面来看，都不符合目前我国环保形势的要求。

1.2 煤泥低温干燥技术的研究

目前，用于煤泥低温干燥的工艺，主要有以下3种。

（1）滚筒式干燥机干燥。

（2）蒸汽列管干燥器干燥。

（3）网带连续低温除湿干化。

滚筒式干燥机与其配套设施采用对流质热交换方式，设备运转可靠，抗过载能力强，操作简单，热效率高。热介质一般由燃煤或燃气锅炉提供，由于环保政策的调整，燃煤锅炉用于干燥已基本无法获得环评。

采用燃气锅炉，其干燥成本较高，结构复杂，维修费用高，同时产生的烟气成为废气，有部分有机物析出，对环境有一定影响，治理的效果不理想，且热容量系数小，热效率低。

采用设备卧式布置，滚筒内容易积聚细粒煤尘，如排放不畅，极可能发生爆炸，因此存在较大的安全隐患。

马头洗选厂毗邻大唐公司马头电厂，距离＜2 km，可以充分利用马头电厂的蒸汽热源，蒸汽温度≥200℃，蒸汽压力≥1.3 MPa，小时供气量为6～8 t。只需铺设蒸汽管道，在电厂蒸汽管道出口加减压阀，将压力减小到0.4 MPa，即可满足生产需求。

邯郸洗选厂在邯郸主城区内，周围没有热电厂，外供热源受限，同时环保部门要求较高，因此，采用电加热网带连续低温除湿干化工艺。

1.2.1 蒸汽列管干燥

蒸汽列管干燥工艺采用饱和蒸汽为加热介质，对湿煤泥进行间接加热干燥。其基本原理为热法干燥，主要设备蒸汽管式干燥机类似回转窑，鼓形体内设一套多管系统，低压蒸汽沿干燥机轴向进入内部，鼓体呈倾斜状态。

煤泥连续不断地从上方送入干燥机内，随着干燥机的旋转，煤泥被干燥，并被输送到出口。水分干燥所需热量由多管系统内的低压蒸汽提供，与湿煤泥共同进入干燥机体内的空气，吸收水分后进入除尘器，在除尘器内实现气、煤分离。

蒸汽列管干燥工艺的热介质采用高温饱和蒸汽，设备物料与热介质不直接接触，干燥过程更安全、可靠；附加配套的设备少，占地面积小，工艺布局紧凑，节约了土建费用；能方便的回收换热后的冷凝水，提高了热能的利用率；尾气流量小，不易夹带粉尘，干燥成本低，达到了节能和环保的双重效果。

蒸汽管式干燥技术工艺流程如图1所示。

图1 蒸汽管式干燥技术工艺流程Fig.1 Process flow of steam tube drying technology

1.2.2 网带式低温干化

网带式低温干化的工艺流程为煤泥储煤场铲车给料→缓冲给料机→带式输送机→螺旋挤条机→低温干燥机→皮带输送机→型煤储存。

（1）湿煤泥经螺旋挤压成型技术变为条状湿煤泥落入到传送网带中，经送入的60～75℃电加热干风自下而上穿过载有煤泥的网带，对煤泥进行脱水。

（2）脱水后，带有大量水汽的热风进入到热泵冷凝器中进行冷却，排出水分，热量被热泵的冷媒吸收。

（3）通过回热器循环重新用于干风加热，加热后的空气重复循环进入干燥室内，对网带上的煤泥进行脱水干燥。

整个过程自动控制，封闭运行，使湿泥充分脱水，达到了理想的降水效果。

从干燥温度、冷却方式、干燥模式和干料含水率控制等方面对煤泥干燥机进行设计选型。

设计选型的具体步骤如下。

（1）干燥温度为50～60℃（进出湿热泵温度），送风温度为60～75℃（下层）。

（2）冷却方式为冷却塔，水冷凝器冷却。

（3）煤泥干燥工艺采用密闭式除湿干燥模式，利用除湿热泵对煤泥采用热风循环冷凝除湿烘干，无需尾气处理系统，不向外界排放废热。

（4）干燥室内采用网带式输送机，增加热风与物料的接触面积，透气性和换热效率高。

（5）除湿热泵采用模块式设计，可自动调节运行模块数量，节约能源消耗。

（6）采用无级变频调速控制网带减速机，实现灵活调节出料的含水率。

（7）除湿热泵兼有除湿、低温干燥和能量回收等多种功能，可提高在干燥过程中能量的有效循环利用。

（8）煤泥烘干过程静态放置，减少粉尘量的产生，延长了设备的使用寿命。

网带式低温干化工艺流程如图2所示。

图2 带式低温干化工艺流程Fig.2 Process flow of belt type low temperature drying

2 煤泥低温干燥技术的应用

煤泥蒸汽列管和带式低温干燥工艺在峰峰集团洗选厂进行了应用。煤泥入料粒度≤0.5 mm，水分为24%～28%。干燥后，煤泥产品水分平均为14%，水分脱除率≥45%。干燥温度低，运行安全可靠，无爆炸隐患，无需冲氮运行。

煤泥产品温度为35～40℃，无需冷却，直接储存，产品为颗粒状或表面光滑条状，无粉尘危险。

设备安装简单，安装、调试周期短，占地面积小；带式低温干燥工艺采用热泵热回收技术，热量利用率高，密闭式无任何废热排放，排出物为少量热蒸汽冷凝水，粉尘和噪声污染均符合环保要求，工艺简单，降低了系统投资和运行成本，经济、社会系统和环境效益显著。

3 结语

冀中能源峰峰集团在选煤厂煤泥干燥技术的选择方面，不仅充分考虑了环保、经济、安全等因素，又结合选煤厂的周围环境和自身条件，选择不同的低温干燥工艺，实现了对煤泥的连续低温除湿干化。

干燥后的煤泥水分大大降低，实现了可直接装火车外销，不仅优化了选煤产品的结构，实现了低质尾煤泥的环保综合利用，同时产生了较好的经济效益和社会效益。

网带式煤泥低温干燥工艺采用热泵热回收技术，密闭式干化模式无任何废热排放，热利用效率高，但出料温度仍有降低空间，进一步提高热利用效率。