隨著國(guó)內(nèi)煤炭市場(chǎng)供求關(guān)系的變化，高質(zhì)量的低灰煤在市場(chǎng)上占據(jù)著主導(dǎo)地位，從而帶動(dòng)了洗選行業(yè)紛紛擴(kuò)大入洗比率，隨之帶來(lái)了煤泥的大量產(chǎn)出。由于煤泥含水率較高，不利于露天存放，冬季因滯銷(xiāo)而影響生產(chǎn)，而且煤泥露天存放對(duì)環(huán)境所造成的二次污染更為嚴(yán)重。近年來(lái)，隨著煤炭洗選技術(shù)的不斷發(fā)展，煤泥干燥工藝越來(lái)越受到國(guó)內(nèi)更多選煤廠的重視，將壓濾后的煤泥餅進(jìn)一步干燥脫水后出售，不僅可以解決對(duì)環(huán)境的污染，同時(shí)更大程度地延伸了煤炭洗選加工產(chǎn)業(yè)鏈，完善了產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，避免了資源浪費(fèi)，為企業(yè)創(chuàng)造了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。
    鐵法能源公司下屬有8個(gè)礦井型選煤廠，年入洗量800萬(wàn)t，生產(chǎn)煤種為低變質(zhì)長(zhǎng)焰煤。由于開(kāi)采原煤中伴生有大量泥頁(yè)巖，所以在洗選過(guò)程中每年約產(chǎn)出近百萬(wàn)噸煤泥。目前主要靠帶式和板框壓濾機(jī)對(duì)煤泥脫水，產(chǎn)出的煤泥水分高、粘性大、熱值低，銷(xiāo)售極為困難。隨著入洗量的加大，煤泥生產(chǎn)、銷(xiāo)售成為了制約洗煤生產(chǎn)的瓶頸。為了解決這種現(xiàn)狀，鐵法能源公司于2007年經(jīng)多方調(diào)研和考察，引進(jìn)了煤泥干燥技術(shù)，并在下屬的2個(gè)礦得到成功應(yīng)用，收益較好。2008年通過(guò)進(jìn)一步對(duì)國(guó)內(nèi)同行業(yè)干燥技術(shù)的充分調(diào)研和考察，本著投資少、建設(shè)周期短、占地面積小、成本低、干燥效率高的原則，在大乎礦選煤廠引進(jìn)了WJG旋翼式強(qiáng)制流態(tài)化干燥技術(shù)。
1、大平礦選煤廠概述
    鐵煤集團(tuán)大平煤礦選煤廠核定生產(chǎn)能力為405萬(wàn)t/a．年產(chǎn)煤泥l(xiāng)2萬(wàn)t（濕基）。主要采用帶式和快開(kāi)板框壓濾機(jī)對(duì)煤泥進(jìn)行脫水，以實(shí)現(xiàn)洗水閉路循環(huán)，達(dá)到零排放的環(huán)保要求。但是，由機(jī)械脫水回收的煤泥濾餅水分高、粘度大，給儲(chǔ)存、運(yùn)輸和利用帶來(lái)了諸多困難。因此，及時(shí)有效地解決煤泥濾餅再利用問(wèn)題迫在眉睫。
2、WJG旋翼式干燥技術(shù)應(yīng)用的可行性
2.1  國(guó)內(nèi)煤泥干燥技術(shù)與設(shè)備
    目前，對(duì)于煤泥的熱能干燥脫水，國(guó)內(nèi)基本采用直接或間接換熱方式，較為突出的是轉(zhuǎn)筒式干燥機(jī)和帶式碎干機(jī)，這兩種干燥機(jī)比較傳統(tǒng)，從20世紀(jì)50年代就開(kāi)始使用。隨著干燥技術(shù)的不斷發(fā)展，這兩種干燥機(jī)也在不斷改進(jìn)，發(fā)揮了應(yīng)有的作用。但是由于它們存在換熱方式不穩(wěn)定、熱損耗高、處理量低、干燥機(jī)體積龐大等問(wèn)題，因此，這兩種干燥機(jī)在干燥技術(shù)和效率上尚存在沒(méi)有突破的局限性。
2.2干燥物料的特點(diǎn)
    由于上游工藝技術(shù)不斷發(fā)展，使被干燥的物料特性發(fā)生了較大變化。尤其天平礦煤泥中高灰細(xì)泥含量較高，經(jīng)壓濾脫水后，粘度增大、熱固聚性增強(qiáng)，分散難度加大、熱傳導(dǎo)性能降低，導(dǎo)致質(zhì)熱交換時(shí)間增加。物料本身的這種特性，增加了熱能干燥脫水的難度，同時(shí)也為熱能干燥脫水技術(shù)提出了更高的要求。
2.3 WJG旋翼式流態(tài)化干燥機(jī)工作原理和特點(diǎn)
    WJG旋翼式強(qiáng)制流態(tài)化干燥機(jī)早期用于處理城市污泥，近幾年成功應(yīng)用于礦山煤泥的處理。該干燥機(jī)可在中、高溫（300一800℃）和物料高彌散狀態(tài)下工作，設(shè)備體積小，處理量大。其工作原理是：干燥機(jī)底部有兩個(gè)相向旋轉(zhuǎn)的旋翼，在其作用下，將煤泥拋擲到干燥腔內(nèi)，彌散的物料與熱風(fēng)充分接觸換熱。在拋擲過(guò)程中降低了煤泥的粘度和加熱后的固聚性，同時(shí)使煤泥在干燥機(jī)腔內(nèi)充分彌散，以強(qiáng)化煤泥與熱風(fēng)的換熱效果，從而提高了煤泥傳熱效率，縮短了煤泥傳質(zhì)時(shí)間。與傳統(tǒng)的貼壁式熱交換干燥機(jī)相比，大大提高了脫水效率，降低了干燥成本。干燥工藝流程如圖l所示，該工藝的主要特點(diǎn)如下：①設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小，一次性投資少；②質(zhì)熱交換效率高，處理量大；③物料干燥過(guò)程中表面更新頻率高，質(zhì)熱交換充分，能耗低，蒸發(fā)It水消耗熱量3 762~4180 MJ；③系統(tǒng)采用先進(jìn)的PLC可編程控制器控制，自動(dòng)化程度高，安全可靠；⑤熱源形式多樣化，可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件進(jìn)行選擇；⑥由于干燥機(jī)的工作原理具有自動(dòng)將煤泥膠團(tuán)進(jìn)行破碎的功能，克服了干燥過(guò)程中自然流動(dòng)不破碎的弊端，干后產(chǎn)品為小于13 mm顆粒。
3、WJG旋翼式干燥系統(tǒng)構(gòu)成
3.1進(jìn)料系統(tǒng)
    干燥機(jī)入料緩沖倉(cāng)容積達(dá)30 1113，可保證入料均勻，以穩(wěn)定系統(tǒng)工況。倉(cāng)內(nèi)有料位探測(cè)器，底部有出料螺旋。料位探測(cè)器控制煤泥進(jìn)料輸送機(jī)并與其自動(dòng)連鎖，底部出料螺旋采取變頻定量給料。給料端有煤泥探測(cè)裝置，監(jiān)視對(duì)干燥機(jī)的連續(xù)給料情況。探測(cè)裝置通過(guò)PLC與鍋爐鼓風(fēng)機(jī)、安全閥門(mén)等安全設(shè)備連鎖。
3.2干燥機(jī)主體結(jié)構(gòu)
    WJC旋翼式強(qiáng)制流態(tài)化干燥機(jī)的內(nèi)部剖面見(jiàn)圖2。該機(jī)采用三圓結(jié)構(gòu)，通過(guò)旋翼的機(jī)械運(yùn)動(dòng)強(qiáng)制彌散濕泥，使其在不同干燥腔內(nèi)呈流態(tài)化懸浮狀，從而與熱風(fēng)充分接觸，強(qiáng)化濕泥與熱風(fēng)的傳熱傳質(zhì)效果。干化過(guò)程中旋翼對(duì)煤泥起破碎作用，取消了傳統(tǒng)煤泥干燥機(jī)干燥后需對(duì)煤泥進(jìn)行二次破碎的環(huán)節(jié)。
    干燥機(jī)主體是系統(tǒng)中最為關(guān)鍵的設(shè)備。煤泥由干燥機(jī)一端底部進(jìn)料，在旋翼作用下向上拋擲，熱風(fēng)由煤泥進(jìn)料端上方進(jìn)入，與被拋擲的物料直接接觸，物料在旋翼和熱風(fēng)的作用下向前運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)質(zhì)熱交換。干燥機(jī)內(nèi)部分為三個(gè)工作腔。在第一個(gè)腔內(nèi)，煤泥與高溫?zé)犸L(fēng)直接接觸并迅速升溫，一般煤泥溫度在45 ~90℃，屬于升溫干燥段；在第二個(gè)腔內(nèi)，大量的水分被蒸發(fā)，此時(shí)屬于恒速干燥段，為主要干燥段；最后進(jìn)入第三干燥腔內(nèi)，此時(shí)煤泥的水分蒸發(fā)速度降低，煤泥溫度開(kāi)始逐漸上升，屬于降速干燥段。煤泥溫度不超過(guò)90℃，水分降至15%，完成煤泥干燥。
    在干燥過(guò)程中，熱氣與物料的作用方式有對(duì)流、傳導(dǎo)和輻射三種。在煤泥干燥系統(tǒng)中主要采用熱風(fēng)接觸式即對(duì)流干燥方式，它是一個(gè)傳質(zhì)傳熱的綜合過(guò)程。對(duì)流干燥的傳熱速率主要與體積給熱系數(shù)、干燥機(jī)換熱容積、熱風(fēng)溫度和物料溫度等有關(guān)。
3.3熱風(fēng)爐
    熱風(fēng)爐是干燥系統(tǒng)的熱源，采用自主設(shè)計(jì)的三穹多孔配風(fēng)鏈務(wù)，該爐適用的煤種廣泛，節(jié)能高效，耐熱強(qiáng)度高，使用壽命長(zhǎng)。除爐排底部燃燒供風(fēng)外，在燃燒區(qū)反射拱上層設(shè)有多孔二次配風(fēng)，經(jīng)尾氣凈化塔凈化后的尾氣可以由此配入，在滿(mǎn)足熱能供給的同時(shí)，既可降低爐腔內(nèi)溫度，增強(qiáng)爐體使用壽命，又可以充分回收尾氣余熱，達(dá)到節(jié)能減排的效果。燃用本廠煤炭供熱，可產(chǎn)生33 440 Ml/h的熱量，滿(mǎn)足了干燥系統(tǒng)的要求。
3.4尾氣處理系統(tǒng)
    流化氣體夾帶著煤泥微細(xì)顆粒和蒸發(fā)的水分離開(kāi)干燥機(jī)，進(jìn)入旋風(fēng)分離器進(jìn)行氣一固分離，分離后的氣體進(jìn)入水浴塔。水浴塔采用循環(huán)水直接逆流噴射，將氣體中的水蒸汽冷卻。流態(tài)化氣體經(jīng)冷凝后，溫度由100℃降至60℃。
    尾氣凈化塔自下向上分為三段，即離心噴淋段、冷凝段、過(guò)濾段。離心噴淋段設(shè)有霧化噴淋裝置，對(duì)尾氣進(jìn)行濕法洗塵，同時(shí)設(shè)計(jì)有離心結(jié)構(gòu)，可有效回收攜塵污水；冷凝段設(shè)有冷凝器，可進(jìn)一步回收霧化攜塵污水；過(guò)濾段設(shè)有動(dòng)態(tài)焦炭過(guò)濾填料，可起到把關(guān)凈化的效果。
4、工藝特點(diǎn)及參數(shù)選擇
4.1工藝特點(diǎn)
    (1)整個(gè)系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)集中控制和手動(dòng)控制，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)車(chē)間全景實(shí)時(shí)可視監(jiān)控。
    (2)將帶式或板框壓濾脫水后的煤泥濾餅送至煤泥緩沖倉(cāng)，通過(guò)倉(cāng)下的螺旋輸送機(jī)將濕煤泥均勻穩(wěn)定地給入干燥機(jī)入料口，干燥后的物料分別通過(guò)干燥機(jī)下部的閉風(fēng)排料器和旋風(fēng)收料器排出，運(yùn)入裝車(chē)倉(cāng)貯存。
    (3)干燥機(jī)燃料煤由603號(hào)膠帶運(yùn)輸機(jī)直接分流經(jīng)溜槽注入燃煤緩沖倉(cāng)，通過(guò)爐前給煤裝置自動(dòng)添加至熱風(fēng)爐，燃燒用風(fēng)由鼓風(fēng)機(jī)提供，灰渣由排渣機(jī)注入灰渣倉(cāng)裝車(chē)外運(yùn)。
    (4)高溫?zé)犸L(fēng)在引風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的負(fù)壓作用下，由熱風(fēng)爐經(jīng)主風(fēng)管進(jìn)入干燥機(jī)，在干燥機(jī)內(nèi)與煤泥實(shí)現(xiàn)充分的質(zhì)熱交換后，經(jīng)旋風(fēng)收料器完成氣一固分離后，再經(jīng)過(guò)尾氣凈化系統(tǒng)將凈化達(dá)標(biāo)后的空氣排出。
    (5)尾氣凈化采用濕法除塵，除塵用水來(lái)自洗煤循環(huán)水系統(tǒng)，攜塵污水返回洗煤濃縮系統(tǒng)。
    (6)因干燥系統(tǒng)故障不能及時(shí)處理的煤泥暫時(shí)注入煤泥貯存?zhèn)}，既可隨時(shí)裝車(chē)外運(yùn)，又可通過(guò)返運(yùn)刮板運(yùn)回干燥入料倉(cāng)干燥。
4.2參數(shù)
    (1)處理量：蒸發(fā)水量不小于6 000 kg/h。折合濕泥量20 t/h（進(jìn)口煤泥含水率40%，干燥后煤泥含水率15%~18%）。
    (2)熱能消耗：蒸發(fā)每噸水熱耗（值）為
4、180 MJ。
    (3)各項(xiàng)環(huán)境衛(wèi)生安全指標(biāo)達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。
    (4)燃料煤發(fā)熱量：20.48—20.90  MJ/kg。
    (5)干燥后物料粒度小于15 mm，限上率小于3%。
    (6)熱風(fēng)爐供熱能力33 400 MJ/h。
    (7)燃料煤消耗：1.2t/h，折合每噸燃料煤干燥濕泥17 t。
    (8)干燥機(jī)進(jìn)口溫度600~ 800℃，干燥后物料溫度小予60℃，進(jìn)料煤泥溫度20℃。
    (9)水浴塔除塵需用水量60 rr13／h．揚(yáng)程50 m。