0、引言
目前，國內對煤泥的熱能干燥脫水，基本采用直接或間接換熱方式干燥技術，較突出的是轉筒式干燥烘干機和帶式碎干機。這兩種干燥烘干機比較傳統，從上世紀五十年代就開始使用，隨著技術的不斷發展和進步，這兩種干燥烘干機也在不斷改進，發揮了它的應有作用。但是，由于它們的傳統換熱方式決定，始終表現為干燥效率低、耗能大、溫度高低不穩定、熱損耗高、實際產量低；同時干燥烘干機體積龐大，系統占地面積大。因此，上述兩種干燥烘干機對煤泥干燥在技術和效率上尚存在沒有突破的局限性。
1、煤泥干燥系統建設的技術背景
大平煤礦洗煤廠入洗能力為225萬噸／年，年產煤泥約12萬噸。洗煤廠目前采用帶式壓濾機對煤泥進行脫水，實現了“煤泥水閉路循環”，達到零排放的環保要求。但是脫水回收的煤泥濾餅水份高、粘度大，給儲存、運輸和及時有效利用等帶來了諸多困難。目前，每天脫水煤泥餅露天堆放，遇水流失，遇風飛揚，不僅帶來環境污染，也造成了資源浪費，同時，堆放場地有限，嚴重的制約了洗煤生產。因此及時有效地解決煤泥濾餅去向問題，保證洗煤廠正常生產，已是迫在眉睫。
按照建設節約型社會和大力發展循環經濟戰略，搞好煤炭精深加工，延長煤炭產業鏈，提高資源性產品的附加值，搞好對煤泥的綜合利用的總體要求。洗煤廠提出了煤泥干燥系統設計方案，該方案總體設計思想是通過熱能干燥的方式，將現有的煤泥餅破碎成小于15mm的顆粒狀，水分降低至15%左右，使之變成商品煤，達到提升為優良資源，提升價值，實現洗煤廠煤泥處理的二次飛躍一不僅實現了洗煤水零排放的“閉路循環”，同時又實現了尾煤全部回收作為優良資源的再利用，富通新能源生產銷售顆粒機、木屑顆粒機、木屑烘干機等生物質燃料成型木屑烘干等機械設備。
2、煤泥干燥系統設計
2.1項目建設的工藝方案
該系統工藝流程如圖1所示，由燃燒爐提供熱風，熱風在引風機提供的負壓作用下與濕煤泥同時進入干燥烘干機，經熱交換后濕煤泥失去水分成為干燥產品，干燥后，顆粒較小的由旋風收料器收集，顆粒較大的由刮板運輸機排出，尾氣經過尾氣處理裝置處理后排放。
將帶式壓濾脫水后的煤泥濾餅經轉載刮板機送至煤泥入料緩沖倉內，緩沖倉中的煤泥通過倉下的螺旋輸送機均勻穩定地給入干燥烘干機入料口，干燥后的物料分別通過干燥烘干機下部的閉風排料器和旋風收料器排出，再經過干后產品運輸刮板注入裝車倉貯存。燃料煤由603#皮帶運輸線直接分流經溜槽注入燃煤緩沖倉，通過爐前給煤裝置自動添加至熱風爐，燃燒用風由鼓風機提供。灰渣由排渣機注入灰渣倉裝車外運。高溫熱風在引風機產生的負壓作用下，由熱風爐經主風管進入干燥烘干機，在干燥烘干機內與煤泥實現充分的質熱交換后，經旋風收料器完成氣固分離后再經過尾氣凈化系統凈化達標后排至大氣。尾氣凈化采用濕法除塵，除塵用水來自洗煤循環水系統，攜塵污水返回洗煤濃縮系統。因干燥系統故障不能及時處理的煤泥暫時注入煤泥貯存倉。
2.2煤泥干燥設備的選擇
拋棄傳統轉筒式等傳統干燥烘干機采用旋翼式干燥烘干機，該干燥烘干機采用三圓結構，通過旋翼的機械運動強制彌散濕泥，使其在不同干燥腔內呈流態化懸浮狀，從而與熱風充分接觸，強化濕泥與熱風的傳熱傳質效果。干化過程中旋翼對污泥起破碎作用，取消了傳統污泥干燥烘干機干燥后的污泥二次破碎環節。煤泥在干燥烘干機內停留時間短，熱交換效率高，處理量大，干燥成本低，體積僅為滾筒干燥烘干機的1/2，它是系統中最為關鍵的設備。煤泥由干燥烘干機一端底部進料，在旋翼作用下向上拋擲，熱風由煤泥進料同端上方進入干燥烘干機，與被拋擲的物料直接接觸，物料在旋翼和熱風的作用下向前運動，實現質熱交換。干燥烘干機內部分為三個工作腔。在第一個腔內，污泥與高溫熱風直接接觸并迅速升溫至濕球溫度，一般污泥溫度在450C~ 50C，屬于升溫干燥段在第二個腔內，大量的水分被蒸發，此時屬于恒速干燥段，為主要干燥段。最后進入第三干燥腔內，此時污泥的水分蒸發速度降低，污泥溫度開始逐漸上升，屬于降速干燥段。煤泥溫度不超過90℃，含水降至15%，完成污泥干燥，其熱能原理如圖2所示。
在干燥設備中，熱量作用與物料的方式有三種：a對流過程，b傳導過程，c輻射過程。
在煤泥干燥系統中主要采用熱風接觸式即對流干燥方式進行，它是一個傳質傳熱的綜合過程。對流干燥的傳熱速率主要與體積給熱系數、干燥烘干機容積、熱風溫度、物料溫度等有關。
旋翼式干燥烘干機的主要工藝特點：
①設備結構緊湊，占地面積小，體積是同規格傳統設備的1/2，一次性投資少。
②采用三園結構，通過旋翼的機械運動強制彌散濕泥，使其在不同干燥腔內呈流態化懸浮狀，從而與熱風充分接觸，強化濕泥與熱風的傳熱傳質效果。物料在干燥腔內以顆粒狀充分彌散，與干燥介質充分接觸從而實現質熱交換。質熱交換速度快，效率高，產量大，是傳統同規格設備的二倍以上。
③物料干燥過程中表面更新頻率高，質熱交換充分，能耗低。蒸發1噸水消耗熱量90~100萬大卡，僅為傳統同規格設備的50%左右。
④系統控制自動化程度高，安全可靠。
⑤可采用多種形式熱源對污泥進行干燥。
⑥由該干燥烘干機的工作原理決定，在對干燥過程，具有自動將污泥膠團性破碎功能，克服了污泥干化過程中自然流動不破碎的弊端。干燥后的產品呈<13mm顆粒狀。
3、煤泥干燥系統的應用
3.1煤泥干燥系統應用過程解決的問題
2009年12月進入投料調試階段，期間也出現了一些問題，具體如下：
①除渣刮板運輸機頭輪軸因質量問題斷2次，重行設計頭輪，將軸直徑由60mm加粗到80mm，解決了該問題。
②因干燥烘干機內部進入刮板運輸機的鏈環連接螺栓，造成干燥烘干機悶車3次，將煤泥濾餅進入干燥烘干機前的所有工序均加強了去鐵化管理，對刮板運輸機的聯接螺栓形成了班檢制度。
③引風機變頻器額定功率不足，通過協調將額定功率為200kw的變頻器更換為額定功率為250kw的變頻器。
④爐排變頻器與現場不匹配，進行了更換。
3.2煤泥干燥系統達到的技術標準
通過努力這些問題都得到了很好的解決，2010年2月該系統進入正常運行階段，并且體現出良好的效益，2010年該系統達到了較高的技術標準，對照表如表1所示。
3.3煤泥干燥系統創造的經濟效益和社會效益
該套系統201 0年干燥濕煤泥8.3萬噸，生產干煤泥粉5.83萬噸；年產值達到1903萬元，年創造經濟效益615萬元，噸尾礦煤泥利潤為74.09元。年蒸發水量2.47萬噸，年小時平均蒸發水量7.82噸（年運行3163小時）；年燃料煤（洗粒煤：發熱量5000卡／克）用量為3000噸，年小時平均消耗燃料煤0.95噸，熱能消耗小于80萬卡／噸水，僅為兄弟單位所使用的滾筒式干燥烘干機的50%。該系統的入料水分適應范圍寬（27% -45%），產品水分可控性較強(15%-20%)。實踐證明該系統具有小時蒸發水量大、小時消耗燃煤低、熱效率高等優點。
該項目達到了提高煤泥產品售價增加銷售收入，較少資源浪費，消除煤泥對環境污染的目的，實現了設計目標，達到了我廠的各項要求。
4、結論性見解
該系統自成功進行了工業性試驗后，近2年的連續穩定運行了表明該干燥系統具備干燥水分含量高、粘度大和高持水性的濕粘煤泥物料的能力。濕粘的煤泥經過干燥回收處理后作為煤炭產品銷往電廠，延長了煤炭洗選加工的產業鏈，為大平礦創獲了可喜的經濟效益，同時也徹底解決了大平礦之前煤泥占地堆放造成的“風天揚塵，雨天流泥”的環境污染問題。總之該煤泥干燥系統在大平煤礦的設計與應用取得了圓滿成功。
目前，國內對煤泥的熱能干燥脫水，基本采用直接或間接換熱方式干燥技術，較突出的是轉筒式干燥烘干機和帶式碎干機。這兩種干燥烘干機比較傳統，從上世紀五十年代就開始使用，隨著技術的不斷發展和進步，這兩種干燥烘干機也在不斷改進，發揮了它的應有作用。但是，由于它們的傳統換熱方式決定，始終表現為干燥效率低、耗能大、溫度高低不穩定、熱損耗高、實際產量低；同時干燥烘干機體積龐大，系統占地面積大。因此，上述兩種干燥烘干機對煤泥干燥在技術和效率上尚存在沒有突破的局限性。
1、煤泥干燥系統建設的技術背景
大平煤礦洗煤廠入洗能力為225萬噸／年，年產煤泥約12萬噸。洗煤廠目前采用帶式壓濾機對煤泥進行脫水，實現了“煤泥水閉路循環”，達到零排放的環保要求。但是脫水回收的煤泥濾餅水份高、粘度大，給儲存、運輸和及時有效利用等帶來了諸多困難。目前，每天脫水煤泥餅露天堆放，遇水流失，遇風飛揚，不僅帶來環境污染，也造成了資源浪費，同時，堆放場地有限，嚴重的制約了洗煤生產。因此及時有效地解決煤泥濾餅去向問題，保證洗煤廠正常生產，已是迫在眉睫。
按照建設節約型社會和大力發展循環經濟戰略，搞好煤炭精深加工，延長煤炭產業鏈，提高資源性產品的附加值，搞好對煤泥的綜合利用的總體要求。洗煤廠提出了煤泥干燥系統設計方案，該方案總體設計思想是通過熱能干燥的方式，將現有的煤泥餅破碎成小于15mm的顆粒狀，水分降低至15%左右，使之變成商品煤，達到提升為優良資源，提升價值，實現洗煤廠煤泥處理的二次飛躍一不僅實現了洗煤水零排放的“閉路循環”，同時又實現了尾煤全部回收作為優良資源的再利用，富通新能源生產銷售顆粒機、木屑顆粒機、木屑烘干機等生物質燃料成型木屑烘干等機械設備。
2、煤泥干燥系統設計
2.1項目建設的工藝方案
該系統工藝流程如圖1所示，由燃燒爐提供熱風，熱風在引風機提供的負壓作用下與濕煤泥同時進入干燥烘干機，經熱交換后濕煤泥失去水分成為干燥產品，干燥后，顆粒較小的由旋風收料器收集，顆粒較大的由刮板運輸機排出，尾氣經過尾氣處理裝置處理后排放。
將帶式壓濾脫水后的煤泥濾餅經轉載刮板機送至煤泥入料緩沖倉內，緩沖倉中的煤泥通過倉下的螺旋輸送機均勻穩定地給入干燥烘干機入料口，干燥后的物料分別通過干燥烘干機下部的閉風排料器和旋風收料器排出，再經過干后產品運輸刮板注入裝車倉貯存。燃料煤由603#皮帶運輸線直接分流經溜槽注入燃煤緩沖倉，通過爐前給煤裝置自動添加至熱風爐，燃燒用風由鼓風機提供。灰渣由排渣機注入灰渣倉裝車外運。高溫熱風在引風機產生的負壓作用下，由熱風爐經主風管進入干燥烘干機，在干燥烘干機內與煤泥實現充分的質熱交換后，經旋風收料器完成氣固分離后再經過尾氣凈化系統凈化達標后排至大氣。尾氣凈化采用濕法除塵，除塵用水來自洗煤循環水系統，攜塵污水返回洗煤濃縮系統。因干燥系統故障不能及時處理的煤泥暫時注入煤泥貯存倉。
2.2煤泥干燥設備的選擇
拋棄傳統轉筒式等傳統干燥烘干機采用旋翼式干燥烘干機，該干燥烘干機采用三圓結構，通過旋翼的機械運動強制彌散濕泥，使其在不同干燥腔內呈流態化懸浮狀，從而與熱風充分接觸，強化濕泥與熱風的傳熱傳質效果。干化過程中旋翼對污泥起破碎作用，取消了傳統污泥干燥烘干機干燥后的污泥二次破碎環節。煤泥在干燥烘干機內停留時間短，熱交換效率高，處理量大，干燥成本低，體積僅為滾筒干燥烘干機的1/2，它是系統中最為關鍵的設備。煤泥由干燥烘干機一端底部進料，在旋翼作用下向上拋擲，熱風由煤泥進料同端上方進入干燥烘干機，與被拋擲的物料直接接觸，物料在旋翼和熱風的作用下向前運動，實現質熱交換。干燥烘干機內部分為三個工作腔。在第一個腔內，污泥與高溫熱風直接接觸并迅速升溫至濕球溫度，一般污泥溫度在450C~ 50C，屬于升溫干燥段在第二個腔內，大量的水分被蒸發，此時屬于恒速干燥段，為主要干燥段。最后進入第三干燥腔內，此時污泥的水分蒸發速度降低，污泥溫度開始逐漸上升，屬于降速干燥段。煤泥溫度不超過90℃，含水降至15%，完成污泥干燥，其熱能原理如圖2所示。
在干燥設備中，熱量作用與物料的方式有三種：a對流過程，b傳導過程，c輻射過程。
在煤泥干燥系統中主要采用熱風接觸式即對流干燥方式進行，它是一個傳質傳熱的綜合過程。對流干燥的傳熱速率主要與體積給熱系數、干燥烘干機容積、熱風溫度、物料溫度等有關。
旋翼式干燥烘干機的主要工藝特點：
①設備結構緊湊，占地面積小，體積是同規格傳統設備的1/2，一次性投資少。
②采用三園結構，通過旋翼的機械運動強制彌散濕泥，使其在不同干燥腔內呈流態化懸浮狀，從而與熱風充分接觸，強化濕泥與熱風的傳熱傳質效果。物料在干燥腔內以顆粒狀充分彌散，與干燥介質充分接觸從而實現質熱交換。質熱交換速度快，效率高，產量大，是傳統同規格設備的二倍以上。
③物料干燥過程中表面更新頻率高，質熱交換充分，能耗低。蒸發1噸水消耗熱量90~100萬大卡，僅為傳統同規格設備的50%左右。
④系統控制自動化程度高，安全可靠。
⑤可采用多種形式熱源對污泥進行干燥。
⑥由該干燥烘干機的工作原理決定，在對干燥過程，具有自動將污泥膠團性破碎功能，克服了污泥干化過程中自然流動不破碎的弊端。干燥后的產品呈<13mm顆粒狀。
3、煤泥干燥系統的應用
3.1煤泥干燥系統應用過程解決的問題
2009年12月進入投料調試階段，期間也出現了一些問題，具體如下：
①除渣刮板運輸機頭輪軸因質量問題斷2次，重行設計頭輪，將軸直徑由60mm加粗到80mm，解決了該問題。
②因干燥烘干機內部進入刮板運輸機的鏈環連接螺栓，造成干燥烘干機悶車3次，將煤泥濾餅進入干燥烘干機前的所有工序均加強了去鐵化管理，對刮板運輸機的聯接螺栓形成了班檢制度。
③引風機變頻器額定功率不足，通過協調將額定功率為200kw的變頻器更換為額定功率為250kw的變頻器。
④爐排變頻器與現場不匹配，進行了更換。
3.2煤泥干燥系統達到的技術標準
通過努力這些問題都得到了很好的解決，2010年2月該系統進入正常運行階段，并且體現出良好的效益，2010年該系統達到了較高的技術標準，對照表如表1所示。
3.3煤泥干燥系統創造的經濟效益和社會效益
該套系統201 0年干燥濕煤泥8.3萬噸，生產干煤泥粉5.83萬噸；年產值達到1903萬元，年創造經濟效益615萬元，噸尾礦煤泥利潤為74.09元。年蒸發水量2.47萬噸，年小時平均蒸發水量7.82噸（年運行3163小時）；年燃料煤（洗粒煤：發熱量5000卡／克）用量為3000噸，年小時平均消耗燃料煤0.95噸，熱能消耗小于80萬卡／噸水，僅為兄弟單位所使用的滾筒式干燥烘干機的50%。該系統的入料水分適應范圍寬（27% -45%），產品水分可控性較強(15%-20%)。實踐證明該系統具有小時蒸發水量大、小時消耗燃煤低、熱效率高等優點。
該項目達到了提高煤泥產品售價增加銷售收入，較少資源浪費，消除煤泥對環境污染的目的，實現了設計目標，達到了我廠的各項要求。
4、結論性見解
該系統自成功進行了工業性試驗后，近2年的連續穩定運行了表明該干燥系統具備干燥水分含量高、粘度大和高持水性的濕粘煤泥物料的能力。濕粘的煤泥經過干燥回收處理后作為煤炭產品銷往電廠，延長了煤炭洗選加工的產業鏈，為大平礦創獲了可喜的經濟效益，同時也徹底解決了大平礦之前煤泥占地堆放造成的“風天揚塵，雨天流泥”的環境污染問題。總之該煤泥干燥系統在大平煤礦的設計與應用取得了圓滿成功。
