，，，，

(1.中煤黑龍江煤炭化工(集團(tuán))有限公司，依蘭 154854; 2.天華化工機(jī)械及自動(dòng)化研究設(shè)計(jì)院有限公司，蘭州 730060)

煤調(diào)濕技術(shù)分析與研究

王正忠1，詹仲福2，王偉東1，張學(xué)權(quán)1，王洪升1

(1.中煤黑龍江煤炭化工(集團(tuán))有限公司，依蘭 154854; 2.天華化工機(jī)械及自動(dòng)化研究設(shè)計(jì)院有限公司，蘭州 730060)

煤調(diào)濕技術(shù)是一種焦化行業(yè)節(jié)能減排技術(shù)。文中分析和研究?jī)煞N煤調(diào)試技術(shù)，一種是利用干熄焦蒸汽發(fā)電后的低壓蒸汽作為熱源的蒸汽管回轉(zhuǎn)干燥法煤調(diào)濕技術(shù)；另一種是利用焦?fàn)t尾氣為熱源的流化床煤調(diào)濕技術(shù)。并采用寶鋼實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)和馬鋼實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)對(duì)兩種技術(shù)進(jìn)行了對(duì)比。

煤調(diào)濕；蒸汽管回轉(zhuǎn)干燥機(jī)；流化床；節(jié)能減排

0 引 言

煤調(diào)濕是利用外加熱能將煉焦煤在焦?fàn)t外進(jìn)行干燥、脫水并穩(wěn)定煤中水分，以達(dá)到減少煉焦能耗量、改善焦?fàn)t操作、提高焦炭質(zhì)量或擴(kuò)大粘結(jié)性煤用量的一種節(jié)能減排的煉焦技術(shù)。煉焦使用的煤粉水分一般為10.5%(wt)，采用加熱干燥方法將煉焦前煤粉水分降至6.5±0.5%(wt)的過(guò)程在冶金煉焦行業(yè)稱為“煤調(diào)濕(Coal Moisture Control，簡(jiǎn)稱CMC)”，CMC技術(shù)始于日本，為降低冶金煉焦的能耗，日本從上世紀(jì)八十年代就開(kāi)始焦?fàn)tCMC裝置技術(shù)的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用，目前在用的煤調(diào)濕主要有兩種，一種是利用干熄焦蒸汽發(fā)電后的背壓蒸汽或工廠其它低壓蒸汽為熱源的蒸汽管回轉(zhuǎn)干燥工藝法煤調(diào)濕技術(shù)(簡(jiǎn)稱蒸汽管煤調(diào)濕技術(shù))，一種是利用焦?fàn)t尾氣作為熱源的流化床煤調(diào)濕技術(shù)[1]。

1 蒸汽管回轉(zhuǎn)干燥煤調(diào)濕技術(shù)流程簡(jiǎn)介

蒸汽管回轉(zhuǎn)干燥煤調(diào)濕技術(shù)是目前應(yīng)用最為廣泛的一種煤調(diào)濕技術(shù)，該技術(shù)一般和干熄焦配套使用，干燥熱源主要采用干熄焦蒸汽發(fā)電后的背壓蒸汽或工廠其它低壓蒸汽，也可通入一部分焦?fàn)t尾氣作為輔助熱源(載氣)使用。蒸汽管煤調(diào)濕技術(shù)流程簡(jiǎn)圖如圖1所示。

工藝流程介紹如下：

濕煤粉經(jīng)計(jì)量分析后，通過(guò)進(jìn)料螺旋均勻的加入到蒸汽管回轉(zhuǎn)干燥機(jī)內(nèi)，在此煤粒與干燥機(jī)內(nèi)布置的通有蒸汽的蒸汽管充分接觸干燥后由干燥機(jī)出口排出后送至焦?fàn)t煉焦。干燥過(guò)程中產(chǎn)生的水蒸汽由干燥載氣帶出干燥機(jī)，干燥載氣是由干燥機(jī)物料入口進(jìn)料螺旋處與物料并流進(jìn)入干燥機(jī)，從干燥機(jī)出料箱頂部排出。干燥載氣可使用加熱后的空氣或焦?fàn)t尾氣。

從蒸汽管回轉(zhuǎn)干燥機(jī)尾部排出的載氣、水蒸汽及煤粉粉塵被引風(fēng)機(jī)抽吸到布袋除塵器內(nèi)除塵。分離下來(lái)的粉塵沉積到袋式過(guò)濾器底部經(jīng)星型卸料器進(jìn)入增濕機(jī)內(nèi)進(jìn)行增濕，增濕后的煤粉與干燥后的煤粉混合后送至焦?fàn)t。凈化后的載氣、水蒸汽經(jīng)引風(fēng)機(jī)引至安全地點(diǎn)排放。干燥過(guò)程產(chǎn)生的蒸汽凝液閃蒸降溫后送至蒸汽鍋爐循環(huán)使用，閃蒸產(chǎn)生的蒸汽用于系統(tǒng)保溫[2]。

圖1 蒸汽管煤調(diào)濕技術(shù)流程簡(jiǎn)圖

2 流化床煤調(diào)濕技術(shù)流程簡(jiǎn)介

流化床煤調(diào)濕技術(shù)其熱源主要采用焦?fàn)t尾氣，當(dāng)焦?fàn)t尾氣量不夠時(shí)需要輔助加熱系統(tǒng)產(chǎn)生熱煙氣輔助干燥。流化床煤調(diào)濕技術(shù)流程簡(jiǎn)圖如圖2所示。

其工藝流程介紹如下：

濕煤通過(guò)原料煤加料器直接送入流化床干燥器箱體內(nèi)。焦?fàn)t尾氣由流化床干燥器底部進(jìn)入流化床干燥器錐斗。錐斗內(nèi)焦?fàn)t尾氣通過(guò)流化床分布板后均勻的進(jìn)入流化床箱體，將濕煤粉迅速分散并預(yù)熱干燥。由于氣體流速接近煤粉沉降速度，流化床干燥器內(nèi)的濕煤粉在焦?fàn)t尾氣作用下被分散處于沸騰狀態(tài)。干燥后的煤粉從流化床干燥器尾部排出送入煉焦工段。與煤粉換熱后的焦?fàn)t尾氣夾帶著蒸發(fā)出的水蒸氣及少量煤粉從流化床干燥器頂部排出。

從流化床干燥器頂部排出的煙氣、水蒸汽及煤粉粉塵被引風(fēng)機(jī)抽吸到袋式過(guò)濾器內(nèi)進(jìn)行氣固分離。分離下來(lái)的粉塵沉積到袋式過(guò)濾器底部經(jīng)星型卸料器卸出后與干燥后的煤粉混合。凈化后的焦?fàn)t尾氣、水蒸汽經(jīng)引風(fēng)機(jī)引至安全地點(diǎn)排放。

流化床煤調(diào)濕技術(shù)由于受到焦?fàn)t尾氣量的影響，為保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，一般流化床煤調(diào)濕技術(shù)都配有輔助燃燒系統(tǒng)，當(dāng)焦?fàn)t尾氣量不足或焦?fàn)t尾氣溫度過(guò)低時(shí)，需要輔助燃燒系統(tǒng)產(chǎn)生部分煙氣。

圖2 流化床煤調(diào)濕技術(shù)流程簡(jiǎn)圖

3 蒸汽管煤調(diào)濕技術(shù)與流化床煤調(diào)濕技術(shù)比較

蒸汽管煤調(diào)濕技術(shù)和流化床煤調(diào)濕技術(shù)最大的區(qū)別是干燥使用的熱源不同，兩種調(diào)濕技術(shù)綜合比較見(jiàn)表1和表2。

表1 不同煤調(diào)濕技術(shù)能源消耗一覽表

續(xù)表1 不同煤調(diào)濕技術(shù)能源消耗一覽表

說(shuō)明： 1.運(yùn)行成本單價(jià)按寶鋼實(shí)際核算成本價(jià)格計(jì)算，電價(jià)：0.8元/度，蒸汽：215元/t，氮?dú)猓?.4元/標(biāo)立。

2.蒸汽管煤調(diào)濕技術(shù)運(yùn)行數(shù)據(jù)為寶鋼實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)；流化床煤調(diào)濕技術(shù)為馬鋼引進(jìn)日本煤調(diào)濕技術(shù)的實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)。

表2 蒸汽管煤調(diào)濕-流化床煤調(diào)濕綜合性能比較

4 蒸汽管煤調(diào)濕技術(shù)與流化床煤調(diào)濕技術(shù)能耗分析

4.1蒸汽管煤調(diào)濕技術(shù)能耗分析

按處理能力為350 t/h的煤調(diào)濕系統(tǒng)，對(duì)采用焦?fàn)t尾氣為載氣的蒸汽管煤調(diào)濕技術(shù)進(jìn)行能耗分析：

(1)蒸汽管煤調(diào)濕裝機(jī)功率計(jì)算

煤調(diào)濕系統(tǒng)總功率：

P=P0+Pf=1 246+Pf

(1)

式中：P0除風(fēng)機(jī)外其它設(shè)備裝機(jī)功率，P0=1 246 kW；Pf為風(fēng)機(jī)功率，kW；

Pf=P1+P2

=1.48×10-3Q+37.62

式中：Q為蒸汽管回轉(zhuǎn)干燥機(jī)載氣用量，m3/h；P1為焦?fàn)t尾氣引風(fēng)機(jī)全壓，P1=1 200 Pa；P2為干燥尾氣引風(fēng)機(jī)全壓，P2=3 500 Pa；ta1為干燥機(jī)載氣入口溫度，ta1=200 ℃；ta2為干燥機(jī)載氣出口溫度，ta2=105 ℃；η為風(fēng)機(jī)效率，取η=75%；W為干燥機(jī)水分蒸發(fā)量，W=16 844.92 kg/h。

將Pf帶入式(1)得：

P=1246+1.48×10-3Q+37.62=1 283.62+1.48×10-3Q

(2)蒸汽管煤調(diào)濕蒸汽耗量計(jì)算

=26.67-4.1×10-5Q

式中：L0為所有熱量用蒸汽提供時(shí)干燥所需蒸汽量，L0=26.67 t/h；Ca為干燥機(jī)載氣比熱，Ca=1.57 kJ/Nm·K；I1為干燥機(jī)入口蒸汽的焓，I1=2 860.66 kJ/kg；I2為干燥機(jī)出口蒸汽的焓，I2=762.68 kJ/kg。

(3)蒸汽管煤調(diào)濕能耗計(jì)算，見(jiàn)表3。

表3 蒸汽管回轉(zhuǎn)干燥機(jī)煤調(diào)濕能耗計(jì)算表

4.2流化床煤調(diào)濕技術(shù)能耗分析

流化床煤調(diào)濕能耗計(jì)算，見(jiàn)表4。

表4 流化床煤調(diào)濕能耗計(jì)算

4.3不同煤調(diào)濕技術(shù)能耗分析結(jié)果

不同煤調(diào)濕技術(shù)焦?fàn)t尾氣流量與能耗關(guān)系如圖3所示，當(dāng)蒸汽管回轉(zhuǎn)干燥機(jī)煤調(diào)濕技術(shù)和流化床煤調(diào)濕技術(shù)能耗相等時(shí)，蒸汽管回轉(zhuǎn)干燥機(jī)焦?fàn)t尾氣用量：

Q=399 099.35 m3/h=230 400.48 Nm3/h

圖3 焦?fàn)t尾氣流量與能耗關(guān)系曲線

5 結(jié) 論

蒸汽管回轉(zhuǎn)干燥法煤調(diào)濕與流化床煤調(diào)濕技術(shù)的差異是流化床煤調(diào)濕采用焦?fàn)t尾氣作為主熱源，蒸汽管回轉(zhuǎn)干燥法煤調(diào)濕采用蒸汽作為主熱源，由于焦?fàn)t尾氣是排放的廢熱，所以，普遍認(rèn)為流化床煤調(diào)濕技術(shù)比蒸汽管回轉(zhuǎn)煤調(diào)濕更加節(jié)能，蒸汽管回轉(zhuǎn)干燥法煤調(diào)濕是第二代煤調(diào)濕技術(shù)，流化床煤調(diào)濕是第三代煤調(diào)濕技術(shù)。

就當(dāng)量能耗而言處理量為350 t/h蒸汽管煤調(diào)濕技術(shù)當(dāng)焦?fàn)t尾氣用量小于230 400.48 Nm3/h時(shí)，當(dāng)量能耗大于180 t/h的流化床煤調(diào)濕技術(shù)。以焦?fàn)t尾氣為熱源的流化床干燥法煤調(diào)濕技術(shù)，雖然可最大限度的利用目前不能回收的焦?fàn)t尾氣熱源，但流化床煤調(diào)濕技術(shù)干燥形式與蒸汽管回轉(zhuǎn)干燥不同，蒸汽管回轉(zhuǎn)干燥過(guò)程中物料在不斷滾動(dòng)，對(duì)物料具有成球作用，調(diào)濕后的物料顆粒增大，干燥用載氣量少，夾帶細(xì)粉少。流化床干燥物料與氣體高度分散，大量細(xì)粉夾帶，被分離出的細(xì)粉經(jīng)過(guò)成型處理后進(jìn)入焦?fàn)t對(duì)焦?fàn)t運(yùn)行有利，細(xì)粉分級(jí)是流化床煤調(diào)濕的技術(shù)優(yōu)勢(shì)之一。另一方面，焦?fàn)t尾氣提供的熱量不能滿足煤調(diào)濕熱量需求，如要達(dá)到±6.5%或更低的水分要求，需其他熱源補(bǔ)充，流化床煤調(diào)濕如采用燃?xì)庋a(bǔ)充熱量，其運(yùn)行成本高于蒸汽管回轉(zhuǎn)干燥法煤調(diào)濕技術(shù)，因?yàn)檎羝芑剞D(zhuǎn)干燥法煤調(diào)濕技術(shù)采用干熄焦蒸汽發(fā)電后的低壓蒸汽為熱源，該技術(shù)的使用將減少干熄焦汽輪機(jī)發(fā)電后空冷器或濕冷凝器的冷源損失，是能源的階梯式節(jié)能方式，其節(jié)能方式優(yōu)于“焦?fàn)t尾氣+焦?fàn)t煤氣”流化床煤調(diào)濕技術(shù)。

[1] 鄭明東，水恒福，崔平.煉焦新工藝與技術(shù)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006.

[2] 詹仲福，曹善甫，竇 巖，等.煤調(diào)濕裝置蒸汽管回轉(zhuǎn)干燥系統(tǒng)研究[J].化工機(jī)械,2013,(6):765．

[3] GB/T 2589-2008《綜合能耗計(jì)算通則》．

AnalysisandResearchonCoalMoistureControlTechnology

WANG Zheng-zhong1, ZHAN Zhong-fu2, WANG Wei-dong1, ZHANG Xue-quan1, WANG Hong-sheng1

(1.HarbinCoalChemicalIndustryCo.,Ltd,YiLan154854,China;2.TIANHUAInstituteofChemicalMachinery&AutomationCo.,Ltd,Lanzhou730060,China)

Coal moisture control technology is one type of the energy conservation and emissions reduction technology in coking coal industry. In this paper, two types of the coal moisture control technology are analyzed and researched. One is the steam tube rotary drying coal moisture control technology using the low pressure steam from dry quenching as heat source. The other one is the fluidized bed coal moisture control technology using the coke oven exhaust gas as heat source. The two coal moisture control technology is analyzed and compared using the actual operation data of the BAOSTEEL and the MASTEEL.

Coal moisture control；Steam tube rotary dryer；Fluidized bed；Energy conservation and emission reduction

10.3969/j.issn.1009-3230.2014.003.002

2013-12-10

：2014-02-17

王正忠(1965-)，男，主要從事煤炭資源開(kāi)發(fā)利用與管理工作。

TK-9

：A

：1009-3230(2014)03-0005-05