煤干燥系统介绍

煤干燥技术
天华化工机械及自动化研究设计院
2010.8.31
目录
1、单位简介
2、技术支持
3、干燥过程的基本原理
4、煤干燥意义
5、煤干燥主要工艺技术
6、高家梁煤矿煤干燥工艺选择
7、高家梁煤矿煤干燥系统
8、投资估算
9、蒸汽管回转干燥机应用业绩
10、蒸汽管回转干燥机安装制造现场
煤干燥工程
1、国家干燥技术研究中心
天华化工机械及自动化设计研究院，原化工部化工机械研究院，建有国家干燥技术研究中心,现有在职职工1036人，专业技术人员占总人数的75%。

其中，教授级高级工程师121人，高级工程师251人；享受政府特殊津贴者29人，有突出贡献的中青年专家5人，拥有科技成果394项，国家级奖励34项，长期致力于干燥技术与设备开发研究及工业应用。

2、
国家干燥技术研究中心
蒸汽管回转干燥机试验装置选择适宜的干燥工艺及设计干燥器，必须了解物料对所采用干燥方法的干燥特性，而这些特性通常需经试验才能获得
2、
国家干燥技术研究中心
蒸汽管回转干燥机凝液排放试验装置冷凝液大小是干燥能力的制约点和控制点，根据热量和物料守衡原理，干燥所需热量由冷凝液排出量确定，排出冷凝液越多，说明干燥机的干燥能力越大，反之，排出冷凝液越小，说明干燥机的干燥能力越小。

3、干燥过程的基本原理
干燥通常是指将热量加于湿物料并排除其挥发性湿分，而获得一定湿含量固体产品的过程。

当湿物料作热力干燥时，以下两种过程相继发生：
恒速干燥过程：热量从周围环境传递至物料表面使表面湿分蒸发；液体以蒸汽的形式从物料表面排出，此过程的速率取决于温度、空气温度、湿度和空气流速，暴露的表面积和压力等外部条件。

降速干燥过程：内部湿分传递到物料表面；物料湿分内部的迁移是物料性质、温度和湿含量的函数，此过程为内部条件所控制的过程。

4、煤干燥的意义
热力干燥是降低煤中水分最有效的一种方式,使煤的含水量降低到允许值以下使其能够高效、安全地应用：
满足运输要求---降低运输成本和提高运输过程的安全可靠性 满足加工要求---提高筛分、分级和静电除尘的安全可靠性 满足不同用途的工艺要求---压块、制备煤气、氢化等
降低低阶煤水分，提高热值---提高锅炉效率，防止低温腐蚀、保证制粉系统运行可靠
4、煤干燥的意义
对于高家梁项目来说，主要体现在以下几点：
煤含水量每降低1%，其热值可提高约50cal/g，当煤的水
分从25％降低至15％，煤的热值可提高500cal/g；
煤的水分从25％降低至15％，每吨煤可节约12％的运输成本 水分降低，可减少输煤、储煤设施的容量；
水分降低，可减少冬季运煤冻车危害。

扩大该煤种的综合利用途径，提高该煤种的市场竞争力。

5、煤干燥主要工艺技术
加热方式：直接加热和间接加热；
干燥介质：烟气和蒸汽；
目前主要技术：
滚筒回转干燥机
流化床干燥机
气流干燥机
蒸汽管回转干燥机
5.1 蒸汽管回转干燥机工艺流程简图
5.3 蒸汽管回转干燥技术特点
1. 安全、可靠---采用间接式加热，使得整个干燥过程安全、可靠，
解决了直接使干燥带来的生产安全问题。

2. 防止堵煤现象，蒸汽还能再利用---采用煤走滚筒内，蒸汽走管内
的方式，煤的流动空间大，不仅能有效防止堵煤现象，蒸汽还能再利用。

3. 原料适应性广---对原煤入料粒度要求不高（≤20mm），适应性
广，只需设置一级破碎，适应水分范围很大，最高达61.8％。

4. 防止过热现象---避免了烟气干燥温度不易控制的问题，热风温度
过高易产生过热现象，容易产生挥发份析出，温度过低，则干燥强度低，速度慢。

5. 运行成本和维护费用低
5.4 蒸汽管回转干燥机安全保护措施
1.蒸汽保护系统：如果尾气排放管氧含量动态检测控制系统检测到氧含量急剧增长超过10％，蒸汽保护系统的阀门将迅速打开，蒸汽进入干燥系统，在稀释筒体中空气氧含量的同时，团聚空气中的粉尘，增加粉尘表面积，降低粉尘爆炸的危险性，确保系统安全。

2. 水喷淋系统：干燥机出料箱底部设有物料温度检测联锁装置，当干燥机出口煤粉温度超标时，水喷淋系统的阀门会迅速打开，向干燥机出料箱内喷水，降低煤粉温度，确保系统安全。

3.防爆门装置：在干燥机出料箱体上设置褐煤爆炸保护装置（防爆门），当褐煤达到爆炸压力后，防爆门自动气打开泄压，有效保护干燥机，并在泄压后自动闭合，防止因空气进入导致二次爆炸的发生。

5.5 蒸汽干燥与烟气干燥经济比较
21.81t/h(煤)/4870Nm 3/h(天燃气)36.25t/h 干燥热源耗量2较大较小占地面积94
2
操作人员(名/班)74191万元/年/6370万元/年1067万元/年操作成本(8000h)8操作难易
设备规格尾气排放量引风机功率干燥机功率干燥介质项目难
Φ4.8×38m/4.6X11.2X32m 376435kg/h
2000kw 315kw 热烟气(煤/天然气)
烟气干燥
易
10
Φ4.2×28m 640750kg/h 5132kw 4280kw 3蒸汽1蒸汽干燥序号以煤水分从25％干燥至15％，处理能力200t/h 的干燥装置为例
高家梁煤矿煤质资料
3491
3237
Cal/g
14.6013.68MJ/Kg
Q net,ar
收到基低位发热量
49104522Cal/g 20.5318.91MJ/Kg
Q gr,d
干燥基高位发热量0.960.92S t,d ，％
全硫36.7037.36V daf ，％干燥无灰基挥发分
31.6136.42A d ，％干燥基灰分23.722.3M t ，％全水份备注煤样2煤样1符号，单位分析项目6、高家梁煤矿煤干燥工艺选择
6、高家梁煤矿煤干燥工艺选择
基础试验
干燥过程的计算需要许多干燥工艺参数，如物料的干燥特性，干燥动力学数据，传热系数等。

在大多数情况下，这些参数不能由分析得到，而需由充分的试验来测定。

干燥试验
吸湿试验
自燃试验
6.1 煤干燥试验--国家干燥技术研究中心
目的：
针对高家梁煤的物料特性，进行蒸汽管回转干燥机干燥试验研究，为蒸汽管回转干燥机工业生产装置的设计提供可靠的研究试验数据：
1. 干燥机传热系统以及煤在筒体内停留时间；
2.干燥机内物料的湿含量分布曲线；
3.干燥机加料量与出料温度的关系；
4.干燥机加料量、转速对干燥效果的影响；
5.获得与大型化工业装置相同的干燥曲线；
6.1 煤干燥试验--国家干燥技术研究中心
结论：
1. 试验用蒸汽管回转干燥机，当转速为1.38转/分，蒸汽温度
为150℃，加料量为100kg/h（湿基），煤粉水分从24.51％干燥到12.61％时，干燥机传热系数为41.03w/m2.k，单位面积水分蒸发量为1.29kg/h。

2. 试验用蒸汽管回转干燥机，当转速为1.38转/分，蒸汽温度
为150℃，加料量为120kg/h（湿基），煤粉水分从24.43％干燥到15.24％时，干燥机传热系数为40.34w/m2.k，单位面积水分蒸发量为0.97kg/h。

3. 试验用蒸汽管回转干燥机，当转速为2.29转/分，蒸汽温度
为150℃，加料量为120kg/h（湿基），煤粉水分从24.40％干燥到12.92％时，干燥机传热系数为42.56w/m2.k，单位面积水分蒸发量为1.32kg/h。

4.干燥后煤与原煤混合试验
干燥后煤水分：样1：12.11% 样2：13.99% 平均值：13.05%原煤水分：样1：22.72% 样2：23.72% 平均值：23.22%(1)干燥后煤与原煤2：1混合（干燥后煤20kg与原煤10kg混合）
理论含水量：H=(13.05%×20+23.22%×10)/（20+10）=16.44%
(2)干燥后煤与原煤1：1混合（干燥后煤10kg与原煤10kg混合）理论含水量：H=(13.05%×10+23.22%×10)/（10+10）=18.135
6.1 煤干燥试验
--国家干燥技术研究中心
6.1 煤干燥试验--国家干燥技术研究中心5.干燥后煤的热值提高值
时间温度
(℃)
平均相对湿度
(%)
时
间
温度
(℃)
平均相对湿度
(%)
09-12758-2-952 17-118590-941 27-986102-1252 31-780117-1382 40-759121-676 5-1-762132-778 6-1-651140-980 7-2-729152-940 6.2 高家梁煤矿煤干燥平衡试验
毛细管多孔体物质吸附与解吸等温曲线吸附滞后现象
6.2 高家梁煤矿煤干燥平衡试验
6.2 昊华能源高家梁煤矿煤干燥平衡试验
实验小结：
经过干燥箱脱水后的鄂尔多斯煤，其吸收的水分大多处于其组织的毛细管中，且含水率一般比较大的低于原煤的含水量，最大的含水量一般在12%上下，只要采取措施合理保管，该煤的含水量完全可以控制在一个较小的范围内。

6.3 昊华能源高家梁煤矿煤堆自燃试验
试验结果表明：
只要透风条件不良好，环境温度即使稍高，在前期一段时间内煤氧化的非常缓慢，基本上不会自燃。

按火力发电厂煤和制粉系统防爆技术规程，当筒仓贮存自燃倾向高的煤种，应设置惰化、防爆、通风以及监测温度、可燃气体等设施。

煤矿筒仓一般也有严格的管理措施以及技术措施防止煤自燃及爆炸现象的发生。

6.4 煤干燥工艺的选择
对干燥技术，业内学者公认三个目标是：
干燥操作要保证产品质量
干燥作业对环境不造成污染
要节能
蒸汽管回转干燥机工艺属于间接式低温干燥技术，具有爆炸危险性小、自燃倾向性小、安全可靠、能耗低、对环境无污染等优点。

热烟气干燥等直接接触式干燥方案需要大量的热烟气，而产生热烟气需要的介质为煤、天然气、油，燃烧过程中产生大量的二氧化碳，属于增能增排，与目前国家二氧化碳减排的政策相抵触。

而蒸汽干燥采用的热源为蒸汽，蒸汽凝液循环使用，既节能又无二氧化碳排放，符合目前国家节能减排政策。

6.5 高家梁煤矿干燥机主要技术参数
0.5
蒸汽压力(MPa)
300蒸汽温度(℃)176.5干燥器出煤量(t/h)200干燥器给煤量(t/h)15出口煤水分(％)25入口煤水分(％)φ4200×28000干燥机规格(mm)
7、高家梁煤矿煤干燥系统
输煤系统
蒸汽管回转干燥机系统
尾气处理系统
安全保护系统
其他辅助系统
电气系统
热工控制系统
7.1工艺流程图
7.2 输煤系统
带式输送机单元
湿煤储存计量分析单元 干煤输送分析单元
7.3 蒸汽管回转干燥机系统
干燥机单元
润滑单元
蒸汽及凝液回收单元
7.4 尾气处理系统
尾气除尘单元
除尘污水处理单元
7.5 安全保护系统
干燥机尾气负压 干燥机蒸汽保护 干燥机加湿水
缓冲煤斗蒸汽消防
7.6 其他辅助系统
工艺水系统
压缩空气系统
冷却水系统
输煤栈桥冲洗水系统
7.7 电气系统
低压配电系统
电气传动控制、保护、测量系统 检修电源系统
直流电源系统
防雷、接地系统
照明系统
7.8 热工控制系统
采用PLC控制系统
主要控制点：
9干燥尾气负压控制
9干煤水分控制
9干燥尾气氧含量控制
7.9 煤干燥系统平面布置图
7.10 煤干燥系统断面布置图
8、投资初步估算
总投资估算为8000万元。

其中：
包含设计费、设备费（含运输费）、建筑、土建工程费、安装工程费、基本预备费、项目建设管理费、项目建设技术服务费、工程监理费、保险费用等；
不包含工程勘察费、锅炉改造费以及缓冲煤斗房、干燥机房和除尘室等厂房的建设费用。

9、蒸汽管回转干燥机应用业绩
20102100φ3800×
28000褐煤干燥云南文山铝业有限公司82010295φ4200×
30000褐煤干燥二期国华(印尼)南苏发电有限公司72010
1
330
φ4200×
21000
煤调湿
宝山钢铁股份有限公司
9
20091350φ3600×
22000煤调湿二期山西太钢不锈钢有限公司62008295φ4200×
30000褐煤干燥一期国华(印尼)南苏发电有限公司520081350φ4200×
21000煤调湿攀枝花钢铁集团公司42007140φ2400×1
6000煤粉山西天脊路安化工有限公司320071400φ4200×
28000煤调湿山西太钢不锈钢股份有限公司220061330φ4200×
21000煤调湿宝山钢铁股份有限公司1时间(年)数量(台)处理能力(t/h)规格mm 干燥物料使用厂家
序号
10、蒸汽管回转干燥机安装制造现场
蒸汽管回转干燥机的制造现场 蒸汽管回转干燥机的安装现场
加工制造过程中正在进行吊装的大型蒸汽管回转干燥机
正在进行加工制造的大型蒸汽管回转干燥机
蒸汽管干燥机准备运输
蒸汽管回转干燥机制造现场(内部结构)
蒸汽管回转干燥机安装现场
蒸汽管回转干燥机安装现场吊装
结束语
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