前言
    我國現(xiàn)有焦?fàn)t生產(chǎn)能力較大，據(jù)世界第一，焦化廠煉焦含水量普遍偏高，年平均含水量在11%左右，而且優(yōu)質(zhì)煉焦煤日益短缺，圍繞現(xiàn)有焦?fàn)t和煉焦生產(chǎn)工藝，開發(fā)提高焦炭質(zhì)量且節(jié)能、增產(chǎn)的新工藝、新技術(shù)是適應(yīng)企業(yè)發(fā)展，提高企業(yè)經(jīng)濟效益的有效途徑。煤調(diào)濕是在煤干燥技術(shù)上發(fā)展起來的，基本原理是利用外加熱能將煉焦煤料在煉焦?fàn)t外進(jìn)行干燥、脫水將煉焦用煤入爐的水分控制在6%左右，以控制煉焦能耗量、改善焦?fàn)t操作、提高焦炭質(zhì)量或擴大粘結(jié)性煤用量的煉焦技術(shù)，與煤干燥的區(qū)別在于不追求最大限度地去除入爐煤的水分，而只把水分穩(wěn)定在相對低的水平，既可達(dá)到增加效益的目的，又不因水分過低而引起焦?fàn)t和回收系統(tǒng)操作的困難。該技術(shù)的應(yīng)用可使焦?fàn)t的綜合生產(chǎn)能力提高11%左右，具有良好的經(jīng)濟效益。煤調(diào)濕技術(shù)在日本發(fā)展最為迅速，先后開發(fā)熱媒油干燥的煤調(diào)濕技術(shù)、蒸汽管回轉(zhuǎn)干燥的煤調(diào)濕技術(shù)、流化床干燥的煤調(diào)濕技術(shù)。其中以蒸汽管回轉(zhuǎn)干燥的煤調(diào)濕技術(shù)應(yīng)用最為廣泛。
    我國煤調(diào)濕技術(shù)相對落后，大處理量的煤調(diào)濕裝置需從國外引進(jìn)，太原鋼鐵（集團(tuán)）有限公司山西惠晉焦業(yè)有限公司新建7.63m焦?fàn)t，其配套煤調(diào)濕裝置蒸汽管回轉(zhuǎn)干燥系統(tǒng)委托天華化工機械及自動化研究設(shè)計院設(shè)計開發(fā)，天華化工機械及自動化研究設(shè)計院在試驗及多方面調(diào)研后最終完成了煤調(diào)濕裝置蒸汽管回轉(zhuǎn)干燥系統(tǒng)的設(shè)計優(yōu)化，并建立了干燥烘干機出口水分理論控制模型，富通新能源銷售木屑顆粒機、木屑烘干機等生物質(zhì)成型烘干機械設(shè)備。
1．工藝流程
1.1技術(shù)參數(shù)
  處理能力400t/h（濕基）
  濕煤水分    9～10.5%（濕基）
  干燥后水分    6.5%（濕基）
  蒸汽溫度300℃
  蒸汽壓力    1.6MPa(G)
1.2工藝流程簡述
    煤粉蒸汽管回轉(zhuǎn)干燥系統(tǒng)主要由蒸汽管回轉(zhuǎn)干燥系統(tǒng)、煤粉計量分析單元、空氣預(yù)熱單元、尾氣處理單元、閃蒸單元等組成，工藝程序框圖見圖1.2-1。
    濕煤粉經(jīng)計量分析單元計量后，均勻的加入到蒸汽管回轉(zhuǎn)干燥系統(tǒng)內(nèi)，在此煤粒與蒸汽管回轉(zhuǎn)干燥烘干機內(nèi)布置的通有過熱蒸汽的蒸汽管充分接觸干燥后由干燥烘干機出口排出后送至焦?fàn)t煉焦。
    干燥過程中產(chǎn)生的水蒸汽由來自空氣預(yù)熱單元的干燥載氣帶出，干燥載氣是由干燥烘干機物料入口進(jìn)料螺旋處與物料并流進(jìn)入干燥烘干機，從干燥烘干機出料箱頂部排出。為提高干燥烘干機的干燥能力，防止干燥后的水分結(jié)露，干燥載氣是經(jīng)蒸汽凝液預(yù)熱的熱空氣。
    從蒸汽管回轉(zhuǎn)干燥烘干機尾部排出的載氣、水蒸汽及煤粉粉塵被引風(fēng)機抽吸到袋式過濾器內(nèi)進(jìn)行氣固分離。分離下來的粉塵沉積到袋式過濾器底部經(jīng)星型卸料器進(jìn)入雙軸攪拌型混合機內(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)機引至安全地點排放。
    干燥過程產(chǎn)生的蒸汽凝液經(jīng)空氣預(yù)熱單元預(yù)熱空氣后進(jìn)入閃蒸單元閃蒸，閃蒸后產(chǎn)生的蒸汽用于干燥系統(tǒng)保溫，剩余部分用于加熱煤氣。閃蒸后的水送至蒸汽鍋爐循環(huán)使用。
1.3工藝特點
    天華化工機械及自動化研究設(shè)計院設(shè)計開發(fā)的蒸汽管回轉(zhuǎn)干燥烘干機煤干燥工藝具有以下特點：
  (1)安全性
  ①干燥烘干機采用負(fù)壓操作，即可防止粉塵的外漏，又可提高系統(tǒng)運行的安全性，適用于干燥有危險性或爆炸性的介質(zhì)。
  ②干燥載氣與濕煤粉并流進(jìn)入干燥烘干機，進(jìn)一步提高了系統(tǒng)的安全性。
  ③設(shè)有氧含量在線檢測氮氣保護(hù)系統(tǒng)，可將系統(tǒng)氧含量控制在12%以下，保證運行過程中系統(tǒng)氧含量處于安全設(shè)計范圍之內(nèi)。
    ④設(shè)有水噴淋系統(tǒng)，可將干燥烘干機出口煤粉溫度控制在85℃以下，保證出料溫度處于安全范圍內(nèi)。
  (2)干燥烘干機出口含水量采用前饋+反饋的控制方式，可嚴(yán)格控制干燥烘干機出口含水率。
  (3)攜帶載氣采用干燥烘干機蒸汽凝液加熱，充分利用凝液熱量。
  (4)采用閃蒸方式產(chǎn)生二次蒸汽提取凝液熱量，即可使凝液減壓降溫以便回用，又可產(chǎn)生供系統(tǒng)保溫及系統(tǒng)外其它設(shè)備使用的蒸汽。
2、主要設(shè)備介紹
    蒸汽管回轉(zhuǎn)干燥烘干機是一種間接加熱的回轉(zhuǎn)干燥烘干機，與常規(guī)回轉(zhuǎn)干燥烘干機的差別在于筒內(nèi)安置了蒸汽加熱管，加熱管貫穿整個干燥烘干機，以同心圓方式排成l～6圈，干燥所需熱量主要由加熱管提供，攜帶載氣主要作用是將干燥過程中蒸發(fā)的濕分帶出，并具有干燥物料的效果，由于干燥過程中載氣用量較少，攜帶氣的干燥作用一般可忽略。蒸汽管回轉(zhuǎn)干燥烘干機主要有進(jìn)料螺旋、簡體、換熱管和管支撐、汽室、驅(qū)動系統(tǒng)、齒圈、滾圈、托輪、擋輪、筒體進(jìn)料端、筒體出料端、底座、潤滑系統(tǒng)等組成。天華化工機械及自動化研究設(shè)計院在蒸汽管回轉(zhuǎn)干燥烘干機基礎(chǔ)理論研究方面進(jìn)行了傳質(zhì)、傳熱及其停留時間等關(guān)鍵工藝參數(shù)的研究，提出了傳熱、傳質(zhì)及物料在干燥烘干機中的停留時間計算模型，形成了完整的工藝計算理論、方法和工藝計算軟件，并在此基礎(chǔ)上根據(jù)煤粉特性設(shè)計了實用該物料的干燥烘干機，其特點是處理量大，運轉(zhuǎn)穩(wěn)定，操作維護(hù)簡單，能量利用率高。
3、干燥烘干機出口水分控制方式選擇
    煤調(diào)濕與普通干燥的區(qū)別是及要達(dá)到干燥要求又不能過干燥，焦?fàn)t裝入煤水分過低，會出現(xiàn)輸送中起塵和推焦阻力增加的問題，焦?fàn)t裝入煤水分過高會降低節(jié)能、增產(chǎn)的效果，而且焦?fàn)t裝入煤水分的穩(wěn)定可保持焦?fàn)t操作穩(wěn)定，有利于延長焦?fàn)t壽命。干燥烘干機出口調(diào)濕后的煤粉直接輸送至焦?fàn)t煉焦，出口水分的穩(wěn)定控制是系統(tǒng)成功的關(guān)鍵點之一。
    影響干燥烘干機出口水分的因素主要有濕煤進(jìn)料量，進(jìn)料含水率，進(jìn)料溫度、干燥載氣溫度、干燥載氣流量，干燥烘干機轉(zhuǎn)速，干燥用蒸汽溫度、壓力、流量等，其中干燥烘干機轉(zhuǎn)速在干燥過程中為恒定值，干燥載氣溫度在載氣預(yù)熱單元控制，可認(rèn)為是恒定值。煤粉在干燥烘干機內(nèi)停留時間在15分鐘左右，干燥烘干機進(jìn)料量、進(jìn)料含水率、進(jìn)料溫度的變化反應(yīng)在干燥烘干機出口含水率上滯后嚴(yán)重，單獨采用干燥烘干機出口濕含率反饋控制達(dá)不到控制要求。干燥過程蒸汽采用過熱蒸汽，蒸汽流量的變化對干燥烘干機出口煤粉濕含率的影響最大。因此干燥烘干機出口煤粉濕度的控制采用前饋+反饋的方式進(jìn)行控制，前饋控制量為干燥烘干機入口煤粉的濕度、入口煤粉的流量、入口煤粉的溫度，根據(jù)干燥烘干機入口煤粉的濕含率的變化量、入口煤粉的流量的變化量和入口煤粉的溫度的變化量計算蒸汽的變化量，與串級控制回路——干燥烘干機出口濕含率的控制回路輸出蒸汽量疊加后作為蒸汽流量控制回路的流量給定值控制干燥烘干機入口蒸汽流量，并對載氣溫度、蒸汽溫度、蒸汽壓力等影響干燥烘干機出口含水率的因素在線監(jiān)測，以達(dá)到穩(wěn)定控制干燥烘干機出口濕含率的目的。
4、進(jìn)料物性對干燥烘干機蒸汽用量影響研究
    干燥烘干機進(jìn)料量、進(jìn)料濕含率、進(jìn)料溫度對干燥烘干機出口濕含率的影響不容忽略，其相互之間的關(guān)系及與干燥烘干機出口濕含率、蒸汽流量關(guān)系是穩(wěn)定控制干燥烘干機出口物料濕含率的關(guān)鍵。
    做以下假定對蒸汽管回轉(zhuǎn)干燥烘干機進(jìn)料物性的變化與干燥烘干機出口濕含率及蒸汽流量的關(guān)系進(jìn)行分析：

• 定整個干燥過程中絕干煤粉比熱、水分比熱、載氣比熱為定值。

    ②假定干燥過程中水分是在出口煤粉溫度下蒸發(fā)（出口煤粉溫度<100℃）后升溫至干燥烘干機出口載氣溫度。
    ③假定過熱蒸汽在整個干燥過程中是降溫至飽和溫度后冷凝。
5、結(jié)束語
    煤調(diào)濕具有節(jié)能增產(chǎn)的效果，其綜合效益可以使焦?fàn)t產(chǎn)量增加11%左右，我國目前現(xiàn)有焦炭生產(chǎn)企業(yè)1300多家，各種類型焦?fàn)t2790多座，年產(chǎn)焦炭24000多萬噸，焦?fàn)t生產(chǎn)能力較大，占世界第一位，而且近年來隨著冶金業(yè)的發(fā)展，我國煉焦業(yè)迅速發(fā)展，現(xiàn)在正處于擴產(chǎn)改造階段。開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的煤調(diào)濕裝置具有時效性的意義。干燥系統(tǒng)是煤調(diào)濕裝置的核心，該系統(tǒng)成功的關(guān)鍵是主要設(shè)備蒸汽管回轉(zhuǎn)干燥烘干機的設(shè)計、干燥烘干機出口濕含率的控制及系統(tǒng)安全性的保證。對干燥烘干機出口濕含率控制方式的分析、選擇及對干燥烘干機進(jìn)料物性的變化對干燥烘干機蒸汽用量的研究可為干燥烘干機出口濕含量控制模塊的開發(fā)提供理論依據(jù)，是煤調(diào)濕蒸汽管回轉(zhuǎn)干燥系統(tǒng)成功的關(guān)鍵點之一，是穩(wěn)定控制干燥烘干機出口濕含率的保障。