前言
我國現有焦爐生產能力較大，據世界第一，焦化廠煉焦含水量普遍偏高，年平均含水量在11%左右，而且優質煉焦煤日益短缺，圍繞現有焦爐和煉焦生產工藝，開發提高焦炭質量且節能、增產的新工藝、新技術是適應企業發展，提高企業經濟效益的有效途徑。煤調濕是在煤干燥技術上發展起來的，基本原理是利用外加熱能將煉焦煤料在煉焦爐外進行干燥、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、改善焦爐操作、提高焦炭質量或擴大粘結性煤用量的煉焦技術，與煤干燥的區別在于不追求最大限度地去除入爐煤的水分，而只把水分穩定在相對低的水平，既可達到增加效益的目的，又不因水分過低而引起焦爐和回收系統操作的困難。該技術的應用可使焦爐的綜合生產能力提高11%左右，具有良好的經濟效益。煤調濕技術在日本發展最為迅速，先后開發熱媒油干燥的煤調濕技術、蒸汽管回轉干燥的煤調濕技術、流化床干燥的煤調濕技術。其中以蒸汽管回轉干燥的煤調濕技術應用最為廣泛。
我國煤調濕技術相對落后，大處理量的煤調濕裝置需從國外引進，太原鋼鐵（集團）有限公司山西惠晉焦業有限公司新建7.63m焦爐，其配套煤調濕裝置蒸汽管回轉干燥系統委托天華化工機械及自動化研究設計院設計開發，天華化工機械及自動化研究設計院在試驗及多方面調研后最終完成了煤調濕裝置蒸汽管回轉干燥系統的設計優化，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成型烘干機械設備。
1．工藝流程
1.1技術參數
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
煤粉蒸汽管回轉干燥系統主要由蒸汽管回轉干燥系統、煤粉計量分析單元、空氣預熱單元、尾氣處理單元、閃蒸單元等組成，工藝程序框圖見圖1.2-1。
濕煤粉經計量分析單元計量后，均勻的加入到蒸汽管回轉干燥系統內，在此煤粒與蒸汽管回轉干燥烘干機內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爐煉焦。
干燥過程中產生的水蒸汽由來自空氣預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料螺旋處與物料并流進入干燥烘干機，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露，干燥載氣是經蒸汽凝液預熱的熱空氣。
從蒸汽管回轉干燥烘干機尾部排出的載氣、水蒸汽及煤粉粉塵被引風機抽吸到袋式過濾器內進行氣固分離。分離下來的粉塵沉積到袋式過濾器底部經星型卸料器進入雙軸攪拌型混合機內進行增濕，增濕后的煤粉與干燥后的煤粉混合后送至焦爐。凈化后的載氣、水蒸汽經引風機引至安全地點排放。
干燥過程產生的蒸汽凝液經空氣預熱單元預熱空氣后進入閃蒸單元閃蒸，閃蒸后產生的蒸汽用于干燥系統保溫，剩余部分用于加熱煤氣。閃蒸后的水送至蒸汽鍋爐循環使用。
1.3工藝特點
天華化工機械及自動化研究設計院設計開發的蒸汽管回轉干燥烘干機煤干燥工藝具有以下特點：
(1)安全性
①干燥烘干機采用負壓操作，即可防止粉塵的外漏，又可提高系統運行的安全性，適用于干燥有危險性或爆炸性的介質。
②干燥載氣與濕煤粉并流進入干燥烘干機，進一步提高了系統的安全性。
③設有氧含量在線檢測氮氣保護系統，可將系統氧含量控制在12%以下，保證運行過程中系統氧含量處于安全設計范圍之內。
④設有水噴淋系統，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。
(2)干燥烘干機出口含水量采用前饋+反饋的控制方式，可嚴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，又可產生供系統保溫及系統外其它設備使用的蒸汽。
2、主要設備介紹
蒸汽管回轉干燥烘干機是一種間接加熱的回轉干燥烘干機，與常規回轉干燥烘干機的差別在于筒內安置了蒸汽加熱管，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。蒸汽管回轉干燥烘干機主要有進料螺旋、簡體、換熱管和管支撐、汽室、驅動系統、齒圈、滾圈、托輪、擋輪、筒體進料端、筒體出料端、底座、潤滑系統等組成。天華化工機械及自動化研究設計院在蒸汽管回轉干燥烘干機基礎理論研究方面進行了傳質、傳熱及其停留時間等關鍵工藝參數的研究，提出了傳熱、傳質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，并在此基礎上根據煤粉特性設計了實用該物料的干燥烘干機，其特點是處理量大，運轉穩定，操作維護簡單，能量利用率高。
3、干燥烘干機出口水分控制方式選擇
煤調濕與普通干燥的區別是及要達到干燥要求又不能過干燥，焦爐裝入煤水分過低，會出現輸送中起塵和推焦阻力增加的問題，焦爐裝入煤水分過高會降低節能、增產的效果，而且焦爐裝入煤水分的穩定可保持焦爐操作穩定，有利于延長焦爐壽命。干燥烘干機出口調濕后的煤粉直接輸送至焦爐煉焦，出口水分的穩定控制是系統成功的關鍵點之一。
影響干燥烘干機出口水分的因素主要有濕煤進料量，進料含水率，進料溫度、干燥載氣溫度、干燥載氣流量，干燥烘干機轉速，干燥用蒸汽溫度、壓力、流量等，其中干燥烘干機轉速在干燥過程中為恒定值，干燥載氣溫度在載氣預熱單元控制，可認為是恒定值。煤粉在干燥烘干機內停留時間在15分鐘左右，干燥烘干機進料量、進料含水率、進料溫度的變化反應在干燥烘干機出口含水率上滯后嚴重，單獨采用干燥烘干機出口濕含率反饋控制達不到控制要求。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測，以達到穩定控制干燥烘干機出口濕含率的目的。
4、進料物性對干燥烘干機蒸汽用量影響研究
干燥烘干機進料量、進料濕含率、進料溫度對干燥烘干機出口濕含率的影響不容忽略，其相互之間的關系及與干燥烘干機出口濕含率、蒸汽流量關系是穩定控制干燥烘干機出口物料濕含率的關鍵。
做以下假定對蒸汽管回轉干燥烘干機進料物性的變化與干燥烘干機出口濕含率及蒸汽流量的關系進行分析：
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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（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、結束語
煤調濕具有節能增產的效果，其綜合效益可以使焦爐產量增加11%左右，我國目前現有焦炭生產企業1300多家，各種類型焦爐2790多座，年產焦炭24000多萬噸，焦爐生產能力較大，占世界第一位，而且近年來隨著冶金業的發展，我國煉焦業迅速發展，現在正處于擴產改造階段。開發具有自主知識產權的煤調濕裝置具有時效性的意義。干燥系統是煤調濕裝置的核心，該系統成功的關鍵是主要設備蒸汽管回轉干燥烘干機的設計、干燥烘干機出口濕含率的控制及系統安全性的保證。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提供理論依據，是煤調濕蒸汽管回轉干燥系統成功的關鍵點之一，是穩定控制干燥烘干機出口濕含率的保障。
