對(duì)煉焦煤采用風(fēng)力星散和調(diào)濕等預(yù)處理工藝技術(shù)，對(duì)于進(jìn)步焦炭質(zhì)量、節(jié)能降耗和改善環(huán)境有十分明顯的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。世界各國(guó)廣大焦化工作者為此也支出了艱苦的努力，因?yàn)閷?shí)現(xiàn)上述煤的預(yù)處理工藝技術(shù)的工藝設(shè)備始終不夠理想，因此該技術(shù)的推廣應(yīng)用受到了極大的制約。

　　1   煤的風(fēng)力星散和調(diào)濕的發(fā)展歷史及近況

　　1.1  煤的風(fēng)力星散技術(shù)

煤的風(fēng)力星散技術(shù)從屬于選擇粉碎工藝，該工藝根據(jù)煉焦煤料中煤種和巖相組成在硬度上的差異，按不同粉碎粒度的要求，將粉碎和篩分（或風(fēng)力星散）結(jié)合在一路，又稱巖相粉碎流程。采用這種工藝可使煤料粒度更加均勻，既消弭了大顆粒，又防止了細(xì)致粉碎，并使惰性組分達(dá)到適當(dāng)?shù)募?xì)度。

實(shí)現(xiàn)該工藝最大的難點(diǎn)是如何將小于（如3mm）與大于肯定粒度的煤料星散開(kāi)，為此人們想出了很多辦法，如20世紀(jì)50年代有采用電熱篩法篩分煤料的索瓦克法，還有采用立式圓筒篩篩分煤料等，但是這些方法都由于待篩分煤料粒度小，篩分服從低而沒(méi)有得到推廣。20世紀(jì)70年代初，前蘇聯(lián)最早采用了風(fēng)力星散法的選擇粉碎工藝，我國(guó)酒泉鋼鐵公司于2004年左右引進(jìn)了該項(xiàng)技術(shù)，如何進(jìn)步風(fēng)力星散法的篩分服從，是能否廣泛推廣這項(xiàng)技術(shù)的關(guān)鍵所在。

　　1.2  煤調(diào)濕技術(shù)的發(fā)展

煤調(diào)濕是將煉焦煤料在裝爐前去除一部分水分，保持裝爐煤的水分穩(wěn)固在6％左右。煤調(diào)濕技術(shù)是由煤干燥和煤預(yù)熱演變而來(lái)。煤調(diào)濕有嚴(yán)格的水分控制措施，能確保入爐煤水分的恒定。目前世界上已有的煤調(diào)濕技術(shù)大致可分為三代。第一代煤調(diào)濕技術(shù)采用以導(dǎo)熱油為熱載體、多管回轉(zhuǎn)式干燥機(jī)為干燥設(shè)備；第二代煤調(diào)濕采用蒸汽為熱載體、多管回轉(zhuǎn)式干燥機(jī)為干燥設(shè)備；第三代煤調(diào)濕技術(shù)采用以焦?fàn)t煙道廢氣為熱載體、以流化床為干燥設(shè)備的煤水分調(diào)節(jié)和煤粒度星散合一的體例。第一代煤調(diào)濕流程復(fù)雜，設(shè)備重大，操作環(huán)節(jié)多，投資較高，如今已很少建設(shè)。第二代煤調(diào)濕以蒸汽為熱載體，無(wú)法知足一些客戶行使余熱進(jìn)一步節(jié)能的要求。第三代煤調(diào)濕技術(shù)是集風(fēng)力星散（適當(dāng)改變粉碎工藝即可實(shí)現(xiàn)選擇粉碎工藝）和調(diào)濕于一體的煤預(yù)備技術(shù)，因此，其明顯的技術(shù)上風(fēng)不言而喻。

與第一、二代相比，第三代煤調(diào)濕技術(shù)的共同特點(diǎn)是煤料與煙道廢氣直接換熱，煙氣余熱行使率高，且可實(shí)現(xiàn)煤的調(diào)濕、分離的一體化，從而縮短調(diào)濕、星散的工藝流程，削減設(shè)備，節(jié)省投資，降低操作成本，減小占地面積。當(dāng)然，第三代煤調(diào)濕技術(shù)也因采用的工藝設(shè)備不同，還可詳細(xì)分為若干種，其工藝結(jié)果也有很大差別。從國(guó)內(nèi)外專利及相干技術(shù)研發(fā)狀態(tài)看，第三代煤調(diào)濕技術(shù)重要有如下類(lèi)型。

(1) 行使流化床進(jìn)行煤調(diào)濕和星散的方法和裝配（專利號(hào)ZL95118676.0)。由新日本制鐵株式會(huì)社發(fā)明。該裝配行使布風(fēng)噴嘴噴出的高速斜向氣流使煤料流化并向出口移動(dòng)，在調(diào)濕的同時(shí)，可將＜0.105mm的細(xì)粉隨氣流帶走，起到脫粉結(jié)果，以削減運(yùn)輸和裝煤時(shí)的煤塵污染。其重要缺點(diǎn)是：

　?、僦徽{(diào)濕和脫粉，不能星散煤料；

　?、诿毫峡扛咚傩毕虿硷L(fēng)噴嘴噴射移動(dòng)，可靠性差；

　?、劭账馑俚?，流化強(qiáng)度小，調(diào)濕強(qiáng)度低，設(shè)備尺寸大。

(2) 半沸騰流化床風(fēng)動(dòng)星散干燥機(jī)（專利申請(qǐng)?zhí)枺?006100315.5)。由長(zhǎng)沙通發(fā)高新技術(shù)開(kāi)發(fā)有限公司和中冶焦耐工程技術(shù)有限公司共同申請(qǐng)。該裝配由緊貼于布風(fēng)板上的回轉(zhuǎn)式移動(dòng)刮板將煤料從進(jìn)料口刮向出料口，煤料在氣流作用下呈半流化狀況，與熱氣流熱交換，實(shí)現(xiàn)干燥，同時(shí)細(xì)顆粒從布置于流化床兩側(cè)的溢流口排出，實(shí)現(xiàn)風(fēng)力星散。其可能產(chǎn)生的重要不足是：

　　①刮板刮送煤塊，使細(xì)粒煤擠壓入布風(fēng)板的風(fēng)眼中，造成布風(fēng)板堵塞和漏料；

　?、诓硷L(fēng)不均，刮板移動(dòng)方向側(cè)易使大塊煤堆積，刮板背面?zhèn)鹊拿毫仙?、顆粒小，造成流化不均，熱氣流短路，致使干燥結(jié)果差和熱服從低；

　?、鄞┻^(guò)半流化大顆粒煤料間的氣速大小不均勻，造成高速處大顆粒彈跳，流化床分層差，星散精度低；

　?、芄伟鍣C(jī)結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，活動(dòng)件多，故障率高。

(3) 移動(dòng)隔板式流化床（專利申請(qǐng)?zhí)枺?00710014386.1)。由濟(jì)南鋼鐵股份有限公司發(fā)明。該裝配與半沸騰流化床風(fēng)動(dòng)星散干燥機(jī)相比，除了去掉床底傾斜部特別，無(wú)本質(zhì)區(qū)別。

　　2 新型煤炭風(fēng)力分離及調(diào)濕技術(shù)

　　2.1 技術(shù)原理

　　新型煤炭風(fēng)力分離及調(diào)濕技術(shù)采用振動(dòng)流化床煤炭分離調(diào)濕機(jī)組，該機(jī)組由振動(dòng)流化床分離調(diào)濕機(jī)、細(xì)粒分離器、旋風(fēng)除塵器、循環(huán)風(fēng)機(jī)、布袋除塵器、引風(fēng)機(jī)及管道等組成，見(jiàn)圖1。其工作原理是煤炭通過(guò)播灑裝置被連續(xù)地拋灑到振動(dòng)流化床分離調(diào)濕機(jī)的床面上，在振動(dòng)力和高速氣流的作用下，所有煤料都處于劇烈運(yùn)動(dòng)中，大顆粒煤料（如＞3mm的或重組分較小的顆粒料）在振動(dòng)的布風(fēng)板上跳動(dòng)，快速移向出料口排出；中顆粒煤料（如接近3mm的）從布風(fēng)板中心區(qū)隨氣流快速上升，沿兩側(cè)壁下滑回落或從低速處回落，如此循環(huán)幾次后，即可到達(dá)出料端，從由一組傾斜隔板隔出的不同高度上的出料口溢出；小顆粒煤料（如≤3mm的或輕組分較大顆粒煤料）則隨氣流一起上升，隨氣流帶出，由細(xì)粒分離器、旋風(fēng)除塵器（相據(jù)具體情況也可省去）和布袋除塵器收集。

　　不同粒徑的煤料從不同路徑排出，可實(shí)現(xiàn)高效分離。同時(shí)，不同粒徑的煤料有不同的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，呈現(xiàn)不同的調(diào)濕方式。即小顆粒煤料（或輕組分較大顆粒煤料）呈氣流床調(diào)濕；中顆粒煤料呈內(nèi)循環(huán)流化床調(diào)濕；大顆粒煤料（或重組分較小顆粒煤料）呈振動(dòng)流化床調(diào)濕。

　　2.2 新型煤炭風(fēng)力分離及調(diào)濕技術(shù)特點(diǎn)

　　(1) 分離效率高。小于某一粒徑（如3mm）的小顆粒煤料（或輕組分較大顆粒煤料）被氣流帶出，大于某一粒徑（如3mm）的大顆粒煤料不能被氣流帶出，屬于風(fēng)力分離。由于振動(dòng)流化床下部氣速大，且附加振動(dòng)，又有充分的分離高度，不論煤炭水分多大，都不會(huì)產(chǎn)生煤料堆積，因而都可高效分離，這是篩分機(jī)做不到的，也是上述3種調(diào)濕裝置都做不到的。

　　(2) 調(diào)濕快且熱效率高。由于振動(dòng)流化床下部的氣速大，且附加振動(dòng)，不論煤炭水分多大，煤料都高度分散于氣流中，所有煤料表面都受到氣流沖刷換熱，沒(méi)有煤料堆積，沒(méi)有氣流短路，因而調(diào)濕快，熱效率高，煤料在調(diào)濕機(jī)內(nèi)只停留幾秒鐘。

　　(3) 調(diào)濕均勻且有選擇性。由于振動(dòng)流化床下部氣速大，且附加振動(dòng)，煤料高度分散于氣流中，沒(méi)有煤料堆積，同一粒級(jí)的煤料具有相同的運(yùn)動(dòng)、相同的熱質(zhì)交換條件，因而，同一粒級(jí)的煤料具有均勻調(diào)濕特性。另外，由于不同粒級(jí)的煤料具有不同運(yùn)動(dòng)，因而可靈活調(diào)節(jié)不同粒級(jí)煤料在調(diào)濕機(jī)內(nèi)的停留時(shí)間，使不同粒級(jí)煤料的調(diào)濕具有選擇性。例如，調(diào)節(jié)拋煤裝置轉(zhuǎn)速或轉(zhuǎn)輪位置，將大塊煤料拋遠(yuǎn)些，亦即離出料口近一些，即可使大塊煤料的停留時(shí)間短一些，也可以使振幅大一些，同樣可以縮短大塊煤料的停留時(shí)間，從而減少對(duì)大塊煤料的加熱升溫。這種對(duì)同粒級(jí)煤料調(diào)濕均勻、對(duì)不同粒級(jí)煤料調(diào)濕具有選擇性的特性，是其他調(diào)濕機(jī)所不具備的，這也正是該機(jī)組新穎獨(dú)特之處。這種特性對(duì)煉焦煤的調(diào)濕意義很大，因?yàn)椴煌＜?jí)的煤料其全水分是不同的，對(duì)于＞3mm的煤料，全水分一般不會(huì)超過(guò)6.5%，對(duì)于煤調(diào)濕工藝來(lái)說(shuō)它是不需要干燥的，倘若干燥水分降低，在破碎、運(yùn)輸和裝煤時(shí)，粉塵大，反而有害。所以對(duì)于＞3mm的煤料最好是快速排出，不干燥，也不吸熱升溫，這樣既可節(jié)省熱能，又可更好的達(dá)到整體煤料的調(diào)濕目的。

　　(4) 調(diào)濕效果好。如上所述，從煤料水分分布特點(diǎn)看，煉焦煤調(diào)濕的理想情況是只干燥<3mm煤料的水分，使其達(dá)到調(diào)濕要求（如6.5%)，而不干燥 >3mm的煤料，以使其破碎后不至于水分過(guò)低，影響總調(diào)濕效果。因此，該機(jī)組是以降低<3mm煤料的水分并達(dá)到調(diào)濕要求，盡量減少＞3mm煤料吸熱為設(shè)計(jì)原則。<3mm煤料在該機(jī)組中呈氣流床調(diào)濕，其調(diào)濕程度取決于氣流量（氣速）、進(jìn)氣溫度和床體高度（或停留時(shí)間）。在運(yùn)行時(shí)，氣速是不能隨意改變的，對(duì)于3mm粒級(jí)分離，就有3mm粒級(jí)分離的氣速，在運(yùn)行時(shí)床體的高度也不可改變，在運(yùn)行時(shí)可調(diào)的是氣溫。當(dāng)來(lái)煤水分最大時(shí)，可按最大值抽取焦?fàn)t煙道氣，此時(shí)進(jìn)氣溫度亦為最大；當(dāng)來(lái)煤水分小時(shí)，采用部分廢氣循環(huán)，以降低進(jìn)氣溫度，避免過(guò)度調(diào)濕。根據(jù)來(lái)煤水分，可通過(guò)調(diào)節(jié)廢氣循環(huán)比，來(lái)控制＜3mm煤料的最終水分，獲得最佳的調(diào)濕效果。

　　(5) 安全性好。如圖1所示，進(jìn)氣溫度是通過(guò)調(diào)節(jié)廢氣循環(huán)比來(lái)調(diào)節(jié)的，整個(gè)機(jī)組內(nèi)的氣體氧含量都可控制在可爆限以下，安全性好。計(jì)算表明，來(lái)煤水分小時(shí)，采用部分廢氣循環(huán)，不僅不會(huì)增大到布袋除塵器的氣流含濕量，反而小于來(lái)煤水分大和無(wú)廢氣循環(huán)時(shí)的氣流含濕量。所以，當(dāng)來(lái)煤水分小時(shí)，采用適量廢氣循環(huán)，布袋結(jié)露的危險(xiǎn)性更小，工作更安全。

　　(6) 可靠性高。該機(jī)組由主機(jī)（振動(dòng)流化床分離調(diào)濕機(jī)）、輔機(jī)（風(fēng)機(jī)、除塵器）和管路組成。輔機(jī)和管路可靠性很高，而主機(jī)類(lèi)似振動(dòng)篩，且比振動(dòng)篩更可靠，因其布風(fēng)板條縫噴出的氣速大，且無(wú)外力擠壓，布風(fēng)板不會(huì)象振動(dòng)篩的篩網(wǎng)那樣堵塞和漏料。所以，整個(gè)機(jī)組除了要注意避免布袋除塵器結(jié)露和各除塵器排料堵塞外，沒(méi)有其他故障點(diǎn)，而結(jié)露和堵塞是完全可以避免的，所以，該機(jī)組可靠性很高，且維護(hù)、運(yùn)行管理簡(jiǎn)單。

　　(7) 投資和運(yùn)行費(fèi)用低。該機(jī)組的主機(jī)因調(diào)濕強(qiáng)度大，設(shè)備床面小，占地面積小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，其造價(jià)低于其他調(diào)濕系統(tǒng)的主機(jī)。輔機(jī)的投資取決于氣體流量，氣體流量正比于煤調(diào)濕和升溫所需的熱量，與熱效率和進(jìn)氣溫度成反比。由于該系統(tǒng)熱效率高，且因選擇性調(diào)濕，減少了大塊煤料的干燥和升溫吸熱，所以系統(tǒng)氣體流量應(yīng)小于其他調(diào)濕系統(tǒng)，所以輔機(jī)的投資也應(yīng)小于其他調(diào)濕系統(tǒng)。運(yùn)行費(fèi)用主要取決于輔機(jī)電耗，亦正比于氣體流量，所以運(yùn)行費(fèi)用也相應(yīng)較小。

　　2.3 經(jīng)濟(jì)效益分析

　　以2×55孔6m焦?fàn)t為例，分析各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)效益。

　　(1) 提高焦炭產(chǎn)量。焦?fàn)t年產(chǎn)焦炭100.98萬(wàn)噸，按提高產(chǎn)量7%、焦炭利潤(rùn)150元/t計(jì)，該項(xiàng)可創(chuàng)效益1 060.3萬(wàn)元／a。

　　(2) 每年可節(jié)約焦?fàn)t煤氣457萬(wàn)m3，節(jié)約高爐煤氣6006萬(wàn)m3，按降低裝爐煤水分3%、焦?fàn)t煤氣銷(xiāo)售價(jià)0.5元/m3、高爐煤氣銷(xiāo)售價(jià)0.1元/m3計(jì)，該項(xiàng)可創(chuàng)效益828.8萬(wàn)元/a。

　　(3) 減少煉焦產(chǎn)生的廢水，按降低裝爐煤水分3%、每處理1噸焦化廢水所需費(fèi)用10元計(jì)，該項(xiàng)可創(chuàng)效益41萬(wàn)元/a。

　　(4) 降低備煤粉碎機(jī)電耗。按1臺(tái)粉碎機(jī)功率為630kW、每天工作15 h、粉碎煤量降低50%、電的銷(xiāo)售價(jià)0.5元/kWh計(jì)，該項(xiàng)可創(chuàng)效益80.3萬(wàn)元/a。

　　(5) 可多配弱粘結(jié)性煤。按多配弱粘結(jié)性煤5%、高價(jià)優(yōu)質(zhì)煉焦煤與弱粘結(jié)性煤銷(xiāo)售價(jià)差150元/t計(jì)，該項(xiàng)可創(chuàng)效益1 009.8萬(wàn)元/a。

　　上述各項(xiàng)合計(jì)，即2×55孔6m焦?fàn)t采用新型煤炭風(fēng)力分離及調(diào)濕技術(shù)后，每年可創(chuàng)效益為3020萬(wàn)元?？鄢a(chǎn)運(yùn)行、人工及新增銷(xiāo)售稅金等費(fèi)用約1500萬(wàn)元，年利潤(rùn)為1500萬(wàn)元。采用新型煤炭風(fēng)力分離及調(diào)濕技術(shù)，其投資顯著低于其他調(diào)濕系統(tǒng)，加上與2×55孔6m焦?fàn)t的新型煤炭風(fēng)力分離及調(diào)濕系統(tǒng)配套的除塵系統(tǒng)，總投資應(yīng)在5000萬(wàn)元左右。

　　3 結(jié)語(yǔ)

　　新型煤炭風(fēng)力分離及調(diào)濕系統(tǒng)，除了因減少?gòu)U水排放、利用焦化工序不易回收的焦?fàn)t煙道廢氣等低能余熱而有顯著的社會(huì)效益和環(huán)保效益外，還可產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益。由于新型煤炭風(fēng)力分離及調(diào)濕技術(shù)具有顯著的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，該項(xiàng)技術(shù)的成功研發(fā)和推廣一定會(huì)為煉焦技術(shù)帶來(lái)飛躍發(fā)展。