前言
我国现有焦炉生产能力较大，据世界第一，焦化厂炼焦含水量普遍偏高，年平均含水量在11%左右，而且优质炼焦煤日益短缺，围绕现有焦炉和炼焦生产工艺，开发提高焦炭质量且节能、增产的新工艺、新技术是适应企业发展，提高企业经济效益的有效途径。煤调湿是在煤干燥技术上发展起来的，基本原理是利用外加热能将炼焦煤料在炼焦炉外进行干燥、脱水将炼焦用煤入炉的水分控制在6%左右，以控制炼焦能耗量、改善焦炉操作、提高焦炭质量或扩大粘结性煤用量的炼焦技术，与煤干燥的区别在于不追求最大限度地去除入炉煤的水分，而只把水分稳定在相对低的水平，既可达到增加效益的目的，又不因水分过低而引起焦炉和回收系统操作的困难。该技术的应用可使焦炉的综合生产能力提高11%左右，具有良好的经济效益。煤调湿技术在日本发展最为迅速，先后开发热媒油干燥的煤调湿技术、蒸汽管回转干燥的煤调湿技术、流化床干燥的煤调湿技术。其中以蒸汽管回转干燥的煤调湿技术应用最为广泛。
我国煤调湿技术相对落后，大处理量的煤调湿装置需从国外引进，太原钢铁（集团）有限公司山西惠晋焦业有限公司新建7.63m焦炉，其配套煤调湿装置蒸汽管回转干燥系统委托天华化工机械及自动化研究设计院设计开发，天华化工机械及自动化研究设计院在试验及多方面调研后最终完成了煤调湿装置蒸汽管回转干燥系统的设计优化，并建立了干燥烘干机出口水分理论控制模型，富通新能源销售木屑颗粒机、木屑烘干机等生物质成型烘干机械设备。
1．工艺流程
1.1技术参数
处理能力400t/h（湿基）
湿煤水分 9～10.5%（湿基）
干燥后水分 6.5%（湿基）
蒸汽温度300℃
蒸汽压力 1.6MPa(G)
1.2工艺流程简述
煤粉蒸汽管回转干燥系统主要由蒸汽管回转干燥系统、煤粉计量分析单元、空气预热单元、尾气处理单元、闪蒸单元等组成，工艺程序框图见图1.2-1。
湿煤粉经计量分析单元计量后，均匀的加入到蒸汽管回转干燥系统内，在此煤粒与蒸汽管回转干燥烘干机内布置的通有过热蒸汽的蒸汽管充分接触干燥后由干燥烘干机出口排出后送至焦炉炼焦。
干燥过程中产生的水蒸汽由来自空气预热单元的干燥载气带出，干燥载气是由干燥烘干机物料入口进料螺旋处与物料并流进入干燥烘干机，从干燥烘干机出料箱顶部排出。为提高干燥烘干机的干燥能力，防止干燥后的水分结露，干燥载气是经蒸汽凝液预热的热空气。
从蒸汽管回转干燥烘干机尾部排出的载气、水蒸汽及煤粉粉尘被引风机抽吸到袋式过滤器内进行气固分离。分离下来的粉尘沉积到袋式过滤器底部经星型卸料器进入双轴搅拌型混合机内进行增湿，增湿后的煤粉与干燥后的煤粉混合后送至焦炉。净化后的载气、水蒸汽经引风机引至安全地点排放。
干燥过程产生的蒸汽凝液经空气预热单元预热空气后进入闪蒸单元闪蒸，闪蒸后产生的蒸汽用于干燥系统保温，剩余部分用于加热煤气。闪蒸后的水送至蒸汽锅炉循环使用。
1.3工艺特点
天华化工机械及自动化研究设计院设计开发的蒸汽管回转干燥烘干机煤干燥工艺具有以下特点：
(1)安全性
①干燥烘干机采用负压操作，即可防止粉尘的外漏，又可提高系统运行的安全性，适用于干燥有危险性或爆炸性的介质。
②干燥载气与湿煤粉并流进入干燥烘干机，进一步提高了系统的安全性。
③设有氧含量在线检测氮气保护系统，可将系统氧含量控制在12%以下，保证运行过程中系统氧含量处于安全设计范围之内。
④设有水喷淋系统，可将干燥烘干机出口煤粉温度控制在85℃以下，保证出料温度处于安全范围内。
(2)干燥烘干机出口含水量采用前馈+反馈的控制方式，可严格控制干燥烘干机出口含水率。
(3)携带载气采用干燥烘干机蒸汽凝液加热，充分利用凝液热量。
(4)采用闪蒸方式产生二次蒸汽提取凝液热量，即可使凝液减压降温以便回用，又可产生供系统保温及系统外其它设备使用的蒸汽。
2、主要设备介绍
蒸汽管回转干燥烘干机是一种间接加热的回转干燥烘干机，与常规回转干燥烘干机的差别在于筒内安置了蒸汽加热管，加热管贯穿整个干燥烘干机，以同心圆方式排成l～6圈，干燥所需热量主要由加热管提供，携带载气主要作用是将干燥过程中蒸发的湿分带出，并具有干燥物料的效果，由于干燥过程中载气用量较少，携带气的干燥作用一般可忽略。蒸汽管回转干燥烘干机主要有进料螺旋、简体、换热管和管支撑、汽室、驱动系统、齿圈、滚圈、托轮、挡轮、筒体进料端、筒体出料端、底座、润滑系统等组成。天华化工机械及自动化研究设计院在蒸汽管回转干燥烘干机基础理论研究方面进行了传质、传热及其停留时间等关键工艺参数的研究，提出了传热、传质及物料在干燥烘干机中的停留时间计算模型，形成了完整的工艺计算理论、方法和工艺计算软件，并在此基础上根据煤粉特性设计了实用该物料的干燥烘干机，其特点是处理量大，运转稳定，操作维护简单，能量利用率高。
3、干燥烘干机出口水分控制方式选择
煤调湿与普通干燥的区别是及要达到干燥要求又不能过干燥，焦炉装入煤水分过低，会出现输送中起尘和推焦阻力增加的问题，焦炉装入煤水分过高会降低节能、增产的效果，而且焦炉装入煤水分的稳定可保持焦炉操作稳定，有利于延长焦炉寿命。干燥烘干机出口调湿后的煤粉直接输送至焦炉炼焦，出口水分的稳定控制是系统成功的关键点之一。
影响干燥烘干机出口水分的因素主要有湿煤进料量，进料含水率，进料温度、干燥载气温度、干燥载气流量，干燥烘干机转速，干燥用蒸汽温度、压力、流量等，其中干燥烘干机转速在干燥过程中为恒定值，干燥载气温度在载气预热单元控制，可认为是恒定值。煤粉在干燥烘干机内停留时间在15分钟左右，干燥烘干机进料量、进料含水率、进料温度的变化反应在干燥烘干机出口含水率上滞后严重，单独采用干燥烘干机出口湿含率反馈控制达不到控制要求。干燥过程蒸汽采用过热蒸汽，蒸汽流量的变化对干燥烘干机出口煤粉湿含率的影响最大。因此干燥烘干机出口煤粉湿度的控制采用前馈+反馈的方式进行控制，前馈控制量为干燥烘干机入口煤粉的湿度、入口煤粉的流量、入口煤粉的温度，根据干燥烘干机入口煤粉的湿含率的变化量、入口煤粉的流量的变化量和入口煤粉的温度的变化量计算蒸汽的变化量，与串级控制回路——干燥烘干机出口湿含率的控制回路输出蒸汽量叠加后作为蒸汽流量控制回路的流量给定值控制干燥烘干机入口蒸汽流量，并对载气温度、蒸汽温度、蒸汽压力等影响干燥烘干机出口含水率的因素在线监测，以达到稳定控制干燥烘干机出口湿含率的目的。
4、进料物性对干燥烘干机蒸汽用量影响研究
干燥烘干机进料量、进料湿含率、进料温度对干燥烘干机出口湿含率的影响不容忽略，其相互之间的关系及与干燥烘干机出口湿含率、蒸汽流量关系是稳定控制干燥烘干机出口物料湿含率的关键。
做以下假定对蒸汽管回转干燥烘干机进料物性的变化与干燥烘干机出口湿含率及蒸汽流量的关系进行分析：
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定整个干燥过程中绝干煤粉比热、水分比热、载气比热为定值。
②假定干燥过程中水分是在出口煤粉温度下蒸发（出口煤粉温度<100℃）后升温至干燥烘干机出口载气温度。
③假定过热蒸汽在整个干燥过程中是降温至饱和温度后冷凝。
5、结束语
煤调湿具有节能增产的效果，其综合效益可以使焦炉产量增加11%左右，我国目前现有焦炭生产企业1300多家，各种类型焦炉2790多座，年产焦炭24000多万吨，焦炉生产能力较大，占世界第一位，而且近年来随着冶金业的发展，我国炼焦业迅速发展，现在正处于扩产改造阶段。开发具有自主知识产权的煤调湿装置具有时效性的意义。干燥系统是煤调湿装置的核心，该系统成功的关键是主要设备蒸汽管回转干燥烘干机的设计、干燥烘干机出口湿含率的控制及系统安全性的保证。对干燥烘干机出口湿含率控制方式的分析、选择及对干燥烘干机进料物性的变化对干燥烘干机蒸汽用量的研究可为干燥烘干机出口湿含量控制模块的开发提供理论依据，是煤调湿蒸汽管回转干燥系统成功的关键点之一，是稳定控制干燥烘干机出口湿含率的保障。
