一、煤泥的产生

煤泥泛指煤粉含水形成的半固体物，是煤炭生产过程中的一种产品，根据品种的不同和形成机理的不同，其性质差别非常大，可利用性也有较大差别，其种类众多，用途广泛。大致有如下几种类型：

1、炼焦煤选煤厂的浮选尾煤

原煤洗选过程除产生优质精煤产品外，还伴随产生中煤、煤矸石和煤泥等副产品。其中，煤泥含水高、黏性大、热值低，一直被视为难以利用的废弃物。

煤泥

因煤质不同,浮选煤泥的品质有较大差别，如淮南的气煤,浮选工艺的抽出率只有30%～40%，这种煤泥灰分比较低，煤质与洗中煤比较接近；平顶山的煤是肥煤，浮选精煤的抽出率可达70%～80%，浮选尾煤的灰分就较高，煤质与洗选矸石接近。根据煤泥回收工艺的不同，煤泥的物理性质差别较大；如用压滤机回收的煤泥，其颗粒分布比较均匀，它的粘性、持水性都比较弱，利于降低水分。另一种是煤泥沉淀池或尾矿场，根据固体颗粒在水中自然沉淀原理实现的固液分离而产出的煤泥。这种工艺有粒度分级的功能，粗颗粒易沉淀，大都集中在煤泥水入口附近，细颗粒在中间位置，极细颗粒在末端。末端煤泥具有高粘性和高持水性，类似又细又软的糯米团，晾晒几个月，表面似已干燥内部含水率几乎不降，这种煤泥是最难处理的。

2、煤水混合物产出的煤泥

如动力煤洗煤厂的洗选煤泥，是煤炭水力输送后产出的煤泥，这种煤泥有的比原煤质量都好，数量少时常常掺到成品煤中，数量多了只有少数掺进成品煤中，还有大量的优质煤泥需要进行妥善处理，对煤矿的经济效益产生不良影响。

3、矿井排水夹带的煤泥及矸石山浇水冲刷的煤泥

这些煤泥收集起来都属于煤矿的脏杂煤泥，其特点是数量不多，质量不稳定，但一般都比浮选尾煤质量好。

二、煤泥产量

根据国家能源局于年4月27日发布的《煤炭清洁高效利用行动计划（－年）》提出的推进煤炭洗选和提质加工，提高煤炭产品质量，年原煤入选率应达到80％以上。年我国原煤产量39亿吨，如果按照要求80％都要洗选，入选总量将超过32亿吨左右，煤泥产生量将约3亿吨。近年来，我国煤炭入选率快速提高，但与此伴生的数亿吨煤泥等洗选废弃物，处理和利用方式却较为粗放，本可进一步提质加工、变废为宝的煤泥，由于没有好的提质技术，造成严重的资源浪费。随着国内煤炭限产，煤炭供给进一步紧张，伴随煤炭价格的大幅上升，对煤泥资源进行提质加工，将会产生巨大的经济效益。

三、煤泥处理相关政策

为了积极引导各类社会资本进入煤炭清洁高效利用相关领域，国家工信部出台了对于煤泥利用的支持政策，并出台了《国家工业固体废弃物资源综合利用产品目录》（工信部公告年第26号），将煤泥列入了其他工业固体废弃物。工业固体废弃物在国家统计局制定的能源购进、消费与库存报表（-1表）中填报为工业废料（用于燃料），不属于煤炭消费。这一政策，在碳排量指标日益紧张的形势下，为煤泥的提质利用提供了有力的支持。

四、煤泥的特点

1、粒度细、微粒含量多。尤其是小于目的微粒约占70%～90%；

2、持水性强，水分含量高。经圆盘真空过滤机脱水的煤泥含水一般在30%以上；折带式过滤机脱水的煤泥含水在26%～29%;压滤机脱水的煤泥含水在20%～25%；

3、灰分含量高，发热量较低。按灰分及热值的高低可以把煤泥分成三类：低灰煤泥灰分为20%～32%，热值为12.5～20MJ/kg;中灰煤泥灰分为30%～55%，热值为8.4～12.5MJ/kg;高灰煤泥灰分55%,热值为3.5～6.3MJ/kg；

4、黏性较大。由于煤泥中一般含有较多的黏土类矿物，加之水分含量较高，粒度组成细，所以大多数煤泥黏性大，有的还具有一定的流动性。由于这些特性，导致了煤泥的堆放、贮存和运输都比较困难。尤其在堆存时，其形态极不稳定，遇水即流失，风干即飞扬。结果不但浪费了宝贵的煤炭资源，而且造成了严重的环境污染，有时甚至制约了洗煤厂的正常生产，成为选煤厂一个较为棘手的问题。由于煤泥具有高水分、高粘性、高持水性和低热值等诸多不利条件，很难实现工业应用，长期被电力用户拒之门外，以民用地销为主要出路。

五、煤泥提质的价值

煤泥经干燥提质工艺处理后，含水率可从25%～30%降到12%左右，热值提升30%-45%。提质后的煤泥可以方便储存、输送和使用，为煤泥带来了新价值。经干燥提质处理后的煤泥主要可用于以下几个方面：

1、作为电厂或铸造行业的燃料，提高燃料利用率，降低生产成本提高经济收益；

2、作为原料加工煤泥型煤，供工业锅炉或居民生活使用；

3、作为砖厂添加剂，提高砖的硬度和抗压强度；

4、作为水泥厂添加料，改善水泥性能；

5、含有某些特定成份的煤泥可用作化工原料。

六、现有煤泥提质技术的缺点

现在煤泥干燥提质主要采用以回转式滚筒烘干机为基础的干燥技术，回转式滚筒烘干机系统主要由热源系统（热风炉、煤气发生炉、沸腾炉）、进料系统、输送系统、烘干系统、除尘系统、引风设备、电器控制系统等组成，采用的干燥剂是热风或高温烟气，干燥剂直接与煤泥接触混合的直接干燥法，这一煤泥烘干工艺中还要进行预破碎、分散、打散、防粘壁等一系列预处理工艺。这种干燥提质系统在实际使用过程中会产生以下几个问题，并存在较大的安全隐患。

1、热风或烟气的热容量小，需要采用高温才能达到干燥目的，高温下会导致挥发分释放，降低煤的热值和增加混合气体的可燃可爆性；

2、由于干燥所需的气体流量大，干燥后的煤粉主要采用大型除尘器进行回收，大型除尘器及管道在高浓度煤粉混合气体的高流速冲刷下磨损严重，设备寿命短。因磨损或连接密封失效产生的泄漏难以消除，增加了现场环境的安全风险；

3、高温烟气的温度、流量和含氧量可控性差，生产的安全性无法得到有效的保障。

4、作为干燥剂的大流量烟气，在除尘器后的尾气需要脱硫等洁净化处理工艺，需要增加大量的设备投资和运营成本。

5、设备本身的体积庞大，使用的大尺寸动静密封效果较差，煤粉泄漏控制效果差，对粉尘的控制难以达到环保要求，现场环境容易造成积粉自燃或粉爆的高风险。

6、由于系统复杂庞大，生产流程长，占地面积大，运营投入人工多，散热损失大，环境可控性极差等。

7、系统设备在高温腐蚀的条件使用，系统设备停机故障率高，检修运维费用高，设备利用率低，生产能力折损严重。

8、由于使用的风量大，引风机的电耗大，运营成本大。

受煤泥提质技术工艺落后和生产安全无法保障的影响，煤泥的提质利用无法在我国有效推广，煤泥的提质利用还是处理较低水平。针对我国巨大的存量和增量煤泥，以及日益增长的环保压力，提质利用蕴量巨大的煤泥资源是煤业行业的重大责任，也是一个具有巨大潜能的新效益增长点。

七、安全可靠的提质技术

以真空圆盘干燥除尘一体机为主机的煤泥提质系统技术领域，浙江中动能源拥有多项核心专利技术。针对煤泥干燥提质的特点，在具有广泛良好业绩的真空圆盘干燥机污泥干燥系统应用基础上，对低温干燥、消除环境风险、系统安全运行等方面进行了大量完善和改进。真空圆盘干燥除尘一体机是以蒸汽为热源的间接干燥提质技术，这一技术在系统先进性、系统安全性、系统稳定可靠性、系统运营经济性等方面均具有明显优势。

真空圆盘干燥系统示意图

1、系统先进性

以真空圆盘干燥除尘一体机为主机的煤泥干燥提质系统流程：

煤泥干燥提质流程图

此煤泥提质系统流程简单，环节少，真空圆盘干燥除尘一体机前后端所涉设备均为市场成熟可靠产品，其对环境造成的污染和安全风险均有成熟的控制措施。

真空圆盘干燥除尘一体机

真空圆盘干燥除尘一体机是在累积了大量的真空圆盘干燥机污泥干燥的工程实践基础上，进一步改进后的最新一代高端干燥机，它使用低温蒸汽进行间接干燥，采用了全密闭结构技术，采用一体化干燥除尘结构技术，可在高真空工况下运行。这些新技术应用可以为煤泥干燥创造安全、洁净的生产环境。全密闭干燥除尘一体化结构技术的优势：

1.1、没有空气进入尾气中，严格控制了尾气中的含氧量，确保了尾气的安全性；

1.2、可在高真空工况下运行，降低了水的蒸发温度，较低的温度不易使挥发份释放出来；

1.3、干燥除尘一体化结构，没有了干燥机与除尘器之间的气体连接管道和阀门，没有了除尘器煤粉收集和输送，消除了这一区间高浓度煤粉气体对管道磨损造成的各种故障，同时也消除了煤粉泄漏造成的自燃和煤粉爆炸的安全风险，也消除了除尘器运行中或停运间的煤粉自燃等安全风险。

1.4、由于蒸发气是带有少量的不凝气的水蒸汽，煤泥蒸发气又较为单纯，为蒸发蒸汽的重新回收利用提供了较好的基础。

1.5、由于处理风量小，选用金属滤袋式除尘器进行过滤除尘，可以把除尘效率提高到99.5%以上，除尘后尾气含尘量可控制在20mg/Nm3以内，尾气可满足超低排放要求下直接进行排放。

2、系统安全性

为确保煤泥提质系统的安全性，在系统流程中设置了各种安全监控及自动化管理。

2.1、在真空圆盘干燥除尘一体机内设置有蒸汽灭火装置和充氮保护装置。当真空圆盘干燥除尘一体机内监测到有着火或煤粉爆炸的风险时，灭火装置将会自动控制系统打开。当没有清空内部煤粉停机其间，需要保障真空圆盘干燥除尘一体机的安全时，将可选择进行充氮保护。

2.2、在真空圆盘干燥除尘一体机内设置有氧量监测装置，当内部气体中的氧含量超过危险值时（大于5%），蒸汽灭火装置将会自动打开，以保证氧含量低于危险值。

2.3在真空圆盘干燥除尘一体机内设置有多个温度装置，当温度装置监测到超过正常温度时（大于干燥剂温度较多时），蒸汽灭火装置将会自动打开，使煤粉自燃停止。

2.4当煤泥干燥提质系统出现故障发生停机时，真空圆盘干燥除尘一体机尾气出口蝶阀自动关闭，充氮装置自动打开，使真空圆盘干燥除尘一体机在停机其间保持充氮保护状态，以确保系统的安全。

3、系统稳定可靠性

真空圆盘干燥除尘一体机是外筒体固定，电机驱动内部中心转轴转动，中心转轴由许多窜联在一根中心驱动轴上的中空盘片组成，加热蒸汽从连接在中心驱动轴上的旋转接头通过中心驱动轴被输送到各中空盘片中，煤泥是在外筒体内部和中心转轴的中空盘片之间吸热干燥，煤泥中被蒸发的水分经干燥机尾气出口到连接在干燥机尾气出口处的除尘器，经除尘器除尘后排出真空圆盘干燥除尘一体机外。干燥后的干煤泥从出料口到干料输送机送到储存仓存放。

常规的驱动布置，完全可控的动静密封和各进出口，真空圆盘干燥除尘一体机具有稳定可靠的结构特点。

3.1、真空圆盘干燥除尘一体机具有结构简单、紧凑，具有小体积大换热面积的特点，占地面积少，可以多台干燥机紧密布置，并可在多台干燥机上使用共同的进出料系统和尾气系统。降低干燥提质系统的复杂性，节约系统的投资，简化系统的流程，提高系统的稳定可靠性。

3.2、真空圆盘干燥除尘一体机具有年连续运行小时的稳定可靠性能。

3.3、真空圆盘干燥除尘一体机具有可更换的防磨损装置，防磨损装置寿命长，可连续运行00小时以上，防磨损装置更换简易，费用少，用时短（约2-3天）。

3.4、真空圆盘干燥除尘一体机设计转速小于4RPM，轴承及旋转接头的更换周期约4年。

3.5、由于没有了干燥机到除尘器的管道管件，消除了高浓度煤粉混合气体对管道管件磨损而造成的经常性管道管件的检修和更换，大幅降低了检修维护工作量和费用支出，除尘器金属滤筒更换周期大于8年。

3.6、真空圆盘干燥除尘一体机推进片及刮刀片更换周期约5年左右。

3.7、除真空圆盘干燥除尘一体机主机外的其它设备均为常规成熟系统设备，其稳定可靠性均可满足系统要求，

3.8、真空圆盘干燥除尘一体机无需进行计划大小修，主要停机检修周期根据上述更换周期计划安排即可。

4、系统运营经济性

由于真空圆盘干燥除尘一体机一机集成了多种功能，简化了煤泥干燥提质系统流程，减少了系统设备，节省了设备电耗、水耗、设备维护等系统运行费用，系统运行的经济性如下：

4.1、真空圆盘干燥除尘一体机防磨损装置更换，每台真空圆盘干燥除尘一体机折每年更换费用约9万元左右。

4.2、真空圆盘干燥除尘一体机轴承及旋转接头的更换，每台真空圆盘干燥除尘一体机折每年更换费用约5万元左右。

4.3、真空圆盘干燥除尘一体机除尘器金属滤筒更换，每台真空圆盘干燥除尘一体机折每年更换费用约3.8万元左右。

4.4、真空圆盘干燥除尘一体机推进片及刮刀片更换，每台真空圆盘干燥除尘一体机折每年更换费用约3万元左右。

4.5、除真空圆盘干燥除尘一体机以外的其它系统维护费用折每台真空圆盘干燥除尘一体机每年估算15万元。

4.6、以上各项累计，折每年每台真空圆盘干燥除尘一体机平均系统设备维护费用共计35.8万元。以每台套干燥提质系统年干燥煤泥吨计，分摊到提质每吨煤泥的设备维护费约为4元左右。

4.7、干燥提质煤泥每吨耗费蒸汽约0.20吨，耗电约3.5KWh，共约耗费25元。

4.8、干燥提质煤泥每吨人工费用约1-3元。

4.9、干燥提质煤泥每吨的直接成本为30元左右。

4.9、年干燥提质吨煤泥的系统装备，需投资约万元。

4.10、按提质后煤泥的发热量七折计价（每吨标煤元计），每吨煤泥的价值约提升了元计，扣除煤泥提质成本后的每吨煤泥毛利润73元，每年一台套干燥提质装备可产生毛利润万元，干燥提质的静态投资回收期约为1.3年。

真空圆盘干燥机污泥项目

八、煤泥利用的经济性比较

煤泥作为燃料利用的一种方式是直接把煤泥用柱塞泵泵送系统送入锅炉进行燃烧。这种方式有其优缺点，优点是柱塞泵泵送系统简单，使用方便。但其缺点也是明显的，一是入炉燃烧的湿煤泥携带了大量的水份，水份的汽化需要吸收大量的热能，降低了燃烧温度和烟气温度，直接降低了锅炉蒸汽的参数，影响整体热力循环的热效率；二是烟气中含有的水份大幅增加，提高了排烟露点温度，降低了锅炉的热效率；三是泵送系统的煤泥需要保持30%-35%的含水率，才能使泵送系统能正常稳定工作，而大多数煤泥的含水率在25%-18%间，年久的存量煤泥含水率更可到16%左右，只是粘滞性大，不容易输送到锅炉进行燃烧。所以极大多数的煤泥采用柱塞泵泵送系统时均需进行掺水至30%-35%的含水率，掺水后煤泥的低位发热量损失很大。综上所述，采用柱塞泵泵送系统直接进锅炉燃烧的煤泥利用将会给煤泥的热能转化效率大幅降低，煤泥利用的经济性将会产生较大的损失，这种方式不利于长期、大规模的煤泥利用。

煤泥利用的另一工艺是干燥后再送入锅炉燃烧，这种工艺也有其优缺点，缺点是干燥工艺较复杂，投资比直接泵送高。但其优点同样非常突出。一是干燥后入炉水份大幅减少，可提高锅炉燃烧温度和烟气温度，提高了锅炉的蒸汽参数，从而提高了热力循环的热效率。二是减少入炉水份，可以降低烟气的露点温度，降低锅炉的排烟温度，提高锅炉的热效率。三是含水率20%的煤泥干燥后可提高20%低位发热值，可以产生超过干燥所使用的热能的经济价值。综上所述，煤泥干燥虽然有系统投资大的缺点，但会提高总体热效率，使煤泥利用的经济性更加明显，对长期大规模的煤泥开发利用具有很高的价值。

针对二种工艺的投资及运行成本进行的经济性分析如下表：

表1

以上表中的设备、土建、安装等投资额均采用已有项目数据的估算，虽不能完全一致，但应在10%以内的幅度范围内，不影响总体的经济性分析结果。所有与热能相关的参数及价格都以标煤的参数和表中所列的市场估算价格为基准，随着标煤市场价格的变化，经济性的结果会发生变化，但比较的差异性结果是相同的。

表2

从上述二表各项数据分析可见，在标煤价格元/吨时，泵送工艺将会产生年亏损六百六十多万元，干燥工艺虽然投资高于泵送工艺，但经干燥后，煤泥的价值显著提高，其提高的价值也高于干燥处理的总费用。相反，掺水后泵送工艺的煤泥价值大幅降低，处理费用与降低的价值相比，显得微不足道。从年收益和投资收益率二个指标看，泵送工艺每年有巨额亏损，年亏损额达到了投资总额的8.28%。干燥工艺在标煤价格元/吨的价格下，年盈利额高达七千二百万元左右，年收益率高达54.14%。在上述表1的经济分析模型中的其它条件不变情况下，标煤价格在元/吨时，干燥工艺已处在盈亏平衡点上，标煤价格高于元/吨时，采用干燥工艺进行大规模的煤泥利用已具有经济价值。从表2可见，随着煤价的提高，干燥工艺的收益逐步提高，当标煤价格达到0元/吨时，泵送工艺才达到盈亏平衡点，而干燥工艺的年收益率已达到96.44%。

上述分析数据仅是基于煤泥在二种处理工艺对煤泥价值的影响，没有考虑煤泥干燥和掺水后对锅炉效率和整体热循环效率的影响，对热效率的影响需要进行锅炉热效率的计算以及热力循环效率的计算，其影响多少无法评价，但对于长期大规模的煤泥利用项目应该对这项指标进行详细计算分析评价。

随着我国经济的发展，煤炭资源日益紧张，煤炭资源的综合利用迫在眉睫，特别是大规模的利用煤泥进行火力发电，是既解决长期煤泥环境污染，又能缓解煤炭资源紧缺问题的好项目。但大规模利用煤泥资源，更需要进行合理的利用，应该采用具有更好效益的工艺，避免造成资源的巨大浪费。从以上分析，煤泥的干燥工艺是能为大规模的利用带来可观的经济效益的，且圆盘干燥的工艺非常成熟，一体式真空圆盘干燥除尘技术能为煤泥干燥提供安全可靠的技术保障。

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