武樂(lè)鵬

（山西煤炭職業(yè)技術(shù)學(xué)院 化工系，山西 太原 030031）

我國(guó)是以煤炭為主要能源的國(guó)家，大力發(fā)展?jié)崈裘杭夹g(shù)，以煤炭洗選為源頭，以煤炭高效清潔利用為核心，以加大煤炭轉(zhuǎn)化、優(yōu)化終端能源結(jié)構(gòu)和控制污染為目標(biāo)，將成為煤炭加工利用的主要內(nèi)容。

1 模塊選煤廠的發(fā)展趨勢(shì)

近年來(lái)，我國(guó)加快促進(jìn)選煤行業(yè)的發(fā)展，現(xiàn)有不同規(guī)模和形式的選煤廠2 000多座，入洗能力達(dá)6.2億t/a以上。1956年我國(guó)開(kāi)始自行設(shè)計(jì)建造第一座選煤廠，目前為止，我國(guó)選煤廠從選煤方法、工藝流程、洗選技術(shù)都在持續(xù)地發(fā)展、進(jìn)步、完善。

當(dāng)前，選煤廠廠房結(jié)構(gòu)形式有鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和模塊結(jié)構(gòu)兩種。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)是傳統(tǒng)形式，以前的選煤廠多用這種模式。模塊結(jié)構(gòu)選煤廠是較新穎形式，最近幾年建設(shè)的選煤廠已用這種模式。

模塊選煤廠是由一個(gè)或者多個(gè)洗選單元組成，每個(gè)單元為一獨(dú)立系統(tǒng)。根據(jù)客戶要求和現(xiàn)場(chǎng)需要，在滿足工藝設(shè)計(jì)要求的情況下，可以增減洗選單元，對(duì)模塊進(jìn)行優(yōu)化組合，從而提高系統(tǒng)的處理能力，降低噸煤投資費(fèi)用，縮短建設(shè)工期[1]。模塊選煤廠技術(shù)是由美國(guó)朗艾道公司于1997年首先引進(jìn)中國(guó)，1999年我國(guó)第一座模塊選煤廠——晉城礦務(wù)局成莊礦選煤廠建成投廠，隨后我國(guó)建成了三匯壩、馬脊梁選煤廠等；模塊選煤廠在我國(guó)開(kāi)始推廣使用[1]。

1.1 模塊結(jié)構(gòu)與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的分析

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)是傳統(tǒng)廠房形式，主要用鋼筋和混凝土現(xiàn)澆框架結(jié)構(gòu)，便于就地取材，抗震效果比較好，造價(jià)偏低、節(jié)省投資，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定不需維護(hù)。缺點(diǎn)是施工時(shí)間長(zhǎng)，需要現(xiàn)場(chǎng)施工養(yǎng)護(hù)；結(jié)構(gòu)梁柱跨距較大，廠房占地面積大，設(shè)備之間聯(lián)系不方便；廠房擴(kuò)建時(shí)的施工改造較難[2]。

1）模塊選煤廠外部用鋼結(jié)構(gòu)包裝，廠房占地面積小，土建施工少，工期短?，F(xiàn)場(chǎng)直接安裝，只需要一臺(tái)吊車(chē)吊起各個(gè)框架，按照工藝流程圖的位置和順序安裝，采用螺栓等固定，安裝簡(jiǎn)單，相比鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的建設(shè)周期縮短一年左右；廠房占地面積小，結(jié)構(gòu)緊湊，布置合理，空間利用率高，設(shè)備維護(hù)檢修方便，設(shè)備臺(tái)數(shù)少，工藝系統(tǒng)簡(jiǎn)單靈活。對(duì)比：鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)選煤廠的土建施工量大，大多數(shù)工程需在露天進(jìn)行，受季節(jié)和環(huán)境影響較大，建設(shè)時(shí)間長(zhǎng)，廠房占地面積大。

2）模塊選煤廠主要分選設(shè)備引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，系統(tǒng)簡(jiǎn)單，自動(dòng)化程度高，設(shè)備的檢修和維護(hù)時(shí)間較少。生產(chǎn)管理實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，單臺(tái)設(shè)備大型化，系統(tǒng)處理能力大，操作管理人員少，生產(chǎn)運(yùn)行成本低，可以適應(yīng)不同的煤質(zhì)，分選效率高，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。對(duì)比：鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)選煤廠的設(shè)備比較落后，機(jī)械化、自動(dòng)化程度低。例如，入料性質(zhì)改變、機(jī)械設(shè)備的先進(jìn)程度、操作人員的技術(shù)水平等都會(huì)影響產(chǎn)品質(zhì)量。

3）模塊選煤廠機(jī)械化、自動(dòng)化程度高，操作管理人員少，管理靈活方便，機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，可以大大提高勞動(dòng)效率。對(duì)比：鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)選煤廠設(shè)備分層布置，需要專門(mén)的操作司機(jī)負(fù)責(zé)，樓層之間間隔不利于設(shè)備的看護(hù)和維修，管理人員多，生產(chǎn)效率低。

4）分選工藝方面。模塊選煤廠的分選下限為1.5 mm，1.5～0.1 mm煤泥可以通過(guò)螺旋分選機(jī)和水力旋流器進(jìn)行分選；分選下限可降到0.1 mm，基本可以實(shí)現(xiàn)全部入洗。分選成本低，設(shè)備維護(hù)檢修量少，精煤回收率高、且灰分較低，從而保證精煤質(zhì)量指標(biāo)。對(duì)比：鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)選煤廠采用跳汰分選時(shí)，分選下限為0.5 mm，0.5～0 mm煤泥經(jīng)過(guò)濃縮過(guò)濾脫水后摻入精煤，分選成本較高，日常維護(hù)檢修量大。當(dāng)原煤較難選、煤泥灰分偏高或矸石容易泥化時(shí)，精煤灰分、水分等質(zhì)量指標(biāo)都難以保證。

5）模塊選煤廠的主要設(shè)備從國(guó)外進(jìn)口，產(chǎn)品脫介脫水篩、原煤脫泥篩多采用香蕉篩，脫水脫介脫泥效果好，技術(shù)指標(biāo)先進(jìn)可靠。對(duì)比：鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)選煤廠的原煤脫泥、產(chǎn)品脫介、分級(jí)等多用直線振動(dòng)篩或弧形振動(dòng)篩，脫泥脫介效果較差，成本較高。

6）模塊選煤廠采用自動(dòng)化控制系統(tǒng)，電氣設(shè)備多用國(guó)外知名品牌產(chǎn)品，提高了控制系統(tǒng)的操作精確度和可靠性。對(duì)比：鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)選煤廠的電氣系統(tǒng)采用接觸器-繼電器模式，保護(hù)性能較差，電氣事故較多，啟車(chē)采用PLC系統(tǒng)集中控制，檢修維護(hù)時(shí)更換組件較麻煩。

7）模塊選煤廠樓層之間采用網(wǎng)格板相互隔開(kāi)，方便設(shè)備的拆卸、檢修，便于清理衛(wèi)生，可以改善作業(yè)環(huán)境。整套系統(tǒng)是組合而成的，方便遷移。對(duì)比：鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)選煤廠對(duì)于大型設(shè)備的安裝、起吊、檢修較麻煩。因?yàn)閺S房分層，需要各層單獨(dú)清理衛(wèi)生，作業(yè)環(huán)境較差。

8）模塊選煤廠的各種大型設(shè)備布置在不同的平臺(tái)上，降低了廠房的高度，減少占地面積，從而降低了煤泥、水、介質(zhì)等流體的輸送高度，縮短設(shè)備間的溜槽和管路，降低噸煤的投資費(fèi)用和噸煤電耗等。主廠房地板采用網(wǎng)格板，電氣設(shè)備防護(hù)級(jí)別為IP55以上，可用水直接沖洗廠房。廠房?jī)?nèi)的跑冒滴漏水和沖洗車(chē)間水可沿著有坡度的地面流至集中水池，用泵輸送至介質(zhì)桶等地，方便生產(chǎn)。對(duì)比：鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)選煤廠占地面積大，設(shè)備分布在不同的樓層，管路和溜槽需要穿過(guò)樓層，布置較復(fù)雜，生產(chǎn)管理不便；廠房?jī)?nèi)容易發(fā)生跑冒滴漏，清掃較麻煩，工作環(huán)境較差。

1.2 結(jié)構(gòu)分析小結(jié)

綜上所述，模塊選煤廠具有工藝流程簡(jiǎn)單、自動(dòng)化程度高、操作維修方便、分選效率高、噸煤投資費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)，是先進(jìn)的選煤工藝，也是選煤行業(yè)發(fā)展的新方向；它在施工時(shí)間、工藝布置，生產(chǎn)成本、操作維護(hù)等方面都有傳統(tǒng)選煤廠無(wú)可比擬的優(yōu)越性，值得推廣應(yīng)用。

2 模塊式選煤廠實(shí)例

晉城礦務(wù)局成莊礦的模塊選煤廠，1998年5月開(kāi)始施工，1999年5月投產(chǎn)使用，年設(shè)計(jì)能力210 Mt，分選設(shè)備采用進(jìn)口的兩產(chǎn)品重介旋流器分選，入洗0～13mm原煤。

該廠工藝流程：采用直徑1.15 m兩產(chǎn)品重介旋流器作為主洗設(shè)備，0～13 mm原煤經(jīng)預(yù)先分級(jí)篩篩分，篩上物進(jìn)入混料筒與合格介質(zhì)混合，進(jìn)入旋流器分選。旋流器分選出重產(chǎn)物和輕產(chǎn)物。重產(chǎn)物矸石經(jīng)矸石脫介篩脫介后外排，輕產(chǎn)物精煤先經(jīng)精煤脫介篩脫介再經(jīng)離心機(jī)脫水后輸送至精煤倉(cāng)。脫泥篩篩下水用泵輸送至水力旋流器進(jìn)行分級(jí)，溢流至濃縮機(jī)，底流給入高頻篩回收粗煤泥，篩下水返回煤泥水桶。介質(zhì)回收系統(tǒng)采用一段磁選方式；補(bǔ)加介質(zhì)時(shí)，用水力沖洗磁鐵礦粉使之與水混合自流至集中水池，用泵輸送至分級(jí)旋流器進(jìn)行分級(jí)，底流粗顆粒進(jìn)入球磨機(jī)進(jìn)行研磨，溢流細(xì)粒進(jìn)入稀介質(zhì)桶。煤泥水采用濃縮壓濾工藝。

模塊選煤廠工藝流程簡(jiǎn)單，主廠房設(shè)備多用大型單臺(tái)設(shè)備，所需設(shè)備臺(tái)數(shù)少，設(shè)計(jì)合理、運(yùn)行穩(wěn)定可靠，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，并有以下優(yōu)點(diǎn)[4]：

1）采用直徑1.15 m大直徑重介旋流器作為分選設(shè)備（一般采用多臺(tái)小直徑重介旋流器并聯(lián)方式），可以克服多臺(tái)旋流器給料不均勻的現(xiàn)象，且可減少設(shè)備間的管路和溜槽。

2）采用大型香蕉篩脫介（一般多用弧形篩和直線振動(dòng)篩組合脫介）。實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，香蕉篩的脫水脫介能力和處理能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)的弧形篩和直線篩組合，且耐磨損、使用年限長(zhǎng)。

3）生產(chǎn)設(shè)備多用大型化、單臺(tái)化，沒(méi)有在線備用，從而減少設(shè)備臺(tái)數(shù)、減少占地面積、降低固定投資。

從總體看，成莊礦的模塊選煤廠流程設(shè)計(jì)較合理，分選設(shè)備性能優(yōu)良，介質(zhì)系統(tǒng)控制精確，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，維修操作方便，管路、溜槽、物料桶等耐磨損，產(chǎn)品質(zhì)量符合要求，自動(dòng)化程度高，操作管理人員少，設(shè)計(jì)理念先進(jìn)新穎，整體性能屬于國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平。

3 結(jié)束語(yǔ)

模塊選煤廠是較合理的模式，應(yīng)在我國(guó)發(fā)展模塊選煤廠，因?yàn)閇3]選煤廠設(shè)計(jì)施工工場(chǎng)化，建廠速度快，施工周期短，可在較短時(shí)間內(nèi)建廠投產(chǎn)，適應(yīng)市場(chǎng)要求。系統(tǒng)靈活方便，可按實(shí)際情況，合理布置模塊。廠房體積小，固定投資費(fèi)用少。分選設(shè)備多用國(guó)外進(jìn)口設(shè)備，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，操作管理人員少，生產(chǎn)效率高，可以提高經(jīng)濟(jì)效益。單臺(tái)大型化設(shè)備的使用（如香蕉篩、大直徑重介旋流器、磁選機(jī)），減少了選煤廠的設(shè)備臺(tái)數(shù)，簡(jiǎn)化了工藝流程，節(jié)約了廠房占地面積，降低了基建費(fèi)用和生產(chǎn)成本，從而提高經(jīng)濟(jì)效益。

[1]劉正.模塊選煤廠的應(yīng)用實(shí)踐[J].煤炭加工與綜合利用,2003(4):20-22.

[2]郝耀偉.重介模塊選煤廠和跳汰傳統(tǒng)選煤廠優(yōu)劣分析[J].煤，2006，15（6）：50-51.

[3]牛海金，張新民.我國(guó)首座模塊式選煤廠分析[J].煤炭加工與綜合利用，2000（6）：1-5.

[4]洪霆，蔣德勝.成莊礦選煤廠模塊主廠房設(shè)計(jì)特點(diǎn)[J].選煤技術(shù)，1999（4）：31-33.