張振紅，陳常州，吉英華

(河南能源化工集團 永煤公司，河南 永城市 476600)

新田煤礦選煤廠建設工程啟示

張振紅，陳常州，吉英華

(河南能源化工集團 永煤公司，河南 永城市 476600)

通過分析新田選煤廠建設過程中在生產(chǎn)工藝、設備布置、設備選型與安裝、溜槽、管道與電氣六個方面存在的不足，結合現(xiàn)場實際，給出了相應改進措施，并提出了選煤廠設計建設的相關注意事項，為選煤廠工程項目建設提供了借鑒和參考。

選煤廠建設；生產(chǎn)工藝；設備布置；設備選型；溜槽；管道；電氣

新田煤礦選煤廠(以下簡稱新田選煤廠)位于貴州省黔西縣城東北部，隸屬于河南能源化工集團永貴能源開發(fā)有限責任公司，是該公司下屬新田礦井的配套選煤廠。該廠設計處理能力為1.20 Mt/a，于2013年3月開工建設，2013年12月進行聯(lián)合試運轉，設計采用塊煤重介淺槽、末煤脫泥無壓三產(chǎn)品重介旋流器、粗煤泥TBS、細煤泥浮選和尾煤濃縮壓濾聯(lián)合工藝流程，入選煤種為2#無煙煤，屬中低灰、高硫、低揮發(fā)分、高熱值煤，主要產(chǎn)品中洗大塊、洗中塊和洗小塊可用于化工合成氨造氣，洗末精煤可用于高爐噴吹，篩末煤可用于火力發(fā)電。在該廠設計與建設過程中，由于圖紙?zhí)峁﹤}促、會審不到位等原因，在試生產(chǎn)期間發(fā)現(xiàn)了諸多問題，在此對之進行分析與總結，并提出相應改進措施，以為今后選煤廠設計與建設提供參考。

1 工藝系統(tǒng)

新田選煤廠生產(chǎn)工藝流程為：原煤先進入φ80 mm振動篩分級，篩上物經(jīng)檢查性手選后進入破碎機破碎，破碎物可直接進入淺槽分選，也可與篩下物混合進入φ8 mm分級篩分級；φ8 mm分級篩篩上物(80～8 mm)由淺槽分選，塊精煤脫水脫介后上倉并分級存儲，塊矸石脫水脫介后與手揀雜物一起轉運至矸石山廢棄； φ8 mm分級篩篩下物轉載至主廠房，經(jīng)φ1 mm脫泥篩脫泥后進入無壓給料三產(chǎn)品重介質旋流器進行分選，得到精煤、中煤和矸石三種產(chǎn)品。在介質回收環(huán)節(jié)，塊煤/末煤分選系統(tǒng)篩下合格介質直接進入對應合格介質桶，稀介質則自流至磁選機磁選；磁選精礦進入塊煤/末煤合格介質桶，磁選尾礦由泵輸送至分級旋流器濃縮分級；旋流器底流由TBS分選機分選出粗精煤和粗中煤，溢流則進入浮選；浮選精煤采用快開隔膜壓濾機脫水后摻入末精煤產(chǎn)品，尾煤采用濃縮壓濾工藝回收。

新田選煤廠采用分級入選工藝，根據(jù)市場情況合理確定了產(chǎn)品結構定位，末煤可全部入選、部分入選或者直接作為產(chǎn)品銷售，生產(chǎn)工藝靈活，保證了不同粒級產(chǎn)品質量指標需求，比較適合新田礦煤質特性。但是，該廠在設計細節(jié)方面存在以下不足：

(1)針對塊煤附加值的設計，雖然在方案論證期間已經(jīng)明確，要求盡量降低廠房高度，增加防破碎設施的設計與安裝[1]，但該廠設計的許多轉載環(huán)節(jié)高差均偏大，且沒有防破碎措施，不僅增加了塊煤破碎損失，而且增加了運輸提升能耗、基建投資與檢修難度。經(jīng)過現(xiàn)場診斷分析，認為應在相應環(huán)節(jié)增設防破碎設施，并增加塊煤裝車檢查性篩分環(huán)節(jié)，以確保塊煤限下率指標滿足市場需求，并在今后陸續(xù)降低轉載高差，以減少塊煤破碎，方便設備檢修。

(2)該地區(qū)水質較軟，煤泥沉淀困難，設計時沒有考慮凝聚劑的加藥裝置。因此設計應結合入選原料煤煤質與當?shù)厮刺攸c，設置自動加藥控制系統(tǒng)，以減少人工添加的工作量。

(3)設計的清水池溢流先進入循環(huán)泵房內(nèi)集液池，再用掃地泵輸送至循環(huán)水池，但在生產(chǎn)現(xiàn)場清水池緊臨循環(huán)水池，因此將溢流管改入循環(huán)水池，讓清水溢流直接入循環(huán)水池，不僅可以降低電耗，而且可避免人員操作滯后的影響。

(4)設計的循環(huán)水池溢流進泵房內(nèi)集液池后再經(jīng)掃地泵輸送至濃縮池形成循環(huán)，存在弊端是：當出現(xiàn)停電、停機與系統(tǒng)大幅調節(jié)時，系統(tǒng)內(nèi)煤泥水大量涌向濃縮池，會造成循環(huán)水池跑冒大量進入泵房而無法處理等情況，甚至導致泵房被淹事故。因此應取消循環(huán)水池溢流直接進泵房的管路，改為進緩沖池緩沖等方案。

2 設備布置

新田選煤廠準備車間充分考慮了建廠地形條件，不僅設計有預先篩分與手選作業(yè)，同時設計了外來煤入選通道和篩末煤產(chǎn)品通道，預留了原煤倉來煤直接經(jīng)膠帶輸送機輸送至儲煤場儲存的通道，并布置有準備分級和塊煤分選系統(tǒng)，設備布置合理，系統(tǒng)運行靈活。主洗車間廠房內(nèi)設置有末煤無壓給料三產(chǎn)品重介旋流器分選系統(tǒng)、粗煤泥分選系統(tǒng)、浮選系統(tǒng)和煤泥壓濾系統(tǒng)，工藝布置緊湊、中間轉載環(huán)節(jié)少，建筑體積小、占地少；主要大型設備，如脫介篩、浮選機、精煤泥壓濾機等均布置在同一平面內(nèi)，由單梁起重機直接起吊，設備檢修、維護方便。存在的不足之處為：

(1)準備車間六樓僅有破碎機一臺，如稍作調整放置在下一層，則可免建六層，降低廠房的高度。

(2)廠房內(nèi)未設計浮沉室，無快浮設備，給生產(chǎn)管理帶來極大不便。

(3)各廠房內(nèi)59°異型鋼梯較多，坡度陡，人員行走存在安全隱患。因此，設計時應根據(jù)廠房空間合理設計鋼梯角度，不能簡單復制套用，應結合現(xiàn)場實際，設計的鋼梯角度能緩則緩。為保證安全，今后需要陸續(xù)對廠房內(nèi)的59°異型鋼梯進行改造。如遇到轉載點面積小，檢修空間不足，上下鋼梯設置時角度受限時，可考慮設置成室外懸梯，并相應減小傾斜角度[2]。

3 機械設備選型與安裝

礦井型選煤廠要綜合考慮礦井提升能力、地質構造、開采條件以及煤質變化的影響，選煤廠塊煤分級篩選型時要充分考慮煤質波動情況，應留有一定富余量。轉載、破碎等設備不均衡系數(shù)要適當放大。為保證系統(tǒng)正常運行，選用設備要技術先進、性能可靠，并優(yōu)先選用高效率、低能耗、成熟可靠的設備。新田選煤廠部分設備選型存在以下問題：

(1)介質分流箱設計容量太小，起不到緩沖作用，介質易外冒，而且沒有放大的空間，現(xiàn)場改造難度較大。

(2)弛張篩入料高差太大、入料方式與入料點不合理，篩板易損壞，使用壽命不超過100 h，維護成本較高，需要根據(jù)現(xiàn)場情況進行相應改造。

(3)高壓風儲氣罐安全閥設定值低，為0.76 MPa，低于0.8 MPa的使用要求，且儲氣罐經(jīng)常放氣，噪聲極大，可通過校正額定放氣壓力或更換設備解決。

(4)擊打式弧形篩脫水效果一般，且敲擊噪聲極大，應采用振動電機；另外，330中煤弧形篩選型較小，中矸磁尾量大，導致篩面竄水嚴重。

(5)主廠房4臺可翻轉弧形篩入料箱支架設計不合理，不能翻轉使用。因此，設備安裝需充分考慮使用性能，避免返工。

(6)塊煤倉上分級篩為雙層直線振動篩，篩面角度為0，塊煤過篩時運行緩慢，處理能力差，物料堆積，振幅較大時塊煤破損嚴重，因此應改為圓振篩。

(7)主廠房浮選精礦池、浮選入料池等均為方形積液池，生產(chǎn)時易出現(xiàn)物料積聚現(xiàn)象，從而造成精煤壓濾機入料濃度時大時小和管路卡堵等事故，如設計為錐形桶則比較合理[3-4]。

(8)原煤給料采用振動給煤機，給煤量不均勻，忽大忽小，宜選擇帶式給煤機，通過變頻控制技術，準確控制給煤量，確保入選原煤給料均勻，還可有效降低現(xiàn)場粉塵和噪聲。

(9)精煤磁尾泵選型過大，且無變頻器控制，出料閥開度很小(約3 cm)，液位下降較快，常出現(xiàn)桶內(nèi)液位抽空的現(xiàn)象；各水泵閥門多數(shù)均為手動閘閥，工人勞動強度大，建議更換液壓閘閥，以降低職工勞動強度。作為選煤廠設計的重要環(huán)節(jié)之一，泵的選型直接影響到生產(chǎn)能否穩(wěn)定運行，參數(shù)選取需經(jīng)嚴格計算確定，對于篩下煤泥水泵、循環(huán)水泵、壓濾機入料泵等大功率泵，出料閥門均應使用液壓控制[5]，一方面可降低工人勞動強度，另一方面還可提高操作速度。對于自動化程度較高的選煤廠應實現(xiàn)自動檢測和控制，以減小人為操作的不利影響。

(10) 膠帶、刮板機均未設計安全防護設施；膠帶機選用型號過時，絕大部分調偏托輥不能正常工作，導料槽、清掃器效果差，衛(wèi)生量大；浮選精煤刮板機尾部溜槽直接進入浮選精礦池，大塊煤泥易掉入池中堵塞壓濾機入料管。因此，設計時應注意以下幾點：①輸送機設計安裝時應設置安全防護設施，輸送機機頭、機尾運轉部件要設置防護罩，兩側需設置防護欄桿，刮板機上方需設置可拆卸式篦罩；②設備安裝按照標準找正，并力求一步到位；③膠帶輸送機應選用DTII型膠帶機，并配套安裝專用清掃器(如馬丁清掃器或其他國產(chǎn)聚胺酯清掃器)，支架做嚴格防腐處理，尤其是對支架靠近地面部位，要用水泥等特殊材料包護[6]；④快開壓濾機濾餅收集應采用膠帶輸送機，可有效避免濾液影響浮精產(chǎn)品水分。

4 溜槽

原煤系統(tǒng)溜槽落差高達20 m，設計溜槽上層鋼板厚度僅4 mm，尤其在手選矸石溜槽轉角處，矸石沖擊上層鋼板的變形損壞非常嚴重。溜槽作為運輸與轉載的連接部分，如設計不合理則會出現(xiàn)下料不暢、積料、堵塞以及維護量大等情況，設計時除角度、鋼板厚度、選材要達到設計規(guī)范要求外，還需考慮以下幾點：

(1)在溜槽磨損嚴重、過煤量大、易受腐蝕或沖擊載荷較大部位以及更換難度較大溜槽，設計安裝時需增設耐磨襯板。

(2)脫泥篩下漏斗、煤泥和原煤篩下溜槽可考慮采用不銹鋼襯板來減少摩擦系數(shù)，以使煤流通暢。

(3)有塊煤產(chǎn)品的選煤廠溜槽內(nèi)可增加橡膠襯板，其他落差較大部位也可設置三角緩沖段、緩沖箱、過流斷面等起到緩沖防碎作用[4,7-8]。

5 管道

新田選煤廠多處管路角度傾角小，生產(chǎn)中較易造成堵塞、跑冒事故，例如207馳張篩下煤通道角度小，211矸石脫介篩下管道水平、212弧形篩入料管細且角度小、TBS底流管角度小等。并且，循環(huán)水管至主廠房和準備車間的分叉處無控制閥門，當塊煤系統(tǒng)單獨運行時，需關閉主廠房振動篩、磁選機等設備閥門11個，操作較為復雜。因此在管路設計需考慮以下幾點：

(1)分級旋流器、浮選、壓濾機入料與重介質運輸?shù)扔袎狠斔凸艿溃捎谳斔臀锪现泻懈呙芏鹊拇箢w粒物，對管壁磨損較為嚴重，因此需對管道設置耐磨襯板或涂層。

(2)自流管道設計時要根據(jù)輸送液體的濃度和粘度合理設計坡度，以避免液體流動不暢。

(3)管道彎頭處需要設置法蘭盲板，一方面可解決彎頭被異物堵塞的問題，另一方面彎頭被磨損后可只更換盲板從而減少維修量。

(4)對計劃鋪設耐磨襯板的管路，需在側面或彎頭處提前設置法蘭盲板，以避免管路堵塞后因無法清理而導致的過度敲擊對管路內(nèi)部襯板造成損壞。

(5)為減少產(chǎn)能提升、系統(tǒng)波動、跑冒事故發(fā)生后的影響，自流管路選型要盡量大，并在各層各區(qū)域(尤其注意死角區(qū)域)設置地漏管道[9-11]。

(6)管路設計時要綜合考慮，有壓管路分叉處要設計控制閥門，以便于檢修故障支路時不影響選煤生產(chǎn)，多去向自流管路分叉處也要設計支路閥門，閥門安裝位置要考慮人員操作難度，盡量避免安裝在高空、運轉設備上方以及不易操作的區(qū)域。

6 電氣設備與安裝

新田選煤廠在電氣設計方面存在的問題及改進意見如下：

(1)配電室內(nèi)電纜溝蓋板為水泥蓋板，不美觀且不平整，應考慮改用花紋鋼板鋪設。

(2)各配電室窗戶為普通窗，建議改用防火窗。

(3)準備車間配電室母排及車間內(nèi)部電纜橋架布局走向不合理，且穿樓板的孔洞沒有特殊防護，使煤塵、水沿電纜橋架孔洞進入配電室，存在較大安全隱患。

(4)原煤車間廠房外電纜溝埋地300 mm，不露地面且無標識。建議地溝兩側應壘砌防水墻，并設立明顯標識。

(5)集控室大屏幕只顯示控制電，不顯示動力電情況，沒有反映出設備的停/送電狀態(tài)，存在較大的安全隱患，因此應增加設備帶電狀態(tài)顯示。

(6)液壓站閥門控制箱660/220變壓器選型小，導致變壓器易燒壞，應加大選型。

7 結語

選煤廠設計建設是系統(tǒng)工程，總體生產(chǎn)系統(tǒng)工藝方案合理性固然重要，但各環(huán)節(jié)的細節(jié)設計也是不容忽視的，部分環(huán)節(jié)直接關系到生產(chǎn)系統(tǒng)能否正常運行與生產(chǎn)成本的高低。設計方案招標與論證階段參與人員甚多，工藝方案與產(chǎn)品定位等往往不容易偏離，但到具體細節(jié)設計時內(nèi)容增多，時間變長，建設單位僅有項目人員參與，由于人員少，工作量大，再加上設計圖紙供應不及時，沒有足夠的時間來消化與會審，往往會造成一定疏漏，導致生產(chǎn)調試期間需要做大量改進工作。

細節(jié)決定成敗，細節(jié)設計更能體現(xiàn)設計人員與項目管理人員的專業(yè)水平與用心程度。筆者根據(jù)多年來的工作體會認為，要想做到細節(jié)設計更為合理，必須密切結合現(xiàn)場實際，總結、積累影響選煤廠生產(chǎn)管理與運行的各種經(jīng)驗，特別是搜集選煤廠試生產(chǎn)中存在的各類問題與改進方案，以在今后設計中加以關注與借鑒；同時，在設計過程中，工藝、土建、安裝各專業(yè)必須加強溝通，不能各自為政，要通過系統(tǒng)的圖紙會審，把存在的問題解決在工程施工之前，不僅可有效保證工程設計質量，而且可降低不必要的投資和避免因工程返工而造成的浪費[12]；此外，項目單位必須把好設計與圖紙會審關，設計節(jié)約是很大的節(jié)約，而且對今后能否高效生產(chǎn)起著至關重要的作用，因此在項目設計施工過程中，配備足夠具備相應專業(yè)能力的技術和管理人員至關重要。

[1] 黃文鋒,祝學斌,黃宗杰，等. 設計無煙煤選煤廠應注意的問題[J]. 選煤技術,2005(6):56-58.

[2] 柴 進,熊俊文. 選煤廠設計中的幾個關鍵問題 [J]. 選煤技術,2013(5):85-88.

[3] 張振紅,陳四樓選煤廠設計改造狀況與改進建議[J]. 煤炭加工與綜合利用,2004(2):16-17.

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[6] 楊云鵬,張英凱,周德順. 選煤廠膠帶運輸機皮帶跑偏分析及改進措施[J]. 裝備制造技術,2011(2):175-177.

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[10] 朱 華,張文仲. 鮑店煤礦選煤廠生產(chǎn)系統(tǒng)的改進與優(yōu)化[J]. 選煤技術,2012(5):65-68.

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[12] 張振紅.選煤廠工程設計與施工建設管理經(jīng)驗探討[A].第十屆全國煤炭分選及加工學術研討會論文集[C]. 徐州：中國礦業(yè)大學出版社,2004:234-237.

Enlightenment of Xintian mine coal preparation plant construction project

ZHANG Zhen-hong，CHEN Chang-zhou，JI Ying-hua

(Yongcheng Coal Company,Henan Energy and Chemical Industry Group Co.,Ltd.,Yongcheng,Henan 476600,China)

By analyzing the existing problems related to production technology,equipment layout,equipment selection and installation,chute,piping and electric during Xintian mine coal preparation plant construction，as well as combined with practical situation,appropriate measures is proposed and design-related consideration is pointed out,which provides reference for the coal preparation plant construction.

coal preparation plant; production technology; equipment layout; equipment selection; chute; piping; electric

1001-3571(2015)02-0084-04

TD948.1

B

2014-08-06

10.16447/j.cnki.cpt.2015.02.024

張振紅(1968—)，男，河南省濮陽市人，教授級高級工程師，工程碩士，從事選煤廠設計、施工、生產(chǎn)技術與煤質管理等工作。

E-mail:zhzhh7766@126.com Tel：0370-5197189