郭永峰，史靈杰，賈惠婷

（中煤平朔集團(tuán)有限公司 設(shè)計(jì)研究中心，山西 朔州 036006）

選礦工程

選煤廠脫粉改造優(yōu)化設(shè)計(jì)

郭永峰，史靈杰，賈惠婷

（中煤平朔集團(tuán)有限公司 設(shè)計(jì)研究中心，山西 朔州 036006）

針對(duì)安太堡選煤廠塊末煤分選系統(tǒng)入料比例失調(diào)，導(dǎo)致煤泥量大的問(wèn)題，必須要對(duì)原煤篩分工藝進(jìn)行改造。提出原煤脫粉工藝,不僅能提高分選系統(tǒng)的分選精度，降低煤泥產(chǎn)品對(duì)動(dòng)力煤產(chǎn)品質(zhì)量的影響，而且能解決選煤廠現(xiàn)有系統(tǒng)存在的問(wèn)題，降低選煤廠的生產(chǎn)運(yùn)行成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。

脫粉；篩分效率；煤泥；發(fā)熱量

隨著煤炭行業(yè)虧不斷下降，庫(kù)存居高不下，企業(yè)銷(xiāo)售越來(lái)越困難，全國(guó)重點(diǎn)煤炭企業(yè)已有80%以上虧損。在如此嚴(yán)峻的形式下，企業(yè)如何內(nèi)部挖掘潛力、降本增效，成為影響企業(yè)生存的重要因素。

1 選煤廠現(xiàn)狀

安太堡選煤廠為特大型動(dòng)力煤選煤廠，選煤廠年處理能20.00 Mt，入洗原煤來(lái)自安太堡露天煤礦，選煤廠產(chǎn)品為優(yōu)質(zhì)動(dòng)力煤，供國(guó)內(nèi)外各大電廠。

安太堡選煤廠主廠房現(xiàn)有分選工藝為13～150 mm塊煤采用重介淺槽分選機(jī)主再選，0.5～13 mm末煤采用重介旋流器主再選，-0.5 mm煤泥不分選直接回收。粗煤泥采用“分級(jí)旋流器+弧形篩+煤泥離心機(jī)”的聯(lián)合回收工藝；細(xì)煤泥采用“濃縮機(jī)+加壓過(guò)濾機(jī)”的聯(lián)合回收工藝。

主廠房?jī)?nèi)布置有配置相同而又彼此獨(dú)立的4套塊、末煤分選系統(tǒng)，每套塊、末煤分選系統(tǒng)均可獨(dú)立運(yùn)行，同時(shí)末煤可分選，也可旁路，即末煤分選系統(tǒng)可運(yùn)行，也可不運(yùn)行，系統(tǒng)切換靈活、簡(jiǎn)單。

2 選煤廠目前存在的問(wèn)題及改造的必要性

目前動(dòng)力煤選煤廠洗選工藝中的塊煤和末煤分選，甚至已經(jīng)固定化、模塊化，不管是分選精度還是材料損耗，在煤質(zhì)相似的情況下，差別不大，而煤泥的處理則是困擾當(dāng)前洗選提質(zhì)的關(guān)鍵因素。煤泥處理后大多需要摻入混煤或精煤產(chǎn)品后，因水分升高，發(fā)熱量提高不明顯，卻大幅增加了煤泥處理設(shè)備能耗。尤其是冬季，由于大量煤泥的摻入，導(dǎo)致產(chǎn)品水分較高，經(jīng)常發(fā)生動(dòng)車(chē)皮的現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了生產(chǎn)及銷(xiāo)售。從整體經(jīng)濟(jì)效益分析，在當(dāng)前一段時(shí)間內(nèi)，對(duì)于動(dòng)力煤選煤廠，煤泥減量的選擇優(yōu)于煤泥提質(zhì)。由于安太堡選煤廠主廠房?jī)?nèi)原煤分級(jí)篩選用2461圓振動(dòng)篩，13 mm分機(jī)時(shí)分級(jí)效率較低。目前為了提高原煤分級(jí)效率，保證重介淺槽分選系統(tǒng)的正常生產(chǎn)，現(xiàn)廠房?jī)?nèi)原煤分級(jí)篩部分篩孔調(diào)至20 mm左右。導(dǎo)致塊末煤分選系統(tǒng)入料比例失調(diào)，末煤分選系統(tǒng)入選量增加，為保證末煤分選系統(tǒng)正常生產(chǎn)，系統(tǒng)總處理能力下降，生產(chǎn)成本上升。

鑒于選煤工藝及設(shè)備的發(fā)展，針對(duì)減少煤泥入選，越來(lái)越多的動(dòng)力煤選煤廠采用脫粉工藝，將-3 mm以下的末原煤篩分后不入選直接摻入最終產(chǎn)品中。安太堡選煤廠采用脫粉入洗工藝具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1）可避免粉煤進(jìn)入洗選系統(tǒng)浸水、泥化產(chǎn)生更多的細(xì)煤泥，減少系統(tǒng)中的總煤泥量，一方面降低了懸浮液的濃度和粘度，穩(wěn)定懸浮液的密度，提高了分選設(shè)備的分選精度；另一方面減少了介質(zhì)分流，降低了磁選機(jī)負(fù)荷及選煤廠介耗，降低生產(chǎn)成本。

2）能減少煤泥量，避免產(chǎn)品摻配導(dǎo)致的動(dòng)力煤產(chǎn)品質(zhì)量波動(dòng)。

3）減少末煤系統(tǒng)入洗量，降低煤泥水系統(tǒng)的負(fù)荷，降低生產(chǎn)成本。

4）篩分出的粉煤可直接作為產(chǎn)品，增加了產(chǎn)品產(chǎn)量，增加了選煤廠的銷(xiāo)售收入。

綜上所述，脫粉入洗不僅能提高分選系統(tǒng)的分選精度，降低煤泥產(chǎn)品對(duì)動(dòng)力煤產(chǎn)品質(zhì)量的影響，而且能解決選煤廠現(xiàn)有系統(tǒng)存在的問(wèn)題，降低選煤廠的生產(chǎn)運(yùn)行成本，提高選煤廠經(jīng)濟(jì)效益。

3 選煤廠脫粉選型及篩分煤質(zhì)分析

3.1 脫粉設(shè)備選型

目前常用的脫粉設(shè)備有弛張篩、高幅篩、交叉篩。以下對(duì)各種設(shè)備進(jìn)行比較。

1）弛張篩。弛張篩篩網(wǎng)由可以伸縮的聚氨脂橡膠材料制成，在工作時(shí)，篩網(wǎng)通過(guò)交替拉緊和松弛，使物料產(chǎn)生前進(jìn)的彈跳運(yùn)動(dòng)，完成篩分過(guò)程。但現(xiàn)場(chǎng)使用中維護(hù)費(fèi)用較高，潮濕物料易堵塞，對(duì)篩分效率影響較大。

2）交叉篩。交叉篩由多組同向轉(zhuǎn)動(dòng)的篩軸組成，篩軸上裝有若干篩片，相鄰篩軸上的篩片相互交叉組成篩孔，小于篩孔的物料運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中透篩，大于篩孔的塊料在篩片上滾動(dòng)從出料口排除。由于交叉篩篩片相互交錯(cuò)，運(yùn)行時(shí)篩片間為手搓式運(yùn)動(dòng)，并且在篩片下方布置有刮泥板刮除篩片殘存物料，故交叉篩具有不粘，不堵，不卡，效率高，可靠性高，處理量大等特點(diǎn)。

交叉篩比弛張篩、高幅篩運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用低體現(xiàn)在篩板的更換上。弛張篩、高幅篩篩板為彈性篩板，并且平朔安太堡露天煤礦選煤廠入選原煤粒度上限為150 mm，篩板的磨損較嚴(yán)重。每年需更換2套篩板，每年僅更換篩板的成本約為240萬(wàn)元。而交叉篩篩片為耐磨材質(zhì)，且篩子不振動(dòng)，物料在篩面上為波浪運(yùn)動(dòng)，運(yùn)行平穩(wěn)，對(duì)篩片磨損較小。交叉篩1套篩板能使用2～3年，1套篩板價(jià)格約20萬(wàn)元，運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用較低。常用脫粉設(shè)備比較見(jiàn)表1。

表1 常用脫粉設(shè)備比較

綜上所述，選用篩分效率更高的交叉篩較為合理。

3.2 篩分煤質(zhì)分析

由石家莊功倍重型機(jī)械有限公司生產(chǎn)的CRS1818交叉篩試驗(yàn)機(jī)設(shè)備，于2016年4月在安家?guī)X區(qū)域進(jìn)行篩分試驗(yàn)。測(cè)試交叉篩設(shè)備在實(shí)際工況下的篩分效率以及各粒度灰分、硫分、熱值等性能指標(biāo)見(jiàn)表2、表3。

表2 篩分效率

篩分資料分析：①毛煤灰分為33.26%，屬中高灰分煤，發(fā)熱量18 550 kJ/kg；②主導(dǎo)粒度級(jí)為13～25 mm粒級(jí)，占本級(jí)產(chǎn)率14.4%，灰分31.34%，發(fā)熱量 18 176 kJ/kg；③ -3 mm粒級(jí)占本級(jí)產(chǎn)率36.48%，灰分26.37%，灰分低于原煤灰分，說(shuō)明 -3 mm末煤不分選就能滿足產(chǎn)品要求；④-0.5 mm級(jí)的原生煤泥含量為8.12%，灰分比原煤灰分低，為23.64%，說(shuō)明細(xì)粒煤中高灰分物含量不多。

表3 性能指標(biāo)

4 經(jīng)濟(jì)效益測(cè)算

選煤廠改造后盈利的渠道有以下幾種：

1）增加了產(chǎn)品煤的產(chǎn)量，凈增加年收入5 040.44萬(wàn)元，銷(xiāo)售收入對(duì)比見(jiàn)表4。

表4 銷(xiāo)售收入對(duì)比

2）粉煤不分選，選煤廠煤泥量降低，由原來(lái)的10.89%可降至4.05%，每年煤泥產(chǎn)量由217.80萬(wàn)t減少至81.0萬(wàn)t，每年煤泥減少136.80萬(wàn)t。選煤廠加壓過(guò)濾機(jī)的外包費(fèi)用相應(yīng)降低。根據(jù)現(xiàn)有運(yùn)營(yíng)情況，煤泥外包費(fèi)用為6.69元/t，則每年節(jié)約的外包費(fèi)用為915.19萬(wàn)元。

3）每年煤泥產(chǎn)量減少136.80萬(wàn)t。噸煤泥藥劑成本約為0.60元/t，每年節(jié)約藥劑成本為82.08萬(wàn)元。

4）粉煤不分選，選煤廠原煤入洗量降低，每年減少439.19萬(wàn)t。根據(jù)2013年煤炭洗選中心分廠成本組成簡(jiǎn)表?，F(xiàn)有工藝按噸煤介耗為0.88 kg/t，噸介質(zhì)的價(jià)格為700元/t，則每年節(jié)約的費(fèi)用為270.53萬(wàn)元。

以上幾項(xiàng)合計(jì)為年盈利6 308.24萬(wàn)元。

5 選煤廠改造方案

安太堡選煤廠主廠房?jī)?nèi)設(shè)有4套塊末煤分選系統(tǒng)，下面針對(duì)塊末煤分選系統(tǒng)的改造進(jìn)行說(shuō)明。

5.1 塊煤分選系統(tǒng)

1）方案1。本次設(shè)計(jì)將8臺(tái)原煤分級(jí)篩2.4 m ×6.1 m型圓振動(dòng)篩改為8臺(tái)2425型交叉篩，篩縫3 mm，脫除原煤中的粉煤；將8臺(tái)原煤脫泥篩2.4 m ×4.8 m型直線篩改為8臺(tái)2423型交叉篩，篩縫13 mm，作為原煤分級(jí)和入淺槽前潤(rùn)濕，改善淺槽的分選效果。同時(shí)改造原煤分級(jí)篩入料溜槽及篩下、篩前溜槽，原煤脫泥篩篩前、篩下溜槽。原煤分級(jí)篩和原煤脫泥篩下增加局部雙層刮板輸送機(jī)，收集脫除的粉煤和末煤。

2）方案2。本次設(shè)計(jì)將8臺(tái)原煤分級(jí)篩2.4 m ×6.1 m型圓振動(dòng)篩和8臺(tái)原煤脫泥篩2.4 m×4.8 m型直線篩改為8臺(tái)3036型交叉篩，前段篩孔為3 mm，后段篩孔為13 mm，同時(shí)改造原煤分級(jí)篩入料溜槽及篩下、篩前溜槽。在原煤分級(jí)篩前加固定篩，使塊煤入淺槽前提前潤(rùn)濕，改善分選效果。篩下溜槽分別收集0～3 mm和3～13 mm物料，增加局部雙層刮板輸送機(jī)，收集脫除的粉煤和末煤。

通過(guò)刮板輸送機(jī)配煤，可以實(shí)現(xiàn)以下2種生產(chǎn)方式：

1）3～13 mm末原煤進(jìn)入末煤脫泥篩，脫完泥后進(jìn)入末煤系統(tǒng)分選，0～3 mm粉煤不分選入洗混煤帶式輸送機(jī)。

2）3～13 mm末原煤和0～3 mm粉原煤全部進(jìn)入末煤脫泥篩，脫完泥后進(jìn)入末煤系統(tǒng)分選。

5.2 末煤分選系統(tǒng)

本次設(shè)計(jì)對(duì)原煤進(jìn)行脫粉后，當(dāng)采用生產(chǎn)方式一時(shí)，末煤分選系統(tǒng)原煤入選量減少，開(kāi)2套塊煤系統(tǒng)時(shí)，開(kāi)1套末煤系統(tǒng)即能滿足生產(chǎn)需要。因此，將末煤脫泥篩入料管路改造，在保留原有生產(chǎn)方式的基礎(chǔ)上，增加2套塊煤系統(tǒng)對(duì)1套末煤系統(tǒng)的生產(chǎn)管路。

5.3 方案比選

方案1在現(xiàn)有篩子位置更換新篩子，土建工程量少；與方案2比較，篩子軸數(shù)多，篩子功率增加；方案2每套系統(tǒng)將現(xiàn)有的2臺(tái)篩子更換為1臺(tái)篩子；與方案1比較，篩子軸數(shù)少，功率小，但相比現(xiàn)有的篩子，新更換的篩子長(zhǎng)度增加，需改造廠房土建梁，相比方案1，土建工程量大。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，推薦設(shè)計(jì)方案1。

6 結(jié)語(yǔ)

該工藝具有簡(jiǎn)單合理，投資較少，生產(chǎn)成本較低，建設(shè)工期短、見(jiàn)效快等優(yōu)點(diǎn)。與現(xiàn)有工藝相比，經(jīng)濟(jì)效益顯著，并且解決了目前選煤廠13 mm分級(jí)效率低和煤泥含量大的問(wèn)題，建議盡快立項(xiàng)建設(shè)，盡早發(fā)揮效益。

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【責(zé)任編輯：陳 毓】

Coal powder elimination transformation optimization design in coal preparation plant

GUO Yongfeng,SHI Lingjie,JIA Huiting
(China Coal Pingshuo Group Co.,Ltd.,Shuozhou 036006,China)

Concerning the problem of large amount of coal slime caused by ingredient disproportionate ratio in Antaibao coal preparation plant slack coal separation system,it's necessary to reform raw coal screening technology.The article puts forward the raw coal powder elimination technology,which can not only improve the separation accuracy of sorting system,reduce the influence of slime product on steam coal product quality,but also solve the existing problems of current system of coal preparation plant, reduce the operation cost of coal preparation plant,and improve economic performance.

coal powder elimination;screening efficiency;coal slime;calorific value

TD921+.3

B

1671-9816（2017）04-0033-04

10.13235/j.cnki.ltcm.2017.04.010

郭永峰，史靈杰，賈惠婷.選煤廠脫粉改造優(yōu)化設(shè)計(jì)［J］.露天采礦技術(shù)，2017，32（4）：33-35.

2016-12-21

郭永峰（1982—），男，山西朔州人，工程師，工學(xué)學(xué)士，2007年畢業(yè)于河南科技學(xué)院信息工程專(zhuān)業(yè)，現(xiàn)就職于中煤平朔集團(tuán)公司設(shè)計(jì)研究中心。