索永建，曹國慶

(1.中煤科工集團 北京華宇工程有限公司，河南 平頂山467002；2.國家能源集團 神東煤炭集團分公司，陜西 榆林719315)

東灘煤礦選煤廠是與東灘煤礦配套建設(shè)的礦井型選煤廠，1993年12月建成投產(chǎn)[1]；經(jīng)過后期擴能改造后，原煤處理能力達到7.50 Mt/a。原選煤工藝為：原煤經(jīng)50 mm預(yù)先分級后，>50 mm粒級物料采用斜輪重介質(zhì)分選機分選，50～0 mm粒級物料采用跳汰機分選，煤泥水經(jīng)兩段濃縮后，粗煤泥采用離心脫水機回收，細煤泥采用壓濾機回收[2]，實現(xiàn)洗水一級閉路循環(huán)。為了滿足選煤生產(chǎn)需要，2008年該選煤廠新增一套處理能力為5.00 Mt/a的無壓三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器分選系統(tǒng)；2014年根據(jù)集團公司統(tǒng)一部署，該選煤廠進行了“全入選，全重介，全分選”技術(shù)改造，改造后的選煤工藝趨于完善。入選原煤屬于弱變質(zhì)氣煤，具有低硫、低灰、高發(fā)熱量特點，可生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)動力煤和煉焦配煤。主要產(chǎn)品為動力煤、精塊煤、混煤等。

該選煤廠原煤準備系統(tǒng)承擔(dān)著入選原煤預(yù)先分級和排除大塊矸石的任務(wù)，與礦井原煤生產(chǎn)系統(tǒng)和運輸系統(tǒng)實現(xiàn)無縫連接。與原煤洗選系統(tǒng)相比，自投產(chǎn)以來，原煤準備系統(tǒng)未曾進行過升級改造。由于原煤破碎機破碎效果差，存在人工選矸可靠性差等問題，嚴重影響重介系統(tǒng)的分選效果[3]。因此，該選煤廠急需提高原煤準備系統(tǒng)機械化、自動化水平，徹底取消手選矸石環(huán)節(jié)，提高工作效率和企業(yè)經(jīng)濟效益[4]。

1 存在問題

原煤經(jīng)主井提升到地面后進行分級作業(yè)，>260 mm粒級物料落地，由揀選車間工人分選出大塊煤和矸石，大塊煤采用人工破碎后由裝載機運輸給103帶式輸送機，然后進入分選系統(tǒng)；<260 mm粒級物料采用105、106香蕉篩分級，<50 mm粒級物料經(jīng)轉(zhuǎn)載運輸后進原煤倉或分選系統(tǒng)；260～50 mm粒級物料進入107、108手選皮帶，由揀選車間工人選出大塊矸石，然后通過801帶式輸送機進入矸石倉，其他物料進入重介系統(tǒng)分選。原煤準備系統(tǒng)工藝流程如圖1所示。

圖1 原煤準備系統(tǒng)工藝流程

由于礦井開采環(huán)境復(fù)雜，部分毛煤未經(jīng)破碎直接進入分選系統(tǒng)，加上原煤破碎機磨損嚴重，破碎效果變差，維修、停用時間增加，導(dǎo)致原煤中的超粒物料得不到有效處理[5]。超粒物料進入重介系統(tǒng)后，造成斜輪重介質(zhì)分選機分選效果差，且處理能力不能滿足生產(chǎn)要求，進而影響礦井正常生產(chǎn)[6]。為了保證礦井正常生產(chǎn)，人工選矸不僅不能撤除，有時還需增加選矸人員數(shù)量。而人工選矸的可靠性差，經(jīng)常出現(xiàn)揀選不及時的問題，致使重介系統(tǒng)不能正常工作，進而影響礦井正常生產(chǎn)。

2 改造方案

為了解決原煤準備系統(tǒng)存在的問題，經(jīng)過多方研究，結(jié)合現(xiàn)場實際情況，對原煤準備系統(tǒng)進行改造。根據(jù)廠區(qū)建筑布置，選擇合理位置，新建一座篩分破碎樓，將101、102帶式輸送機延長，礦井來煤經(jīng)101、102帶式輸送機進入新增的1012、1022圓振動篩。原煤經(jīng)這兩臺篩機處理后，篩上物(>200 mm粒級物料)進入新增的1013、1023破碎機，被破碎到<200 mm后與篩下物一起運至新增的1014、1024帶式輸送機，再轉(zhuǎn)載給103帶式輸送機，由其運至原煤分級篩，200～50 mm粒級物料經(jīng)帶式輸送機運至塊煤斜輪分選系統(tǒng)分選，<50 mm粒級物料經(jīng)帶式輸送機運至原煤倉儲存，進行后續(xù)分選處理。改造后的原煤準備系統(tǒng)工藝流程如圖2所示。

圖2 改造后的原煤準備系統(tǒng)工藝流程Fig.2 Basic flowsheet of renovated raw coal pretreatment system

3 改造效果

2018年1月，該選煤廠原煤準備系統(tǒng)改造完成，至今運轉(zhuǎn)良好，完全滿足選煤生產(chǎn)要求。在生產(chǎn)系統(tǒng)運行正常的情況下，該選煤廠技術(shù)人員對圓振動篩的篩分效果進行了多次檢測，并記錄了檢測結(jié)果。礦井來煤的粒度組成見表1，篩上物、篩下物的粒度-灰分曲線如圖3、圖4所示。

圖3 篩上物的粒度-灰分曲線

圖4 篩下物的粒度-灰分曲線

粒級/mm質(zhì)量/kg產(chǎn)率灰分分級粒度篩上累計灰分累計>20032.504.7288.25200.04.7288.25200～10045.406.5945.23100.011.3163.18100～50109.4015.8936.7650.027.2047.7550～25119.5017.3534.3225.044.5542.5225～2045.006.5330.8220.051.0941.0220～1363.709.2531.7213.060.3439.6013～6119.9017.4126.836.077.7536.746～359.408.6324.963.086.3835.563～154.907.9722.661.094.3534.471～0.525.203.6619.540.598.0133.91<0.513.701.9923.130.0100.0033.70合計688.60100.0033.70

依據(jù)下列計算式計算該篩機的篩分效率E[7]，

式中:α為入料中小于篩孔尺寸的物料含量；θ為篩上物中小于篩孔尺寸的物料含量；β為篩下物中小于篩孔尺寸的物料含量。

結(jié)合相關(guān)數(shù)據(jù)可計算出E=99.93%，滿足振動篩篩分效率在90%以上的要求，也完全能夠滿足現(xiàn)場生產(chǎn)需求。

4 效益分析

(1)年折舊和維護費用計算(采用年限平均折舊法)[8]。土建工程投資229.96萬元，按30 a折舊計算，年折舊費用為7.70萬元。機電設(shè)備安裝及其他費用投資769.96萬元，按10 a折舊計算，年折舊費用約為77萬元。建構(gòu)筑物及設(shè)備年維護費用為10萬元。故總的年折舊和維護費用約為94.70萬元。

(2)直接運行費用計算。新增設(shè)備運行負荷約為682.80 kW，按每年工作330 d、每天工作16 h[9-10]、電價0.50元/(kW·h)計算，每年的運行費用為180.26萬元。

(3)增加效益。在對原煤準備系統(tǒng)改造后，手工選矸環(huán)節(jié)被取消，可以節(jié)省作業(yè)人員55名。按人均成本6萬元/a計算，每年可以減少人工成本330萬元。礦井煤炭提升量約增加5.40 t/h，以2016年全年混煤平均銷售價格350.02元/t計算，扣除噸煤成本230元后，每年可以增效339萬元。

綜合分析，該選煤廠原煤準備改造后，每年可以產(chǎn)生395.60萬元的經(jīng)濟效益。

5 結(jié)語

該選煤廠原煤準備系統(tǒng)改造后，不但原煤中存在超粒的問題得到徹底解決，而且生產(chǎn)系統(tǒng)的可靠性提高，節(jié)省了大量人工成本，降低了生產(chǎn)管理難度，并消除了諸如疏通卡堵帶來的人身和設(shè)備安全隱患。該改造項目的成功運行，有力地響應(yīng)了集團公司的“以人為本，建設(shè)和諧兗礦，促進礦區(qū)和諧發(fā)展”號召。