李曉英

(中煤科工集團(tuán)武漢設(shè)計(jì)研究院有限公司，湖北 武漢 430064)

隨著國家對(duì)環(huán)境保護(hù)要求的不斷提升和國內(nèi)煤炭資源品質(zhì)的逐年下降，如何實(shí)現(xiàn)既不對(duì)選煤廠煤泥水系統(tǒng)造成巨大壓力，又能實(shí)現(xiàn)煤炭的分級(jí)回收，并降低環(huán)境污染，是選煤廠提高經(jīng)濟(jì)效益的關(guān)鍵?；诿禾考s開發(fā)、綠色開采、高效轉(zhuǎn)化、清潔利用的要求，近年來原煤入選率不斷提高，煤泥水中細(xì)粒煤的高效分級(jí)、濃縮逐漸成為各選煤廠重視的處理環(huán)節(jié)[1]，且大多數(shù)選煤廠粗煤泥回收系統(tǒng)主要由煤泥分級(jí)旋流器、粗煤泥弧形篩、離心機(jī)組成。文章針對(duì)正通選煤廠煤泥“跑粗”問題，對(duì)該廠的粗煤泥回收系統(tǒng)進(jìn)行改造，可減少選煤廠煤泥量，提高精煤產(chǎn)率，從而增加了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

1 現(xiàn)狀及存在問題

1.1 現(xiàn)狀

正通選煤廠生產(chǎn)能力為5.00 Mt/a，選煤工藝為：塊煤采用淺槽重介分選機(jī)，末煤采用有壓兩產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器主再洗，粗煤泥采用干擾床分選機(jī)分選，細(xì)煤泥采用濃縮壓濾回收。粗煤泥回收系統(tǒng)由分級(jí)旋流器、干擾床分選機(jī)、粗煤泥弧形篩、煤泥離心機(jī)組成，由于精煤灰分滿足需要，干擾床分選機(jī)未投入使用。生產(chǎn)中洗選系統(tǒng)脫泥篩篩下煤泥水、煤泥離心機(jī)離心液匯集進(jìn)入煤泥水桶，桶內(nèi)煤泥水經(jīng)泵打入水力分級(jí)旋流器中進(jìn)行分級(jí)，細(xì)顆粒的溢流經(jīng)煤泥緩沖箱進(jìn)入濃縮池，粗顆粒的底流由粗煤泥弧形篩初步脫水，再經(jīng)煤泥離心機(jī)脫水后摻入精煤，粗煤泥弧形篩篩下水經(jīng)煤泥緩沖箱進(jìn)入濃縮池，煤泥離心機(jī)離心液返回煤泥水桶。粗煤泥回收系統(tǒng)工藝設(shè)備流程如圖1所示。

圖1 粗煤泥回收系統(tǒng)設(shè)備流程

正通選煤廠在日常運(yùn)行監(jiān)測(cè)中發(fā)現(xiàn)，壓濾煤泥中>0.25 mm粒級(jí)的煤泥含量連續(xù)多次超過20%，存在明顯“跑粗”現(xiàn)象。分析該廠煤泥水處理工藝流程，濃縮機(jī)的入料主要是由分級(jí)旋流器溢流和粗煤泥弧形篩篩下水組成。為了查明“跑粗”來源，該廠對(duì)分級(jí)旋流器的入料、溢流、底流及粗煤泥弧形篩的篩下水進(jìn)行了取樣，通過小篩分試驗(yàn)，分析了其粒度組成，結(jié)果見表1—表3。

由表1—表3可以看出：壓濾煤泥中>0.25 mm粒級(jí)的粗煤泥含量為24.31%，分級(jí)旋流器溢流中>0.25 mm粒級(jí)的粗煤泥含量為24.16%，粗煤泥弧形篩篩下水中>0.25 mm粒級(jí)的粗煤泥含量為19.87%?？梢?，分級(jí)旋流器的溢流及粗煤泥弧形篩的篩下水中均存在“跑粗”情況。需要說明的是，由于分級(jí)旋流器溢流及粗煤泥弧形篩篩下水“跑粗”與各粒級(jí)的灰分組成關(guān)聯(lián)性不大，因此這里重點(diǎn)進(jìn)行了粒度分析，未進(jìn)行灰分分析。

表1 壓濾煤泥粒度組成

表2 分級(jí)旋流器入料及產(chǎn)品粒度組成

表3 粗煤泥弧形篩篩下水粒度組成

1.2 存在問題

分析該廠“跑粗”原因，主要有以下幾個(gè)方面：

(1)分級(jí)旋流器入料濃度過高(現(xiàn)場(chǎng)檢查濃度達(dá)到147 g/L)，明顯超過其最佳入料濃度(最佳入料濃度為100 g/L左右)，導(dǎo)致分級(jí)旋流器在運(yùn)行過程中分級(jí)精度和分級(jí)效率偏低。

(2)分級(jí)旋流器入料壓力無法保證，由于壓力表安裝在煤泥分級(jí)旋流器組(型號(hào)NZX 710×6)總管道上，現(xiàn)場(chǎng)壓力表所測(cè)壓力并非每一臺(tái)分級(jí)旋流器的實(shí)際入料壓力，因此現(xiàn)場(chǎng)無法精確調(diào)節(jié)每一個(gè)分級(jí)旋流器的入料閥門開度，從而無法保證每一臺(tái)分級(jí)旋流器在最佳入料壓力條件下工作。

(3)分級(jí)旋流器底流口磨損。隨著長時(shí)間運(yùn)行，分級(jí)旋流器底流口磨損后直徑的增大，導(dǎo)致溢流中粗顆粒含量增加，底流中夾細(xì)，細(xì)顆粒含量增加。

(4)分級(jí)旋流器入料不穩(wěn)定。煤泥水桶在運(yùn)行時(shí)液位較低，經(jīng)常發(fā)生“喝空”現(xiàn)象，導(dǎo)致分級(jí)旋流器入料不穩(wěn)定，經(jīng)常斷續(xù)運(yùn)行，運(yùn)行工況不佳。在工況不穩(wěn)定的情況下，分級(jí)旋流器的正常分級(jí)效果大大折扣。

(5)粗煤泥弧形篩磨損嚴(yán)重。現(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)，粗煤泥弧形篩磨損較重，個(gè)別區(qū)域發(fā)現(xiàn)篩孔破損或篩孔變大的現(xiàn)象。

2 改造方案

根據(jù)上述分析，若要解決該廠煤泥“跑粗”問題，需從分級(jí)旋流器組和粗煤泥弧形篩兩方面著手，分析制定技術(shù)方案。

(1)分級(jí)旋流器入料濃度調(diào)節(jié)。正常情況下，對(duì)于低濃度入料，分級(jí)旋流器的分級(jí)效果較好，而對(duì)于高濃度入料，分級(jí)旋流器的分級(jí)效果相對(duì)較差。為了提高分級(jí)旋流器對(duì)高濃度入料分級(jí)效率，需要適當(dāng)減小干涉沉降的影響，當(dāng)分級(jí)旋流器結(jié)構(gòu)固定以及入料粒度不變時(shí)，可以調(diào)整入料口壓力和給礦濃度[2-5]。為了使分級(jí)旋流器在相對(duì)合理的入料濃度區(qū)間工作，在分級(jí)旋流器的入料桶增設(shè)了自動(dòng)補(bǔ)水系統(tǒng)，通過在分級(jí)旋流器入料管道上安裝濃度計(jì)，在煤泥桶上安裝液位計(jì)，分別檢測(cè)分級(jí)旋流器組入料濃度和煤泥水桶液位信號(hào)，來控制補(bǔ)水閥門的開度，進(jìn)而將煤泥水桶內(nèi)煤泥水的濃度稀釋至合理范圍，并保持煤泥水桶內(nèi)液位的穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)了分級(jí)旋流器的最佳入料濃度。

(2)分級(jí)旋流器入料壓力的精確測(cè)量。為了實(shí)現(xiàn)分級(jí)旋流器入料壓力的精確測(cè)量和控制，現(xiàn)場(chǎng)對(duì)旋流器組入料分配閥進(jìn)行了智能控制改造，通過在各分級(jí)旋流器入料管道上安裝高精度壓力變送器，根據(jù)各旋流器的壓力變送器反饋的壓力信號(hào)，控制入料分配閥門的開度，使各臺(tái)分級(jí)旋流器入料壓力始終處于最佳工作狀態(tài)。

(3)加強(qiáng)分級(jí)旋流器底流口管理。隨著分級(jí)旋流器底流口直徑的增大，溢流中粗顆粒含量增加，底流中細(xì)顆粒含量增加，進(jìn)入濃縮機(jī)和煤泥水桶的流量存在“底流夾細(xì)”問題[1,6-8]。因此需定期觀察旋流器底流物料形態(tài)，并測(cè)量底流口尺寸，使旋流器底流口磨損程度在合理范圍內(nèi)。

(4)優(yōu)化粗煤泥弧形篩篩下水處理工藝。根據(jù)粗煤泥弧形篩篩下水流量和煤泥桶液位情況，對(duì)粗煤泥弧形篩篩下水走向進(jìn)行優(yōu)化改造，在粗煤泥弧形篩篩下水進(jìn)入濃縮機(jī)的管道上增加進(jìn)入煤泥水桶的管道，并設(shè)置開度可控的閥門精確控制進(jìn)入濃縮機(jī)和煤泥水桶的流量，使粗煤泥弧形篩篩下水可部分或全部進(jìn)入煤泥水桶，進(jìn)一步回收篩下水中的部分粗顆粒，同時(shí)也可以作為煤泥桶補(bǔ)加水，進(jìn)一步降低煤泥桶內(nèi)煤泥水濃度。

(5)加強(qiáng)粗煤泥弧形篩篩板的運(yùn)行管理，確保合理的篩縫尺寸。粗煤泥弧形篩篩縫為0.5 mm，其理論透篩粒度上限為0.25 mm，但受篩分錯(cuò)配物、篩板加工精度及篩縫磨損影響，實(shí)際生產(chǎn)中篩下水中會(huì)有部分>0.25 mm粒級(jí)的物料進(jìn)入濃縮系統(tǒng)。為此關(guān)閉了部分分級(jí)旋流器溢流閥減小溢流，增加底流，從而減少了溢流跑粗[9-13]，但這種方法易造成粗煤泥弧形篩入料量增大，使粗煤泥弧形篩磨損變快，竄料嚴(yán)重，影響脫水效果，導(dǎo)致粗煤泥水分過高，進(jìn)而影響產(chǎn)品整體水分。因此需嚴(yán)格執(zhí)行篩縫管控制度，發(fā)現(xiàn)破損及時(shí)更換粗煤泥弧形篩的篩板。

3 改造效果及效益分析

3.1 改造效果

正通選煤廠通過優(yōu)化粗煤泥弧形篩篩下水走向，二次回收粗煤泥篩下水中的部分粗顆粒；加強(qiáng)弧形篩的篩孔管控，減少粗粒物料進(jìn)入細(xì)煤泥；調(diào)整分級(jí)旋流器的入料濃度、壓力，保持分級(jí)旋流器工作的穩(wěn)定持續(xù)；加強(qiáng)旋流器底流口管理，充分減少旋流器溢流的“跑粗”現(xiàn)象，逐步降低了進(jìn)入煤泥濃縮機(jī)中粗顆粒煤泥含量。改造后粗煤泥回收系統(tǒng)設(shè)備流程如圖2所示，改造后壓濾煤泥粒度組成見表4。

圖2 改造后粗煤泥回收系統(tǒng)設(shè)備流程

由表4可以看出，壓濾煤泥中>0.25 mm粒級(jí)粗粒物料累計(jì)產(chǎn)率降低到4.36%。改造后，進(jìn)入煤泥濃縮機(jī)的粗煤泥含量明顯降低，現(xiàn)場(chǎng)煤泥“跑粗”現(xiàn)象得到了明顯的控制和改善。

表4 改造后壓濾煤泥粒度粒度組成

3.2 效益分析

本次改造主要設(shè)備和材料投入情況見表5。

表5 主要設(shè)備和材料投入情況

由表5可以看出，本次改造增加了旋流器入料控制閥、弧形篩篩下水控制閥、煤泥水濃度計(jì)、智能壓力變送器、旋流器底流口、入料管及配套的動(dòng)力通信電纜和智能控制軟件，共計(jì)投入改造成本約62萬元。

該廠回收的粗煤泥摻入精煤(價(jià)格為510元/t)，減少了壓濾煤泥(占銷量的14.28%，其中污水處理站的比例為2%，價(jià)格為110元/t)產(chǎn)量，按照商品煤產(chǎn)量300萬t，進(jìn)入濃縮機(jī)的粗煤泥含量按5%計(jì)算，細(xì)煤泥將減少：300×(14.28-2)%×(24.31-4.36)%=7.35萬t/a，精煤量增加7.35萬t/a，年增收約7.35×510-7.35×110=2 940萬元，扣除改造費(fèi)用(約62萬元)，因此正通選煤廠通過濃縮機(jī)入料截粗改造可取得良好的經(jīng)濟(jì)效益。

4 結(jié)語

正通選煤廠通過對(duì)分級(jí)旋流器的入料濃度、入料壓力進(jìn)行智能調(diào)節(jié)，使得分級(jí)旋流器達(dá)到最佳運(yùn)行狀態(tài)，并將粗煤泥弧形篩篩下水通過分級(jí)旋流器“截粗”，減少煤泥“跑粗”，最大限度地回收粗煤泥摻入產(chǎn)品，提高了精煤產(chǎn)率，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。此次改造可為不同類選煤廠粗煤泥回收系統(tǒng)改造提供良好借鑒。