王建瑩 王傳苓 劉雨苗
(1.兗州煤業(yè)股份有限公司楊村煤礦,山東 濟寧 272118;2.天津美騰科技股份有限公司,天津 300381)
楊村煤礦主要開采3、16上、17 煤,礦井核定生產能力為1.15 Mt/a[1]。目前采取厚薄煤層配采工藝,3 煤平均厚度8.12 m,16上煤平均厚度1.17 m,17 煤平均厚度1.03 m。主采煤層頂底板泥巖遇水易膨脹、軟化,砂質泥巖抗壓強度低,頂底板易混入原煤中,導致原煤中矸石含量增加,灰分增加。正常生產時+75 mm 塊原煤含矸率達60%,遇井下過斷層或構造時含矸率接近90%。手選樓原煤進入篩分車間進行75 mm 分級,篩上+75 mm 大塊經人工手選撿矸,塊煤運至原煤緩沖倉,矸石直接進入矸石倉,篩下-75 mm 末煤轉運至原煤倉。+75 mm 塊原煤最大量130 t/h,矸石含量大且比較純,大部分在200~500 mm,約有5%的500~700 mm 大塊,每班定員4 個工人,撿不及時需停車搬移大塊矸石,每個班停車時間大約20 多次,手選出的矸石量約18 萬t/a,漏選比例約10%,總共經過手選皮帶的矸石量約20 萬t/a。
TDS 智能干選是利用X 射線識別,采用高壓風噴吹執(zhí)行的新型塊原煤高效分選設備。其原理是采用X 射線智能識別煤矸,建立分析模型,通過大數據分析,對塊煤和塊矸進行數字化識別,采用陣列式噴嘴智能噴吹,將分選物料排出。其分選原理如圖1[2]。
圖1 智能干選機分選原理圖
智能干選機主要用于塊煤分選,技術已經成熟并推廣,在全國大型煤炭集團成功實現工業(yè)化應用。具有以下特點:
(1)節(jié)省初期投資,運行費用低。TDS 智能干選不需借助分選介質對煤炭進行分選,無需設置傳統(tǒng)濕法分選工藝的脫水、脫介、煤泥水處理及介質回收環(huán)節(jié),大大簡化工藝流程,具有投資低、運行費用省、建設時間短、設備少、系統(tǒng)非常簡單等特點[3]。
(2)分選精度高。智能干選已實現平均矸石帶煤率1%~3%、平均矸石排出率≥90%的工藝指標,分選精度接近淺槽分選機,高于跳汰及其他干選的傳統(tǒng)塊煤分選設備[4]。
(3)處理粒級寬。TDS 智能干選可處理300~10 mm 粒級塊原煤,分選上限為300 mm,下限為10 mm。當執(zhí)行“打煤”工藝,入料粒度可達1000 mm[5]。
(4)處理能力大。最大型號的智能干選機單套處理能力達600 t/h 以上。
(5)智能化程度高。系統(tǒng)具有自學習和故障自檢功能[6]。
(6)防爆設計。所有部件均按防爆標準設計,TDS 智能干選機已取得國家安標中心認證,可用于煤礦井下[7]。
(7)完善的除塵設計。采用新型濾筒式除塵器或濕式洗氣機,與智能干選機分體式布置,過濾精度高,除塵效率達95%以上[8]。
(8)輻射量小,防護安全可靠。外罩采用鉛板全密封屏蔽輻射,距離設備1 m 處的平均值約1 μSv/h,巡視人員一年最大輻射劑量約為0.55 mSv,小于《電離輻射防護與輻射源安全基本標準》(GB 18871-2002)中1 mSv 的公眾照射劑量限值,非常安全[9]。
楊村煤礦根據實際生產情況,選用TDS12-300型智能干選機,主要技術參數見表1。
表1 楊村礦TDS 智能干選機參數表
采用TDS 智能干選機對本廠+75 mm 塊原煤進行智能排矸分選,有個別超粒的300~700 mm大塊矸石進入系統(tǒng)時,也可以通過智能干法分選系統(tǒng)排出。
礦井原煤經除鐵后進入分級篩按75 mm 篩分后,+75 mm 大塊通過振動布料器后進入TDS 智能干選機分選,塊煤中有木頭、錨桿等雜物,且煤少矸多,執(zhí)行“打煤”工藝。分選后TDS 矸石進入限下篩進行25 mm 篩分,篩上物作為最終矸石進入矸石皮帶機運至矸石堆場,篩下碎煤進入末煤皮帶機。TDS 排矸后的塊煤進入原有塊煤皮帶機運至塊煤倉,可單獨銷售,也可破碎后通過返煤皮帶機摻入篩下末煤。原煤分級篩篩下末煤進入末煤倉。
TDS 系統(tǒng)工藝流程圖如圖2。
圖2 TDS 智能干選工藝流程圖
改造采用TDS 智能干選機代替人工手選,在現有手選樓改造。
在礦井原煤皮帶機頭新增除鐵器。在6.40 m 平面,拆除北側手選皮帶,原煤分級篩出料口后面依次布置振動布料器和TDS 智能干選機;在2.30 m平面,原末煤皮帶機上方布置一臺矸石限下篩。
高壓風利用附近的礦井壓風機房內富余的空壓機,安裝敷設壓風機房至手選樓壓風管路,為智能干選機提供干凈可靠的風源。設計在現有篩分樓外皮帶機棧橋下布置冷干機,在末煤轉載點附近布置一臺6 m3儲氣罐和一臺8 m3儲氣罐。
在現有配電室北側末煤皮帶棧橋西側貼建配電室,用于TDS 系統(tǒng)供電。
TDS12-300 智能干選機平均處理能力為100 t/h,最大可達到130 t/h。TDS 智能干選系統(tǒng)生產統(tǒng)計數據表明:分選后矸石平均帶煤率為1.30%,矸石平均排出率為95%,具體見表2。
表2 楊村煤礦TDS 智能干選系統(tǒng)生產統(tǒng)計 %
采用TDS 智能干選機分選與人工手選相比有如下效益:
(1)節(jié)省人工。采用TDS 智能干選機工藝,可節(jié)省14 名手選工人,每年節(jié)省人工成本142.8 萬元。
(1)提高塊煤質量,提高銷售價格。智能選矸系統(tǒng)塊煤含矸率控制在2%以下,塊煤售價預計提高170 元/t,每年將增加727.35 萬元效益。
大粒度塊煤處理系統(tǒng)通過技術改造后,實現機械化、自動化、智能化操作和控制,降低工人勞動強度,實現安全集約高效生產。塊煤分選采用全封閉結構,并配套完善的除塵系統(tǒng),降低分選過程中揚塵現象,為現場作業(yè)人員提供安全的作業(yè)環(huán)境,確保職工的作業(yè)安全。
采用TDS 智能干選機分選,不耗水,可節(jié)約水資源。傳統(tǒng)水洗工藝在洗選過程中產生煤泥,由于其發(fā)熱量低,粘結成團難以處理和利用,一般無法摻入產品煤,單獨銷售需長時間晾曬且價格低,通常作為廢棄物外排,污染環(huán)境。而TDS 智能干選機不產生次生煤泥,有效解決了粘濕煤泥難處理的問題,保障企業(yè)正常生產的同時也保護了周邊環(huán)境。
楊村煤礦TDS 智能干選系統(tǒng)生產實踐表明,采用TDS 智能干選機分選大粒度原煤,矸石平均帶煤率1.3%,矸石平均排出率為95%,使用效果良好。同時,將工人從惡劣的工作環(huán)境中解救出來,提高了自動化水平和管理水平,減少矸石的無效運輸,經濟效益和社會效益良好。TDS 智能干選機在楊村煤礦的成功應用,為兗礦集團其他廠礦提高智能化和管理水平提供了借鑒。