保德選煤廠南部區(qū)煤泥水系統(tǒng)系列優(yōu)化方案的設(shè)計(jì)與實(shí)施

陳銳++呂文韜

摘 要：針對(duì)保德選煤廠南部區(qū)原煤泥水處理系統(tǒng)所存在的諸多問題，經(jīng)分析、論證，采取了5項(xiàng)系列改進(jìn)措施，包括助濾劑添加、螺旋矸石預(yù)先脫水、煤泥水雙檢測系統(tǒng)應(yīng)用、脫泥脫介篩篩板改造、截粗弧形篩原煤單系統(tǒng)全入洗改造等，并逐步實(shí)施，實(shí)施完成后取得了較好的效果，煤泥水處理系統(tǒng)壓力得以降低，煤泥水處理設(shè)備工況得以改善，煤泥水分得以降低，選煤廠入洗量和煤質(zhì)指標(biāo)也得以保證。

關(guān)鍵詞：煤泥水 優(yōu)化 方案 實(shí)施 助濾劑

中圖分類號(hào)：TD94 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）09（b）-0074-02

在整個(gè)煤炭洗選加工領(lǐng)域，一直以來煤泥水系統(tǒng)都是影響選煤廠正常生產(chǎn)的最主要環(huán)節(jié)之一[1]，煤泥水系統(tǒng)運(yùn)行的好壞，是評(píng)價(jià)一個(gè)選煤廠管理和技術(shù)水平的最主要因素[2]。隨著國家環(huán)保政策的不斷加強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)煤泥水系統(tǒng)的一級(jí)閉路循環(huán)和清水洗煤就成了每個(gè)選煤廠的主要工作目標(biāo)[3、4]，如何在煤泥水系統(tǒng)允許的情況下，入洗更多的煤，洗出更合格的產(chǎn)品，從而為企業(yè)創(chuàng)造更多的效益，也成為選煤廠本身存在的意義所在。[5]

1 保德選煤廠煤泥水系統(tǒng)所存在的問題

保德選煤廠南部區(qū)于2004年建成投產(chǎn)[6]，至今已有10年，因10年來原煤煤質(zhì)不斷惡化，煤泥量不斷增加，導(dǎo)致現(xiàn)有的煤泥水系統(tǒng)處理能力難以滿足生產(chǎn)需要，成為南部區(qū)生產(chǎn)中的瓶頸所在，制約了南部區(qū)的生產(chǎn)。進(jìn)行系列改造優(yōu)化前，南部區(qū)濃縮池扭矩始終維持在30以上的高位運(yùn)行，加壓過濾機(jī)排料時(shí)間最高達(dá)800S，排料水分極高，煤泥成糊狀，水分高達(dá)25%，粒度0.045 mm以下的極細(xì)煤泥量達(dá)到43.9%，加壓過濾機(jī)難以有效將其排出，在系統(tǒng)內(nèi)不斷的死循環(huán)，末煤僅能入洗20%～30%，一旦加大末煤入洗量，就面臨著壓耙子的風(fēng)險(xiǎn)。為改善保德選煤廠南部區(qū)煤泥水處理系統(tǒng)運(yùn)行效果，提高處理能力，保證煤質(zhì)指標(biāo)合格，保德選煤廠在2013年組織技術(shù)人員進(jìn)行了系統(tǒng)性的論證，分析癥結(jié)所在，找出解決方案，并一一進(jìn)行了實(shí)施。

2 存在問題的分析及解決方案

基于上述問題，通過分析論證，保德選煤廠從如何降低進(jìn)入系統(tǒng)的煤泥量、如何使煤泥快速沉降、如何將沉降后的煤泥高效的排出系統(tǒng)、如何提高煤泥處理設(shè)備的處理效果、如何在系統(tǒng)故障時(shí)提高系統(tǒng)靈活性五方面入手采取措施。經(jīng)過綜合分析論證，降低進(jìn)入系統(tǒng)的煤泥量方面，考慮從降低脫泥篩脫介篩篩下煤泥量直接降低、通過改善螺旋矸石高頻篩脫水效果降低矸石泥循環(huán)量、通過提高末煤系統(tǒng)入洗比率確保入洗量最小發(fā)熱量最高間接降低進(jìn)入系統(tǒng)煤泥量等入手；如何使煤泥快速沉降方面，考慮改善藥劑添加效果，根據(jù)煤泥水濃度、沉降速度在線調(diào)控加藥量；將沉降后的煤泥高效的排出系統(tǒng)和提高煤泥處理設(shè)備的處理效果方面，需要提高加壓過濾機(jī)固體回收率、降低其排料時(shí)間，這些需要從入料性質(zhì)和改善加壓過濾機(jī)工況入手。

2.1 助濾劑添加方案的制定與實(shí)施

隨著加壓過濾機(jī)的廣泛使用，加壓過濾機(jī)自身所存在的諸多缺陷越來越突出，很大程度上影響到了選煤廠的煤泥水處理系統(tǒng)，加壓過濾機(jī)的處理效果與煤泥的粒度組成、粘度等息息相關(guān)[7]?，F(xiàn)在大多數(shù)選煤廠直接在濃縮池中添加絮凝劑和凝聚劑，煤泥沉降后，濃縮池底流通過煤泥泵給加壓過濾機(jī)入料，為保證煤泥在濃縮池中快速沉降，必須保證絮凝劑和凝聚劑的比例、濃度及藥劑用量，使用藥劑后使煤泥性質(zhì)發(fā)生變化，導(dǎo)致加壓過濾機(jī)的處理效果差。此外，加壓過濾機(jī)還存在著固體回收率低的特點(diǎn)。

保德選煤廠南部區(qū)為例，濃縮池底流-0.045 mm粒級(jí)占全樣43.9%，這些極細(xì)顆粒穿過濾孔，又再次進(jìn)入濃縮池，循環(huán)往復(fù)，始終難以排出。眾所周知，加壓過濾機(jī)本身適應(yīng)性比較差，對(duì)于粘度大、粒度小的煤泥處理效果不好，且濾餅較薄，濾餅本身難以形成過濾介質(zhì)層，根據(jù)化驗(yàn)結(jié)果，保德選煤廠南部區(qū)加壓過濾機(jī)濾液濃度高達(dá)38.2g/L，這就說明本身已經(jīng)沉降的極細(xì)煤泥顆粒再次進(jìn)入濃縮池。

通過對(duì)目前加壓過濾機(jī)工況以及相關(guān)過濾理論的研究，為改善加壓過濾機(jī)運(yùn)行效果，提高回收率、降低水分、降低排料時(shí)間、提高處理量，可以采用諸多措施，這些措施大多從設(shè)備本身出發(fā)進(jìn)行。除此之外也有從改變?nèi)肓蠣顩r，從工藝上進(jìn)行改善的方案，其中較多的就是改變?nèi)肓系牧６冉M成及入料的性質(zhì)，常用的方法就是在濃縮池中適當(dāng)跑粗和改變絮凝劑和凝聚劑的比例，增大凝聚劑的用量。雖然這兩種方法在理論上可以改變?nèi)肓系男再|(zhì)，提高壓濾機(jī)的處理效果，但是在實(shí)際生產(chǎn)中都存在一定的弊端；對(duì)于在濃縮池中跑粗，在一定范圍內(nèi)的確可以改善壓濾機(jī)的排料，但是在濃縮池內(nèi)煤泥量已經(jīng)很大，甚至本身因?yàn)閴簽V機(jī)排料效果差導(dǎo)致濃縮池壓力大的情況下，在向濃縮池中跑粗就會(huì)導(dǎo)致濃縮池扭矩快速升高，存在壓耙子的風(fēng)險(xiǎn)，所以這種方法不能輕易使用；同樣，為保證煤泥在濃縮池中的沉降速度，必須保證絮凝劑的用量，如果在煤泥的沉降效果不能滿足生產(chǎn)的情況下，繼續(xù)增加凝聚劑降低絮凝劑的用量，可能導(dǎo)致煤泥不沉降，甚至是循環(huán)水出現(xiàn)惡化影響生產(chǎn)，因此這種方法的效果也不理想。

保德選煤廠南部區(qū)原煤煤質(zhì)時(shí)常發(fā)生變化，煤泥水容易惡化、粘度增大且含有大量細(xì)顆粒煤泥，造成加壓過濾機(jī)排料效果差，排料時(shí)間長。在煤泥水沉降試驗(yàn)的基礎(chǔ)上結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際分析，我們提出了一種新的改造方案——對(duì)濃縮池入料實(shí)行二次加藥，即煤泥在濃縮池沉降濃縮后壓濾機(jī)入料前再加入凝聚劑，這樣就可以最大程度的保證煤泥的沉降效果、改變煤泥水的性質(zhì)，改善壓濾機(jī)的排料。由于南部區(qū)設(shè)計(jì)時(shí)加壓過濾機(jī)直接通過煤泥泵入料，沒有經(jīng)過煤泥桶緩沖。為了實(shí)現(xiàn)壓濾機(jī)的二次加藥，起到助濾劑的效果，保德選煤廠對(duì)壓濾系統(tǒng)進(jìn)行了改造，在主洗一樓新安裝煤泥桶，濃縮池底流首先由泵打到煤泥桶，在煤泥桶內(nèi)添加助濾劑，助濾劑和煤泥充分混合后由煤泥泵給加壓過濾機(jī)入料。改造后在原煤性質(zhì)變化不大的情況下，加壓過濾機(jī)的排料時(shí)間和排料水分都得到了極大的改善，濾餅水分降至22 %，排料時(shí)間降至150～250 s，絮凝劑用量從3.9 g/t降至2.0 g/t。endprint

2.2 螺旋矸石高頻篩預(yù)先脫水及弧形篩的設(shè)計(jì)加工安裝

保德選煤廠南部區(qū)高頻篩承擔(dān)螺旋矸石和廠房掃地水的脫水任務(wù)，由于設(shè)計(jì)因素，高頻篩的處理量不能滿足生產(chǎn)的需要，當(dāng)廠房掃地水量大時(shí)，高頻篩的脫水效果極差甚至還會(huì)跑水。為了保證高頻篩的處理效果，一度將掃地水引至脫泥篩進(jìn)入生產(chǎn)系統(tǒng)，由于掃地水中一部分來自矸石膠帶機(jī)的沖水，煤泥灰分高達(dá)50%～60%，這部分高灰煤泥進(jìn)入系統(tǒng)影響了煤泥的后續(xù)處理，是造成煤泥水系統(tǒng)沉降效果差主要原因所在。

經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，進(jìn)入高頻篩的物料雖然量大但是濃度不高，為了提高高頻篩的處理能力，在高頻篩前加一弧形篩進(jìn)行預(yù)先脫水，這樣經(jīng)過預(yù)先脫水后的煤泥水在數(shù)量上大大降低，同時(shí)濃度也有一定的提高，有利于高頻篩的脫水。

改造后，相當(dāng)于在現(xiàn)有基礎(chǔ)上大大增加了高頻篩的處理能力，不僅提高了高頻篩的脫水效果，還能避免掃地水進(jìn)入生產(chǎn)系統(tǒng)，影響煤泥水的后續(xù)處理。

2.3 煤泥水濃度/沉降速度在線雙監(jiān)測及加藥自動(dòng)控制

現(xiàn)在選煤廠中藥劑的制備、添加基本上已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化，但是藥劑的用量和藥劑的比例還是通過人工設(shè)定、調(diào)整，而人工在設(shè)定藥劑濃度、比例、用量等參數(shù)時(shí)一憑經(jīng)驗(yàn)二靠煤泥水沉降試驗(yàn)，靠經(jīng)驗(yàn)判斷既不科學(xué)也不能有效的指導(dǎo)生產(chǎn)，而靠煤泥水的沉降試驗(yàn)調(diào)整，因?yàn)槊耗嗨男再|(zhì)、組成等是隨時(shí)變化的，因此存在一定滯后性，雖然可以在一定程度上指導(dǎo)生產(chǎn)，但是還是不能滿足自動(dòng)化生產(chǎn)的需要。

因此，為實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)，需要將煤泥水的沉降監(jiān)測、藥劑制備、藥劑添加全部自動(dòng)控制。

保德選煤廠南部區(qū)在分析經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合實(shí)際情況，安裝了煤泥沉降自動(dòng)監(jiān)測裝置，通過自動(dòng)監(jiān)測煤泥水的沉降情況，將信號(hào)傳輸給制藥、給藥系統(tǒng)，從而控制藥劑的濃度和給藥量的大小，實(shí)現(xiàn)了煤泥水在線自動(dòng)監(jiān)測、藥劑自動(dòng)制備、自動(dòng)加藥，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化生產(chǎn)。

通過安裝煤泥沉降自動(dòng)監(jiān)測裝置，不僅可以自動(dòng)調(diào)整藥劑的用量和濃度，保證了煤泥水的沉降效果，而且還降低了煤泥水分和節(jié)省了藥劑用量。在生產(chǎn)過程中因?yàn)閷?shí)現(xiàn)了藥劑自動(dòng)化添加，可以節(jié)省人力成本，原來需要由一個(gè)崗位工巡視檢查藥劑系統(tǒng)，現(xiàn)在不需要人工制藥，節(jié)省出的人力可以去做其他工作。

2.4 脫泥/脫介篩降低煤泥量改造

保德選煤廠南部區(qū)原煤煤質(zhì)復(fù)雜，-13 mm末煤占原煤50.8%，-6 mm末煤占原煤30%，在生產(chǎn)中經(jīng)破碎、多次轉(zhuǎn)載及洗選加工又產(chǎn)生大量次生煤泥，這樣煤泥水處理系統(tǒng)就面臨著巨大的挑戰(zhàn)，分析認(rèn)為要減少煤泥水處理量，應(yīng)盡量減少細(xì)粒級(jí)煤泥進(jìn)入煤泥水系統(tǒng)中的量。南部區(qū)原進(jìn)入主洗系統(tǒng)中的細(xì)粒矸石通過矸石脫介篩稀介段回收，末精煤脫介篩、末矸脫介篩、矸石中煤脫介篩的篩縫都是2 mm，磨損后甚至更大。依據(jù)篩分?jǐn)?shù)據(jù)資料，末煤矸石磁選機(jī)入料中+0.5 mm含量較少，這說明0.5～1.5 mm的粒級(jí)基本上都變成了次生煤泥。

為減少脫介篩篩下水的細(xì)顆粒含量，南部區(qū)將精煤和矸石脫介篩篩板由2 mm更換為0.5 mm的篩板，經(jīng)過實(shí)際生產(chǎn)，改造后不僅沒有增加系統(tǒng)介耗，而且對(duì)減少細(xì)粒矸石，減少泥化發(fā)揮了重要作用。此外，南部區(qū)同時(shí)將末原煤脫泥篩篩板由2 mm更換為0.5 mm，進(jìn)一步減少了進(jìn)入煤泥水系統(tǒng)的煤泥量，使大量煤泥從精煤和矸石脫介篩直接排出，不再進(jìn)入煤泥水系統(tǒng)，降低了煤泥水系統(tǒng)的壓力。

2.5 截粗弧形篩原煤單系統(tǒng)全入洗改造

保德選煤廠南部區(qū)為完成精煤5300的發(fā)熱量指標(biāo)就必須保證末煤入洗，根據(jù)現(xiàn)場經(jīng)驗(yàn)及發(fā)熱量數(shù)據(jù)分析，單系統(tǒng)末煤需要入洗50%，原生產(chǎn)方式為南部區(qū)末煤A系統(tǒng)40%和A系統(tǒng)截粗弧形篩篩上全部煤泥進(jìn)入末煤系統(tǒng)入洗。而B系統(tǒng)弧形篩上煤泥沒有入洗，這部分煤泥由于系統(tǒng)原因只能進(jìn)入塊精煤離心機(jī)脫水后進(jìn)入精煤膠帶機(jī)，通過化驗(yàn)這部分煤泥灰分能達(dá)到40%以上，在弧形篩篩面上有大量可見片狀矸石，灰分可能會(huì)更高，量更大，這部分煤泥進(jìn)入精煤后導(dǎo)致精煤發(fā)熱量降低。

根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際及化驗(yàn)結(jié)果，保德選煤廠提出使B系統(tǒng)截粗弧形篩煤泥也進(jìn)入末煤系統(tǒng)入洗，從而降低精煤灰分。經(jīng)過觀察現(xiàn)場管路布置，可以將A系統(tǒng)截粗弧形篩煤泥改到B系統(tǒng)末煤脫泥篩，進(jìn)行A、B系統(tǒng)截粗弧形篩煤泥全部進(jìn)入末煤B系統(tǒng)入洗。

具體改造方案為：（1）將末煤A系統(tǒng)停下，末煤B系統(tǒng)開啟。（2）將A系統(tǒng)截粗弧形篩到A系統(tǒng)末煤脫泥篩管道加三通和閥門，一條管道保持原樣進(jìn)入末煤A系統(tǒng)，另一條管道進(jìn)入末煤B系統(tǒng)，從而可以保持系統(tǒng)的靈活。

系統(tǒng)改造后起到了以下效果：（1）只要末煤B系統(tǒng)開啟，就能實(shí)現(xiàn)這部分截粗煤泥的全部入洗。（2）因?yàn)闇p少了精煤中的高灰煤泥增加了低灰的末精煤，可以適當(dāng)減少末煤B系統(tǒng)的入洗量，這對(duì)減少系統(tǒng)煤泥量是有利的。（3）因?yàn)榻卮只⌒魏Y上的煤泥已經(jīng)預(yù)先脫泥，基本上不會(huì)再產(chǎn)生太多次生煤泥，也就是說盡管增加了進(jìn)入末煤系統(tǒng)的入洗量，但是卻不會(huì)增加太多的次生煤泥，這對(duì)減少系統(tǒng)煤泥量也是有利的。（4）由于弧形篩上煤泥全部進(jìn)入末煤系統(tǒng)入洗，可以將截粗弧形篩退出系統(tǒng)，從而可以降低弧形篩的磨損，降低材料費(fèi)用。（5）弧形篩上煤泥進(jìn)入塊精煤離心機(jī)時(shí)為了保證篩上溜槽不堵，需要將篩前沖水開大，改造后這部分沖水可以關(guān)閉，進(jìn)而可以在一定程度上降低精煤水分，進(jìn)一步提高精煤發(fā)熱量。

3 煤泥水系統(tǒng)治理成效

進(jìn)行系列改造優(yōu)化前，南部區(qū)濃縮池扭矩始終維持在30以上的高位運(yùn)行，加壓過濾機(jī)排料時(shí)間最高達(dá)800 s，排料水分極高，煤泥成糊狀，水分高達(dá)25%，粒度0.045 mm以下的極細(xì)煤泥量達(dá)到43.9%，加壓過濾機(jī)難以有效將其排出，在系統(tǒng)內(nèi)不斷的死循環(huán)，末煤僅能入洗20%～30%，一旦加大末煤入洗量，就面臨著壓耙子的風(fēng)險(xiǎn)。5項(xiàng)措施實(shí)施完成后，南部區(qū)煤泥水系統(tǒng)運(yùn)行效果得到了極大地改善，濃縮池扭矩始終保持在10以下運(yùn)行，加壓過濾機(jī)排料時(shí)間始終保持在150～250 s，所排煤泥水分低至22%，末煤入洗量可以達(dá)到80%，商品煤發(fā)熱量指標(biāo)每月也能夠非常好的完成計(jì)劃任務(wù)，再未出現(xiàn)壓耙事故，生產(chǎn)壓力大幅降低。此外，還實(shí)現(xiàn)了煤泥水系統(tǒng)靈活切換、雙系統(tǒng)截粗弧形篩原煤單系統(tǒng)入洗、加壓過濾機(jī)連續(xù)高效運(yùn)行等目的。

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