新田煤礦選煤廠建設(shè)工程啟示

張振紅，陳常州，吉英華

(河南能源化工集團 永煤公司，河南 永城市 476600)

新田煤礦選煤廠建設(shè)工程啟示

張振紅，陳常州，吉英華

(河南能源化工集團 永煤公司，河南 永城市 476600)

通過分析新田選煤廠建設(shè)過程中在生產(chǎn)工藝、設(shè)備布置、設(shè)備選型與安裝、溜槽、管道與電氣六個方面存在的不足，結(jié)合現(xiàn)場實際，給出了相應(yīng)改進措施，并提出了選煤廠設(shè)計建設(shè)的相關(guān)注意事項，為選煤廠工程項目建設(shè)提供了借鑒和參考。

選煤廠建設(shè)；生產(chǎn)工藝；設(shè)備布置；設(shè)備選型；溜槽；管道；電氣

新田煤礦選煤廠(以下簡稱新田選煤廠)位于貴州省黔西縣城東北部，隸屬于河南能源化工集團永貴能源開發(fā)有限責(zé)任公司，是該公司下屬新田礦井的配套選煤廠。該廠設(shè)計處理能力為1.20 Mt/a，于2013年3月開工建設(shè)，2013年12月進行聯(lián)合試運轉(zhuǎn)，設(shè)計采用塊煤重介淺槽、末煤脫泥無壓三產(chǎn)品重介旋流器、粗煤泥TBS、細煤泥浮選和尾煤濃縮壓濾聯(lián)合工藝流程，入選煤種為2#無煙煤，屬中低灰、高硫、低揮發(fā)分、高熱值煤，主要產(chǎn)品中洗大塊、洗中塊和洗小塊可用于化工合成氨造氣，洗末精煤可用于高爐噴吹，篩末煤可用于火力發(fā)電。在該廠設(shè)計與建設(shè)過程中，由于圖紙?zhí)峁﹤}促、會審不到位等原因，在試生產(chǎn)期間發(fā)現(xiàn)了諸多問題，在此對之進行分析與總結(jié)，并提出相應(yīng)改進措施，以為今后選煤廠設(shè)計與建設(shè)提供參考。

1 工藝系統(tǒng)

新田選煤廠生產(chǎn)工藝流程為：原煤先進入φ80 mm振動篩分級，篩上物經(jīng)檢查性手選后進入破碎機破碎，破碎物可直接進入淺槽分選，也可與篩下物混合進入φ8 mm分級篩分級；φ8 mm分級篩篩上物(80～8 mm)由淺槽分選，塊精煤脫水脫介后上倉并分級存儲，塊矸石脫水脫介后與手揀雜物一起轉(zhuǎn)運至矸石山廢棄； φ8 mm分級篩篩下物轉(zhuǎn)載至主廠房，經(jīng)φ1 mm脫泥篩脫泥后進入無壓給料三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器進行分選，得到精煤、中煤和矸石三種產(chǎn)品。在介質(zhì)回收環(huán)節(jié)，塊煤/末煤分選系統(tǒng)篩下合格介質(zhì)直接進入對應(yīng)合格介質(zhì)桶，稀介質(zhì)則自流至磁選機磁選；磁選精礦進入塊煤/末煤合格介質(zhì)桶，磁選尾礦由泵輸送至分級旋流器濃縮分級；旋流器底流由TBS分選機分選出粗精煤和粗中煤，溢流則進入浮選；浮選精煤采用快開隔膜壓濾機脫水后摻入末精煤產(chǎn)品，尾煤采用濃縮壓濾工藝回收。

新田選煤廠采用分級入選工藝，根據(jù)市場情況合理確定了產(chǎn)品結(jié)構(gòu)定位，末煤可全部入選、部分入選或者直接作為產(chǎn)品銷售，生產(chǎn)工藝靈活，保證了不同粒級產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)需求，比較適合新田礦煤質(zhì)特性。但是，該廠在設(shè)計細節(jié)方面存在以下不足：

(1)針對塊煤附加值的設(shè)計，雖然在方案論證期間已經(jīng)明確，要求盡量降低廠房高度，增加防破碎設(shè)施的設(shè)計與安裝[1]，但該廠設(shè)計的許多轉(zhuǎn)載環(huán)節(jié)高差均偏大，且沒有防破碎措施，不僅增加了塊煤破碎損失，而且增加了運輸提升能耗、基建投資與檢修難度。經(jīng)過現(xiàn)場診斷分析，認為應(yīng)在相應(yīng)環(huán)節(jié)增設(shè)防破碎設(shè)施，并增加塊煤裝車檢查性篩分環(huán)節(jié)，以確保塊煤限下率指標(biāo)滿足市場需求，并在今后陸續(xù)降低轉(zhuǎn)載高差，以減少塊煤破碎，方便設(shè)備檢修。

(2)該地區(qū)水質(zhì)較軟，煤泥沉淀困難，設(shè)計時沒有考慮凝聚劑的加藥裝置。因此設(shè)計應(yīng)結(jié)合入選原料煤煤質(zhì)與當(dāng)?shù)厮刺攸c，設(shè)置自動加藥控制系統(tǒng)，以減少人工添加的工作量。

(3)設(shè)計的清水池溢流先進入循環(huán)泵房內(nèi)集液池，再用掃地泵輸送至循環(huán)水池，但在生產(chǎn)現(xiàn)場清水池緊臨循環(huán)水池，因此將溢流管改入循環(huán)水池，讓清水溢流直接入循環(huán)水池，不僅可以降低電耗，而且可避免人員操作滯后的影響。

(4)設(shè)計的循環(huán)水池溢流進泵房內(nèi)集液池后再經(jīng)掃地泵輸送至濃縮池形成循環(huán)，存在弊端是：當(dāng)出現(xiàn)停電、停機與系統(tǒng)大幅調(diào)節(jié)時，系統(tǒng)內(nèi)煤泥水大量涌向濃縮池，會造成循環(huán)水池跑冒大量進入泵房而無法處理等情況，甚至導(dǎo)致泵房被淹事故。因此應(yīng)取消循環(huán)水池溢流直接進泵房的管路，改為進緩沖池緩沖等方案。

2 設(shè)備布置

新田選煤廠準(zhǔn)備車間充分考慮了建廠地形條件，不僅設(shè)計有預(yù)先篩分與手選作業(yè)，同時設(shè)計了外來煤入選通道和篩末煤產(chǎn)品通道，預(yù)留了原煤倉來煤直接經(jīng)膠帶輸送機輸送至儲煤場儲存的通道，并布置有準(zhǔn)備分級和塊煤分選系統(tǒng)，設(shè)備布置合理，系統(tǒng)運行靈活。主洗車間廠房內(nèi)設(shè)置有末煤無壓給料三產(chǎn)品重介旋流器分選系統(tǒng)、粗煤泥分選系統(tǒng)、浮選系統(tǒng)和煤泥壓濾系統(tǒng)，工藝布置緊湊、中間轉(zhuǎn)載環(huán)節(jié)少，建筑體積小、占地少；主要大型設(shè)備，如脫介篩、浮選機、精煤泥壓濾機等均布置在同一平面內(nèi)，由單梁起重機直接起吊，設(shè)備檢修、維護方便。存在的不足之處為：

(1)準(zhǔn)備車間六樓僅有破碎機一臺，如稍作調(diào)整放置在下一層，則可免建六層，降低廠房的高度。

(2)廠房內(nèi)未設(shè)計浮沉室，無快浮設(shè)備，給生產(chǎn)管理帶來極大不便。

(3)各廠房內(nèi)59°異型鋼梯較多，坡度陡，人員行走存在安全隱患。因此，設(shè)計時應(yīng)根據(jù)廠房空間合理設(shè)計鋼梯角度，不能簡單復(fù)制套用，應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場實際，設(shè)計的鋼梯角度能緩則緩。為保證安全，今后需要陸續(xù)對廠房內(nèi)的59°異型鋼梯進行改造。如遇到轉(zhuǎn)載點面積小，檢修空間不足，上下鋼梯設(shè)置時角度受限時，可考慮設(shè)置成室外懸梯，并相應(yīng)減小傾斜角度[2]。

3 機械設(shè)備選型與安裝

礦井型選煤廠要綜合考慮礦井提升能力、地質(zhì)構(gòu)造、開采條件以及煤質(zhì)變化的影響，選煤廠塊煤分級篩選型時要充分考慮煤質(zhì)波動情況，應(yīng)留有一定富余量。轉(zhuǎn)載、破碎等設(shè)備不均衡系數(shù)要適當(dāng)放大。為保證系統(tǒng)正常運行，選用設(shè)備要技術(shù)先進、性能可靠，并優(yōu)先選用高效率、低能耗、成熟可靠的設(shè)備。新田選煤廠部分設(shè)備選型存在以下問題：

(1)介質(zhì)分流箱設(shè)計容量太小，起不到緩沖作用，介質(zhì)易外冒，而且沒有放大的空間，現(xiàn)場改造難度較大。

(2)弛張篩入料高差太大、入料方式與入料點不合理，篩板易損壞，使用壽命不超過100 h，維護成本較高，需要根據(jù)現(xiàn)場情況進行相應(yīng)改造。

(3)高壓風(fēng)儲氣罐安全閥設(shè)定值低，為0.76 MPa，低于0.8 MPa的使用要求，且儲氣罐經(jīng)常放氣，噪聲極大，可通過校正額定放氣壓力或更換設(shè)備解決。

(4)擊打式弧形篩脫水效果一般，且敲擊噪聲極大，應(yīng)采用振動電機；另外，330中煤弧形篩選型較小，中矸磁尾量大，導(dǎo)致篩面竄水嚴(yán)重。

(5)主廠房4臺可翻轉(zhuǎn)弧形篩入料箱支架設(shè)計不合理，不能翻轉(zhuǎn)使用。因此，設(shè)備安裝需充分考慮使用性能，避免返工。

(6)塊煤倉上分級篩為雙層直線振動篩，篩面角度為0，塊煤過篩時運行緩慢，處理能力差，物料堆積，振幅較大時塊煤破損嚴(yán)重，因此應(yīng)改為圓振篩。

(7)主廠房浮選精礦池、浮選入料池等均為方形積液池，生產(chǎn)時易出現(xiàn)物料積聚現(xiàn)象，從而造成精煤壓濾機入料濃度時大時小和管路卡堵等事故，如設(shè)計為錐形桶則比較合理[3-4]。

(8)原煤給料采用振動給煤機，給煤量不均勻，忽大忽小，宜選擇帶式給煤機，通過變頻控制技術(shù)，準(zhǔn)確控制給煤量，確保入選原煤給料均勻，還可有效降低現(xiàn)場粉塵和噪聲。

(9)精煤磁尾泵選型過大，且無變頻器控制，出料閥開度很小(約3 cm)，液位下降較快，常出現(xiàn)桶內(nèi)液位抽空的現(xiàn)象；各水泵閥門多數(shù)均為手動閘閥，工人勞動強度大，建議更換液壓閘閥，以降低職工勞動強度。作為選煤廠設(shè)計的重要環(huán)節(jié)之一，泵的選型直接影響到生產(chǎn)能否穩(wěn)定運行，參數(shù)選取需經(jīng)嚴(yán)格計算確定，對于篩下煤泥水泵、循環(huán)水泵、壓濾機入料泵等大功率泵，出料閥門均應(yīng)使用液壓控制[5]，一方面可降低工人勞動強度，另一方面還可提高操作速度。對于自動化程度較高的選煤廠應(yīng)實現(xiàn)自動檢測和控制，以減小人為操作的不利影響。

(10) 膠帶、刮板機均未設(shè)計安全防護設(shè)施；膠帶機選用型號過時，絕大部分調(diào)偏托輥不能正常工作，導(dǎo)料槽、清掃器效果差，衛(wèi)生量大；浮選精煤刮板機尾部溜槽直接進入浮選精礦池，大塊煤泥易掉入池中堵塞壓濾機入料管。因此，設(shè)計時應(yīng)注意以下幾點：①輸送機設(shè)計安裝時應(yīng)設(shè)置安全防護設(shè)施，輸送機機頭、機尾運轉(zhuǎn)部件要設(shè)置防護罩，兩側(cè)需設(shè)置防護欄桿，刮板機上方需設(shè)置可拆卸式篦罩；②設(shè)備安裝按照標(biāo)準(zhǔn)找正，并力求一步到位；③膠帶輸送機應(yīng)選用DTII型膠帶機，并配套安裝專用清掃器(如馬丁清掃器或其他國產(chǎn)聚胺酯清掃器)，支架做嚴(yán)格防腐處理，尤其是對支架靠近地面部位，要用水泥等特殊材料包護[6]；④快開壓濾機濾餅收集應(yīng)采用膠帶輸送機，可有效避免濾液影響浮精產(chǎn)品水分。

4 溜槽

原煤系統(tǒng)溜槽落差高達20 m，設(shè)計溜槽上層鋼板厚度僅4 mm，尤其在手選矸石溜槽轉(zhuǎn)角處，矸石沖擊上層鋼板的變形損壞非常嚴(yán)重。溜槽作為運輸與轉(zhuǎn)載的連接部分，如設(shè)計不合理則會出現(xiàn)下料不暢、積料、堵塞以及維護量大等情況，設(shè)計時除角度、鋼板厚度、選材要達到設(shè)計規(guī)范要求外，還需考慮以下幾點：

(1)在溜槽磨損嚴(yán)重、過煤量大、易受腐蝕或沖擊載荷較大部位以及更換難度較大溜槽，設(shè)計安裝時需增設(shè)耐磨襯板。

(2)脫泥篩下漏斗、煤泥和原煤篩下溜槽可考慮采用不銹鋼襯板來減少摩擦系數(shù)，以使煤流通暢。

(3)有塊煤產(chǎn)品的選煤廠溜槽內(nèi)可增加橡膠襯板，其他落差較大部位也可設(shè)置三角緩沖段、緩沖箱、過流斷面等起到緩沖防碎作用[4,7-8]。

5 管道

新田選煤廠多處管路角度傾角小，生產(chǎn)中較易造成堵塞、跑冒事故，例如207馳張篩下煤通道角度小，211矸石脫介篩下管道水平、212弧形篩入料管細且角度小、TBS底流管角度小等。并且，循環(huán)水管至主廠房和準(zhǔn)備車間的分叉處無控制閥門，當(dāng)塊煤系統(tǒng)單獨運行時，需關(guān)閉主廠房振動篩、磁選機等設(shè)備閥門11個，操作較為復(fù)雜。因此在管路設(shè)計需考慮以下幾點：

(1)分級旋流器、浮選、壓濾機入料與重介質(zhì)運輸?shù)扔袎狠斔凸艿?，由于輸送物料中含有高密度的大顆粒物，對管壁磨損較為嚴(yán)重，因此需對管道設(shè)置耐磨襯板或涂層。

(2)自流管道設(shè)計時要根據(jù)輸送液體的濃度和粘度合理設(shè)計坡度，以避免液體流動不暢。

(3)管道彎頭處需要設(shè)置法蘭盲板，一方面可解決彎頭被異物堵塞的問題，另一方面彎頭被磨損后可只更換盲板從而減少維修量。

(4)對計劃鋪設(shè)耐磨襯板的管路，需在側(cè)面或彎頭處提前設(shè)置法蘭盲板，以避免管路堵塞后因無法清理而導(dǎo)致的過度敲擊對管路內(nèi)部襯板造成損壞。

(5)為減少產(chǎn)能提升、系統(tǒng)波動、跑冒事故發(fā)生后的影響，自流管路選型要盡量大，并在各層各區(qū)域(尤其注意死角區(qū)域)設(shè)置地漏管道[9-11]。

(6)管路設(shè)計時要綜合考慮，有壓管路分叉處要設(shè)計控制閥門，以便于檢修故障支路時不影響選煤生產(chǎn)，多去向自流管路分叉處也要設(shè)計支路閥門，閥門安裝位置要考慮人員操作難度，盡量避免安裝在高空、運轉(zhuǎn)設(shè)備上方以及不易操作的區(qū)域。

6 電氣設(shè)備與安裝

新田選煤廠在電氣設(shè)計方面存在的問題及改進意見如下：

(1)配電室內(nèi)電纜溝蓋板為水泥蓋板，不美觀且不平整，應(yīng)考慮改用花紋鋼板鋪設(shè)。

(2)各配電室窗戶為普通窗，建議改用防火窗。

(3)準(zhǔn)備車間配電室母排及車間內(nèi)部電纜橋架布局走向不合理，且穿樓板的孔洞沒有特殊防護，使煤塵、水沿電纜橋架孔洞進入配電室，存在較大安全隱患。

(4)原煤車間廠房外電纜溝埋地300 mm，不露地面且無標(biāo)識。建議地溝兩側(cè)應(yīng)壘砌防水墻，并設(shè)立明顯標(biāo)識。

(5)集控室大屏幕只顯示控制電，不顯示動力電情況，沒有反映出設(shè)備的停/送電狀態(tài)，存在較大的安全隱患，因此應(yīng)增加設(shè)備帶電狀態(tài)顯示。

(6)液壓站閥門控制箱660/220變壓器選型小，導(dǎo)致變壓器易燒壞，應(yīng)加大選型。

7 結(jié)語

選煤廠設(shè)計建設(shè)是系統(tǒng)工程，總體生產(chǎn)系統(tǒng)工藝方案合理性固然重要，但各環(huán)節(jié)的細節(jié)設(shè)計也是不容忽視的，部分環(huán)節(jié)直接關(guān)系到生產(chǎn)系統(tǒng)能否正常運行與生產(chǎn)成本的高低。設(shè)計方案招標(biāo)與論證階段參與人員甚多，工藝方案與產(chǎn)品定位等往往不容易偏離，但到具體細節(jié)設(shè)計時內(nèi)容增多，時間變長，建設(shè)單位僅有項目人員參與，由于人員少，工作量大，再加上設(shè)計圖紙供應(yīng)不及時，沒有足夠的時間來消化與會審，往往會造成一定疏漏，導(dǎo)致生產(chǎn)調(diào)試期間需要做大量改進工作。

細節(jié)決定成敗，細節(jié)設(shè)計更能體現(xiàn)設(shè)計人員與項目管理人員的專業(yè)水平與用心程度。筆者根據(jù)多年來的工作體會認為，要想做到細節(jié)設(shè)計更為合理，必須密切結(jié)合現(xiàn)場實際，總結(jié)、積累影響選煤廠生產(chǎn)管理與運行的各種經(jīng)驗，特別是搜集選煤廠試生產(chǎn)中存在的各類問題與改進方案，以在今后設(shè)計中加以關(guān)注與借鑒；同時，在設(shè)計過程中，工藝、土建、安裝各專業(yè)必須加強溝通，不能各自為政，要通過系統(tǒng)的圖紙會審，把存在的問題解決在工程施工之前，不僅可有效保證工程設(shè)計質(zhì)量，而且可降低不必要的投資和避免因工程返工而造成的浪費[12]；此外，項目單位必須把好設(shè)計與圖紙會審關(guān)，設(shè)計節(jié)約是很大的節(jié)約，而且對今后能否高效生產(chǎn)起著至關(guān)重要的作用，因此在項目設(shè)計施工過程中，配備足夠具備相應(yīng)專業(yè)能力的技術(shù)和管理人員至關(guān)重要。

[1] 黃文鋒,祝學(xué)斌,黃宗杰，等. 設(shè)計無煙煤選煤廠應(yīng)注意的問題[J]. 選煤技術(shù),2005(6):56-58.

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[4] 劉鋼槍,朱愛敏. 張小樓選燥廠設(shè)計總結(jié) [J]. 煤炭加工與綜合利用,2013(3):20-22.

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Enlightenment of Xintian mine coal preparation plant construction project

ZHANG Zhen-hong，CHEN Chang-zhou，JI Ying-hua

(Yongcheng Coal Company,Henan Energy and Chemical Industry Group Co.,Ltd.,Yongcheng,Henan 476600,China)

By analyzing the existing problems related to production technology,equipment layout,equipment selection and installation,chute,piping and electric during Xintian mine coal preparation plant construction，as well as combined with practical situation,appropriate measures is proposed and design-related consideration is pointed out,which provides reference for the coal preparation plant construction.

coal preparation plant; production technology; equipment layout; equipment selection; chute; piping; electric

1001-3571(2015)02-0084-04

TD948.1

B

2014-08-06

10.16447/j.cnki.cpt.2015.02.024

張振紅(1968—)，男，河南省濮陽市人，教授級高級工程師，工程碩士，從事選煤廠設(shè)計、施工、生產(chǎn)技術(shù)與煤質(zhì)管理等工作。

E-mail:zhzhh7766@126.com Tel：0370-5197189