天宏5.0 Mt/a大型煉焦煤選煤廠設(shè)計(jì)分析

劉 謙，譚興富

(中國(guó)煤炭科工集團(tuán)北京華宇工程有限公司，河南 平頂山 467000)

天宏5.0 Mt/a大型煉焦煤選煤廠設(shè)計(jì)分析

劉 謙，譚興富

(中國(guó)煤炭科工集團(tuán)北京華宇工程有限公司，河南 平頂山 467000)

在對(duì)入選原煤煤質(zhì)特征分析的基礎(chǔ)上，制定了天宏選煤廠的原煤洗選方案，重點(diǎn)介紹了其工藝設(shè)計(jì)特點(diǎn)。在設(shè)計(jì)該選煤廠的過(guò)程中，更加注重節(jié)能環(huán)保設(shè)計(jì)，不但追求企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益最大化，而且力爭(zhēng)實(shí)現(xiàn)企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

煉焦煤選煤廠；煤質(zhì)特征；節(jié)能環(huán)保

天宏選煤廠是一座設(shè)計(jì)能力為5.0 Mt/a的大型煉焦煤選煤廠，洗選工藝為50～1 mm粒級(jí)由無(wú)壓三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器分選、1～0.25 mm 粒級(jí)由TBS干擾床分選機(jī)分選、0.25～0 mm粒級(jí)浮選的聯(lián)合工藝。入選原煤來(lái)自中國(guó)平煤神馬集團(tuán)下屬礦井，目前，全礦區(qū)主要開(kāi)采丁組、戊組、己組煤，丁戊兩組煤的可采儲(chǔ)量為586.84 Mt，所占比例為42.90%，己組煤的可采儲(chǔ)量為663.95 Mt，所占比例為48.53%。由于丁戊兩組煤的內(nèi)在灰分高及精煤產(chǎn)率低等原因，洗選精煤通常作為優(yōu)質(zhì)動(dòng)力煤，己組煤成為礦區(qū)各煉焦煤選煤廠的主要入選原煤。該選煤廠每年洗選己組煤3.50 Mt，洗選六礦和二礦原煤共計(jì)1.50 Mt。產(chǎn)品包括焦精煤(50～0 mm粒級(jí)，Ad≤10%，Mt≤13%；50～0 mm粒級(jí)，Ad≤18%，Mt≤13%)，分別作為冶煉和化工用煤；中煤(50～0 mm粒級(jí)，Ad≤50%，Mt≤14%)，作為鍋爐燃料；煤泥(0.5～0 mm粒級(jí)，Ad≤60% ，Mt≤15%)，作為電廠燃料和民用燃料；矸石(50～0 mm粒級(jí)，Ad≥80%，Mt≤14%)，作為矸石電廠、磚廠的生產(chǎn)原料。

1 煤質(zhì)特征

由于該礦區(qū)面積廣闊，己組煤的變質(zhì)程度差異較大，主要為高灰、低硫的肥煤、焦煤、1/3焦煤，六礦原煤主要為高灰、低硫、中等揮發(fā)分的1/3焦煤，二礦原煤中的己組煤為高灰、低硫肥煤。由于原煤牌號(hào)不同，需要分別對(duì)其進(jìn)行洗選。天宏選煤廠入選原煤的粒度組成、密度組成如表1、表2所示。

由表1可知：各粒級(jí)產(chǎn)率較均衡，主導(dǎo)粒級(jí)均為3～0.5 mm粒級(jí)；各粒級(jí)灰分隨粒度減小而降低，說(shuō)明煤質(zhì)較軟易碎；己組原煤中<13 mm粒級(jí)產(chǎn)率為76.17%，六礦原煤中<13 mm粒級(jí)產(chǎn)率為78.07%，二礦原煤中<13 mm粒級(jí)產(chǎn)率為66.83%，說(shuō)明原煤中的細(xì)粒物料較多。

表1 天宏選煤廠入選原煤的粒度組成

由表2可知：各入選原煤密度組成均呈現(xiàn)出“兩頭大中間小”的特點(diǎn) ，也就是說(shuō)<1.50 g/cm3密度級(jí)、>1.80 g/cm3密度級(jí)產(chǎn)率較高，1.50～1.80 g/cm3密度級(jí)產(chǎn)率較低，這有利于分選；各入選原煤中>1.80 g/cm3密度級(jí)產(chǎn)率在42.62%～57.01%之間，灰分在80%左右，說(shuō)明矸石產(chǎn)率較高，且灰分較高，可通過(guò)高密度排矸將其排出。

表2 天宏選煤廠入選原煤的密度組成

依據(jù)天宏選煤廠50～0.5 mm粒級(jí)原煤浮沉資料繪制的可選性曲線如圖1所示，結(jié)合原煤可選性曲線，按照GB/T 16417—2011 《煤炭可選性評(píng)定方法》規(guī)定，對(duì)50～0.5 mm粒級(jí)原煤的可選性分別進(jìn)行評(píng)定。

圖1 50～0.5 mm粒級(jí)原煤可選性曲線

由圖1可知：對(duì)于己組原煤來(lái)說(shuō)，當(dāng)要求精煤灰分為10%時(shí)，精煤理論分選密度為1.47 g/cm3，理論產(chǎn)率為47.75%，扣除沉矸后的δ±0.1含量為34.07%，其可選性為難選。對(duì)于六礦原煤而言，當(dāng)要求精煤灰分為18%時(shí)，精煤理論分選密度為1.69 g/cm3，理論產(chǎn)率為48.56%，扣除沉矸后的δ±0.1含量為13.25%，其可選性為中等可選。就二礦原煤來(lái)分析，當(dāng)要求精煤灰分為10%時(shí)，精煤理論分選密度為1.80 g/cm3，理論產(chǎn)率為42.98%，扣除輕產(chǎn)物后的δ±0.1含量為13.13%，其可選性為中等可選。

己組原煤的可選性為難選，六礦原煤、二礦原煤的可選性均為中等可選，需要對(duì)三種原煤分別進(jìn)行洗選，考慮到重介分選工藝對(duì)可選性差的原煤適應(yīng)能力較強(qiáng)，所以確定采用重介分選工藝對(duì)其進(jìn)行洗選。

2 工藝設(shè)計(jì)

天宏選煤廠生產(chǎn)的精煤主要用于冶金和化工，由于焦煤資源的稀缺性，應(yīng)該合理開(kāi)發(fā)并充分利用這部分資源，在保證洗選產(chǎn)品質(zhì)量滿足市場(chǎng)要求的前提下，實(shí)現(xiàn)企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益最大化。鑒于入選原煤來(lái)源廣、煤質(zhì)差異大的特點(diǎn)，結(jié)合稀缺資源合理開(kāi)發(fā)與充分利用的要求，以及實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益最大化目標(biāo)的需要，選擇先進(jìn)高效、適應(yīng)性強(qiáng)、靈活方便、回收效率高的分選工藝。

最終確定的原煤洗選原則流程為：原煤以1 mm預(yù)先脫泥、50～1 mm粒級(jí)由無(wú)壓三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器分選、1～0.25 mm粒級(jí)由TBS干擾床分選機(jī)分選、0.25～0 mm粒級(jí)浮選、浮選精礦加壓過(guò)濾機(jī)回收；煤泥水以兩段濃縮兩段回收方式處理，一段濃縮機(jī)底流采用沉降過(guò)濾離心機(jī)回收后摻入中煤，一段濃縮機(jī)溢流進(jìn)入二段濃縮機(jī)，采用壓濾機(jī)回收二段濃縮機(jī)底流中的煤泥，煤泥經(jīng)干燥后作為最終產(chǎn)品，濃縮機(jī)溢流作為循環(huán)水循環(huán)使用。

3 設(shè)計(jì)特點(diǎn)

(1)工業(yè)廣場(chǎng)新舊建筑交替布置，設(shè)計(jì)與施工難度都較大。天宏選煤廠在原焦化廠工業(yè)廣場(chǎng)上建設(shè)，需要拆除部分原有建筑。但由于工業(yè)廣場(chǎng)內(nèi)原有的“80爐”擔(dān)負(fù)著向平頂山市區(qū)供應(yīng)煤氣的任務(wù)，為其提供原料的選煤系統(tǒng)和精煤儲(chǔ)煤場(chǎng)及配煤系統(tǒng)需要保留。因此，在工程建設(shè)過(guò)程中要盡量不影響“80爐”的正常運(yùn)行，在此情況下，工業(yè)廣場(chǎng)新舊建筑交替布置，設(shè)計(jì)與施工難度都較大。

(2)兩套系統(tǒng)相互獨(dú)立運(yùn)行，互不干涉。根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)需要，主選系統(tǒng)選用了兩臺(tái)φ1 400 mm的無(wú)壓給料三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器，主廠房相應(yīng)的布置了完全相互獨(dú)立的兩套系統(tǒng)，每個(gè)系統(tǒng)均集原煤分配入選、產(chǎn)品脫水脫介、介質(zhì)凈化回收、粗細(xì)煤泥分選、介質(zhì)添加于一體，各系統(tǒng)相互獨(dú)立運(yùn)行，互不干涉。

(3)系統(tǒng)煤泥量較少，噸煤?jiǎn)挝唤楹牧枯^低。TBS干擾床分選機(jī)對(duì)1～0.25 mm粒級(jí)粗煤泥分選效果很好[1]，其可以有效分選傳統(tǒng)浮選粒級(jí)內(nèi)的粗物料，進(jìn)而減少浮選系統(tǒng)入浮礦漿量，解決浮選尾礦“跑粗”問(wèn)題，提高浮選效率和精煤產(chǎn)率，降低浮選生產(chǎn)成本；增設(shè)TBS干擾床分選機(jī)后，脫介篩的篩孔尺寸可以適當(dāng)放大，而這有助于提高介質(zhì)回收[2-3]；此外，進(jìn)入重介系統(tǒng)的煤泥量減少，重介質(zhì)旋流器的分選效果得到改善，處理能力相應(yīng)提高。

天宏選煤廠入選原煤牌號(hào)多，煤泥量大，己組原煤的煤泥量約為17%，六礦原煤的煤泥量約為21%，二礦原煤的煤泥量約為16%，這些煤泥對(duì)洗選系統(tǒng)的正常運(yùn)行和洗選產(chǎn)品質(zhì)量的提高有很大的負(fù)面影響?；陬A(yù)先脫泥的無(wú)壓三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器分選工藝的有效分選下限低，生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的次生煤泥量少，可有效降低矸石的泥化程度[4]；入選原煤經(jīng)預(yù)先脫泥后，合格介質(zhì)內(nèi)的煤泥量得到有效控制，系統(tǒng)分流量減少，重介懸浮液的穩(wěn)定性提高，有利于分選效率的提升；此外，分流量減少后，磁選機(jī)回收效率升高，噸煤?jiǎn)挝唤楹牧枯^低，可控制在1 kg左右[5-6]。

(4)采用兩段濃縮、兩段回收工藝處理煤泥水，實(shí)現(xiàn)清水洗煤。天宏選煤廠采用兩段濃縮、兩段回收工藝對(duì)煤泥水進(jìn)行處理，一段濃縮機(jī)底流中的煤泥采用沉降過(guò)濾離心機(jī)回收，一段濃縮機(jī)溢流進(jìn)入二段濃縮機(jī)，二段濃縮機(jī)底流中的煤泥采用壓濾機(jī)回收。由于該選煤廠的煤泥量大、不易沉降，且粘結(jié)性較強(qiáng)，采用兩段濃縮兩段回收工藝不但可以有效解決煤泥不易沉降的問(wèn)題[7]，而且能夠?qū)崿F(xiàn)煤泥水的深度澄清，有效解決循環(huán)水中的細(xì)煤泥污染精煤的問(wèn)題[8]。

(5)卸煤速度快，自動(dòng)化程度較高。為滿足企業(yè)生產(chǎn)和鐵路調(diào)度的要求，在該選煤廠北邊新建兩條受煤線，在每條受煤線上各新建一座翻車(chē)機(jī)房，并布置兩臺(tái)“C”型貫穿式翻車(chē)機(jī)(一用一備)和一臺(tái)重車(chē)調(diào)車(chē)機(jī)。每個(gè)翻車(chē)機(jī)房下分別布置兩個(gè)容量90 t的緩沖倉(cāng)，緩沖倉(cāng)內(nèi)原煤通過(guò)兩臺(tái)給煤機(jī)運(yùn)至轉(zhuǎn)載帶式輸送機(jī)上，然后輸送至原煤處理系統(tǒng)。重車(chē)調(diào)車(chē)機(jī)可以完成重車(chē)的調(diào)配和空車(chē)的推送，無(wú)需絞車(chē)作業(yè)線。該鐵路來(lái)煤系統(tǒng)卸煤速度快，自動(dòng)化程度較高，系統(tǒng)靈活且可靠，但是單臺(tái)翻車(chē)機(jī)的處理能力略有欠缺。

(6)節(jié)能環(huán)保方案設(shè)計(jì)合理，滿足環(huán)保要求。天宏選煤廠生產(chǎn)的精煤、中煤、矸石、干燥煤泥均進(jìn)倉(cāng)儲(chǔ)存，全部通過(guò)鐵路外運(yùn)，矸石通過(guò)汽運(yùn)通道外運(yùn)，儲(chǔ)存、轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程中污染較小。煤泥水采用兩段濃縮、兩段回收工藝處理，在有效回收全部煤泥的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了洗水閉路循環(huán)和零排放。滾筒干燥機(jī)系統(tǒng)布置了兩段除塵設(shè)備，第一段采用高效旋風(fēng)除塵器，回收的煤粉經(jīng)封閉式排料機(jī)卸載到帶式輸送機(jī)上；第二段采用二次沖擊式濕式過(guò)濾除塵器，除塵器排出的煤泥水自流到煤泥水池內(nèi)，再由排水泵送至濃縮水池濃縮[9-10]。主廠房采用落地窗設(shè)計(jì)，采光效果良好，可最大化的節(jié)約電能。

4 結(jié)語(yǔ)

在對(duì)入選原煤煤質(zhì)特征分析的基礎(chǔ)上，以“設(shè)計(jì)合理、系統(tǒng)可靠、技術(shù)先進(jìn)、效益優(yōu)先、節(jié)能環(huán)保、持續(xù)發(fā)展”為指導(dǎo)思想，制定天宏選煤廠的選煤方法和洗選工藝。生產(chǎn)實(shí)踐表明：該工藝系統(tǒng)布置合理，自動(dòng)化程度高，尤其注重節(jié)能環(huán)保設(shè)計(jì)，不但有助于追求企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益最大化，而且有利于實(shí)現(xiàn)企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

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Analysis of the design of the large-sized 5.0 Mt/a Tianhong coking coal preparation plant

LIU Qian, TAN Xing-fu

(Beijing Huayu Engineering Co., Ltd., China Coal Technology & Engineering Group, Pingdingshan, Henan 467000, China)

Based on analysis of the property and characteristics of the raw coal treated, an appropriate washing scheme is finally selected for the plant. The elaboration is made in the paper with the focus centered on the special features of the washing process designed. In the design of the plant, particular stress is laid on energy conservation and environmental protection, with an aim to pursuing not only optimal economic performance but sustainable development of the enterprise as well.

coking coal washery; coal property; energy conservation and environmental protection

1001-3571(2016)01-0095-03

TD948.1

B

2016-02-15

10.16447/j.cnki.cpt.2016.01.025

劉 謙(1984—)，男，山西省太原市人，工程師，主要從事選煤廠設(shè)計(jì)工作。

E-mail：liuqian052@126.com Tel：13303904660