石板選煤發(fā)電廠提高難選煤分選效果的實(shí)踐

王永勝，江 燕，朱財(cái)平

(四川達(dá)竹煤電(集團(tuán))有限責(zé)任公司 石板選煤發(fā)電廠，四川 達(dá)州 635015)

石板選煤發(fā)電廠(以下簡(jiǎn)稱“石板選煤廠”)隸屬于四川達(dá)竹煤電(集團(tuán))有限責(zé)任公司，是一個(gè)集原煤洗選加工、煤矸石發(fā)電、粉煤灰建材生產(chǎn)為一體的循環(huán)經(jīng)濟(jì)企業(yè)。其中，重介選煤系統(tǒng)于2007年10月建成，原煤洗選能力為1.50 Mt/a；原煤經(jīng)過(guò)1.50 mm脫泥后，50～1.50 mm粒級(jí)由無(wú)壓三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器分選，1.50～0 mm粒級(jí)進(jìn)入斜板沉淀池，沉淀池底流采用振動(dòng)弧形篩脫水，篩上物在脫泥篩篩口段脫水后由無(wú)壓三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器分選，篩下水進(jìn)入浮選系統(tǒng)，浮選尾煤經(jīng)過(guò)濃縮、壓濾處理后成為產(chǎn)品[1]。石板選煤廠主要入選達(dá)竹公司下屬的金剛、斌郎及小河嘴煤礦的原煤，同時(shí)外購(gòu)部分原煤(優(yōu)質(zhì)煤)洗選，主導(dǎo)產(chǎn)品為8～13級(jí)冶煉精煤。

經(jīng)過(guò)多年的不斷開(kāi)采，特別是近些年，各個(gè)礦井煤炭賦存條件發(fā)生了較大變化；加之大力推廣機(jī)械化采煤，原煤煤質(zhì)不斷變差，綜合原煤的可選性等級(jí)從中等可選變?yōu)殡y選。由于原煤煤質(zhì)的變化，中煤中<1.50 g/cm3密度級(jí)的產(chǎn)率在15%以上，末精煤灰分在14%以上，選煤數(shù)量效率在95%左右，噸原煤介耗在2 kg以上，浮選精煤快灰穩(wěn)定率在80%以下，浮選劑用量在0.18 kg/t以上(以原煤計(jì)算)，選煤效果變差，生產(chǎn)成本變高[2]。

在煤炭行業(yè)經(jīng)濟(jì)形勢(shì)較差的大環(huán)境下，較低的精煤產(chǎn)率和較高的材料成本直接影響企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的提升。對(duì)石板選煤廠來(lái)說(shuō)，必須面對(duì)內(nèi)調(diào)煤數(shù)量增加的現(xiàn)狀，通過(guò)生產(chǎn)系統(tǒng)改造和優(yōu)化，提高配煤的分選效果，以提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，進(jìn)而提升企業(yè)的抗風(fēng)險(xiǎn)能力和發(fā)展能力。

1 優(yōu)化方案與實(shí)施

結(jié)合多年的選煤生產(chǎn)實(shí)踐，確定原煤的可選性、重介質(zhì)懸浮液的粘度和密度、循環(huán)水的水質(zhì)及浮選劑的選擇性是直接影響內(nèi)調(diào)煤分選效果的主要因素[3]。要想提高內(nèi)調(diào)煤的分選效果，必須對(duì)這些影響因素進(jìn)行深入研究。

1.1 優(yōu)化配煤方案

1.1.1 優(yōu)化原料煤摻配方案

由于內(nèi)調(diào)煤的可選性已從中等可選變?yōu)殡y選，加之配煤設(shè)備陳舊落后，嚴(yán)重影響配煤均質(zhì)化。為此，外購(gòu)內(nèi)灰低、易選的優(yōu)質(zhì)煤，與內(nèi)調(diào)煤摻配入選，以改變?nèi)脒x原煤的可選性等級(jí)。在對(duì)多種原煤煤質(zhì)對(duì)比分析的基礎(chǔ)上，選擇易選的A、B、C三種優(yōu)質(zhì)煤(煤種為1/3焦煤、G值≥70、硫含量≤0.80%)，與內(nèi)調(diào)煤摻配后洗選。三種優(yōu)質(zhì)煤的煤質(zhì)指標(biāo)見(jiàn)表1，配煤的可選性指標(biāo)見(jiàn)表2。

表1 優(yōu)質(zhì)煤的煤質(zhì)指標(biāo)

表2 配煤的煤質(zhì)指標(biāo)

注：配比為內(nèi)調(diào)煤與外購(gòu)煤的質(zhì)量比。

由表2可知：將優(yōu)質(zhì)煤與內(nèi)調(diào)煤摻配時(shí)，精煤理論產(chǎn)率增加到40%以上，分選密度提高了0.02 g/cm3，δ±0.1含量降到28.20%左右，原煤可選性得到改善，由難選轉(zhuǎn)為較難選。

1.1.2 優(yōu)化相關(guān)的配煤設(shè)施

為了實(shí)現(xiàn)原煤處理系統(tǒng)給煤均質(zhì)均量，一是為給煤機(jī)加裝倒閘控制箱，使一臺(tái)控制箱控制兩臺(tái)給煤機(jī)，從而保證配煤的精確性和均一性，同時(shí)能夠節(jié)約技改成本；二是在原煤倉(cāng)的給煤漏斗、給煤機(jī)梭板上斜面及兩個(gè)側(cè)面鋪設(shè)高分子材料和鑄石，以降低倉(cāng)壁阻力，防止相關(guān)設(shè)施被堵塞；三是在帶式輸送機(jī)機(jī)頭落煤溜槽處加裝防堵裝置，防止機(jī)頭處積煤影響配煤效果；四是在優(yōu)質(zhì)煤受煤坑和給煤刮板輸送機(jī)上方分別增加監(jiān)控設(shè)施，以保證給煤的均勻性；五是當(dāng)優(yōu)質(zhì)煤數(shù)量不足時(shí)，以小河嘴的原煤作為“引子煤”，與金剛、斌郎的原煤摻配。

此外，為了如實(shí)反映外購(gòu)煤的質(zhì)量，建立了一套基于煤壩收煤的管理運(yùn)行模式，以保證供需雙方的共同利益。

1.2 優(yōu)化粗煤泥分選工藝

重介質(zhì)懸浮液的粘度直接影響重介質(zhì)旋流器的分選下限，當(dāng)重介質(zhì)懸浮液粘度高時(shí)，重介質(zhì)旋流器的分選下限高，不利于細(xì)粒級(jí)的分選。目前，控制重介質(zhì)懸浮液粘度的方法就是分流，即將部分合格介質(zhì)分流到稀介質(zhì)內(nèi)，再通過(guò)磁選機(jī)回收[4]。但當(dāng)重介質(zhì)懸浮液內(nèi)煤泥特別多時(shí)，將分流量打到最大仍不能使其粘度降到合理范圍，這不但影響重介質(zhì)旋流器的分選精度，而且導(dǎo)致磁選機(jī)的工作負(fù)荷增加，生產(chǎn)系統(tǒng)介耗偏高[5]。

為此，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，將粗煤泥從重介分選系統(tǒng)分離出來(lái)，并采用干擾床分選機(jī)(TBS)分選(圖1)。原煤采用篩孔尺寸為1 mm的脫泥篩脫泥，篩下水經(jīng)圓錐斜板沉淀池、分級(jí)旋流器預(yù)脫泥后，分級(jí)旋流器底流(主導(dǎo)粒級(jí)為1～0.25 mm)進(jìn)入TBS分選，TBS精礦經(jīng)弧形篩脫泥后進(jìn)入精煤磁選尾礦桶，采用濃縮旋流器組、三質(zhì)體電磁振動(dòng)篩、煤泥離心機(jī)脫水、脫泥；TBS尾礦進(jìn)入矸石(中煤)磁選尾礦桶[6]。

圖1 優(yōu)化后的粗煤泥分選原則流程

優(yōu)化后的粗煤泥分選工藝有6道脫泥工序，即TBS分選前的2道和分選后的4道，能夠保證精煤質(zhì)量[7]。在粗煤泥分選中，將TBS的固定溢流堰改為可調(diào)溢流堰，使其可以適應(yīng)煤質(zhì)多變的原煤，特別是可選性為難選的原煤。

1.3 優(yōu)化介質(zhì)添加系統(tǒng)

介質(zhì)添加系統(tǒng)是重介選煤中的一個(gè)重要系統(tǒng)，設(shè)計(jì)的合理性對(duì)選煤廠能否經(jīng)濟(jì)運(yùn)行至關(guān)重要[8]。石板選煤廠設(shè)計(jì)介耗為2 kg/t(以原煤計(jì)算)，投產(chǎn)初期介耗高達(dá)3 kg/t。這與介質(zhì)添加系統(tǒng)經(jīng)常堵塞，影響重介質(zhì)的穩(wěn)定性，濃介系統(tǒng)存在“冒、跑、滴、漏”等有關(guān)。

在投產(chǎn)初期，石板選煤廠與絕大多數(shù)重介選煤廠一樣，采用單梁電抓斗將介質(zhì)庫(kù)內(nèi)的加重質(zhì)加入風(fēng)力攪拌桶，經(jīng)過(guò)充分?jǐn)嚢璧闹亟橘|(zhì)通過(guò)渣漿泵進(jìn)入合介桶。在實(shí)際工作過(guò)程中，由于單梁電抓斗故障頻發(fā)，不得不經(jīng)常采用鏟車添加加重質(zhì)，導(dǎo)致其浪費(fèi)較多；此外，由于加重質(zhì)中含有石塊等大塊雜物，且加重質(zhì)在水中沉降速度更快，經(jīng)常堵塞風(fēng)管和渣漿泵；排除故障時(shí)不但費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且造成加重質(zhì)大量流失，進(jìn)而影響重介質(zhì)懸浮液密度的穩(wěn)定性[9]。

為了降低管理介耗，提高重介質(zhì)懸浮液密度的穩(wěn)定性，將重介質(zhì)添加方式改為“地坑”式(圖2)。該添加方式采用液下泵代替渣漿泵，無(wú)需單梁電抓斗；通過(guò)篦子濾掉加重質(zhì)中的石塊等大塊雜物，能夠減少風(fēng)管和液下泵的堵塞頻率；液下泵運(yùn)行后維護(hù)工作量少，且方便工人處理故障，能夠降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度；地坑底部坡度為18°，方便清理雜物，能夠避免液下泵被堵塞[10]?！暗乜印笔街亟橘|(zhì)添加系統(tǒng)投入運(yùn)行后，生產(chǎn)系統(tǒng)的“跑、冒、滴、漏”現(xiàn)象得到遏制，為穩(wěn)定重介質(zhì)懸浮液密度起到關(guān)鍵作用，也為重介質(zhì)旋流器的高效分選創(chuàng)造了條件，重介系統(tǒng)的介耗降低[11]。

圖2 “地坑”式重介質(zhì)添加系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

添加加重介時(shí)，操作工采用沖水軟管沖擊堆放在篦子前的加重質(zhì)，使其與循環(huán)水混合，形成高濃度的固液混合物(濃介質(zhì))，通過(guò)篦子濾掉濃介質(zhì)中的石塊等雜物；去除雜物的濃介質(zhì)自流進(jìn)入地坑，在風(fēng)力作用下進(jìn)一步混合；在液下泵的作用下，地坑內(nèi)的濃介質(zhì)通過(guò)耐磨管被打到合介桶，重介質(zhì)添加完成。

1.4 優(yōu)化煤泥水處理系統(tǒng)

石板選煤廠擴(kuò)能改造后，原煤入選量增加，加之TBS投入運(yùn)行，生產(chǎn)系統(tǒng)煤泥水量增加了250 m3/h，實(shí)際在1 300 m3/h以上。濃縮池、沉淀塔并聯(lián)運(yùn)行的方式明顯不能滿足煤泥水處理的需要，煤泥水沉降距離較短，部分煤泥來(lái)不及沉降就隨溢流進(jìn)入循環(huán)水池；此外，濃縮池底流間斷性的排放，導(dǎo)致循環(huán)水濃度偏高且不穩(wěn)定，并不時(shí)出現(xiàn)“黑水”。由于循環(huán)水濃度高，其中的細(xì)泥不斷積累，導(dǎo)致設(shè)備分選密度不穩(wěn)定，精礦泡沫發(fā)粘，精煤灰分變高，煤泥分選效果變差。為此，在多次研究的基礎(chǔ)上，對(duì)煤泥水處理系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化。

1.4.1 優(yōu)化運(yùn)行方式

將濃縮池、沉淀塔的運(yùn)行方式由并聯(lián)改為串聯(lián)，即煤泥水(浮選尾礦、中煤/矸石濃縮旋流器組的溢流和高頻篩的篩下水)在濃縮池經(jīng)過(guò)第一次濃縮、澄清后，其底流被泵送到沉淀塔，在其中進(jìn)行第二次濃縮與澄清，沉淀塔底流采用壓濾機(jī)回收，兩者的溢流作為循環(huán)水。

2013年3月按照串聯(lián)要求搭接煤泥水處理系統(tǒng)管道，并將濃縮池底流泵更換為100ZJ-I-B42渣漿泵。通過(guò)生產(chǎn)調(diào)試后，濃縮池的底流濃度在120 g/L左右，自由沉降區(qū)的高度增加，池內(nèi)沒(méi)有積煤，且濃縮池的清水層高度增加，沉淀塔的底流濃度在500 g/L以上，煤泥實(shí)現(xiàn)回收正常。優(yōu)化后的煤泥水處理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖3所示。

1.4.2 優(yōu)化循環(huán)水消泡方法

循環(huán)水的消泡效果不佳一直是制約選煤廠正常生產(chǎn)的難題，為了提高循環(huán)水質(zhì)量，減少泡沫對(duì)選煤效果的影響，在借鑒其他選煤廠消泡經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，對(duì)原消泡方法進(jìn)行優(yōu)化。一是在濃縮池溢流堰內(nèi)側(cè)300 mm處安裝一圈由廢舊膠帶組成的高度500 mm圍堰，將泡沫圍在堰內(nèi)，使其不隨溢流進(jìn)入循環(huán)水池；二是在循環(huán)水管道上另接一根管道，并將其引到濃縮池入料管旁，利用高差將沉淀塔的溢流通過(guò)膠管小孔噴灑在泡沫表層，用于破壞池內(nèi)泡沫結(jié)構(gòu)。在不增加生產(chǎn)系統(tǒng)清水量和能耗的情況下，濃縮池的泡沫層被消除，能夠有效防止泡沫夾帶的高灰物進(jìn)入循環(huán)水[12]。

圖3 優(yōu)化后的煤泥水處理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

此后，循環(huán)水濃度小于0.50 g/L，實(shí)現(xiàn)了清水選煤，為脫泥、脫介、粗煤泥降灰、浮選稀釋水添加奠定了基礎(chǔ)，重介系統(tǒng)介耗降低，精煤產(chǎn)率提高；選煤清水使用點(diǎn)被重新規(guī)范，清水消耗降低。

1.5 優(yōu)化浮選生產(chǎn)系統(tǒng)

柴油對(duì)難浮煤泥的選擇性較差，且用量偏高。為了提高浮選效果，降低藥劑消耗，對(duì)捕收劑的種類和添加方式進(jìn)行研究。一是基于對(duì)國(guó)內(nèi)外捕收劑及其應(yīng)用效果分析，采用MJ-9#作為內(nèi)調(diào)煤的捕收劑；二是安裝兩臺(tái)FJR120浮選劑自動(dòng)加藥系統(tǒng)，將藥劑添加方式由人工手動(dòng)添加改為系統(tǒng)自動(dòng)乳化及添加，在藥劑乳化后內(nèi)調(diào)煤的浮選效果進(jìn)一步提高。自動(dòng)加藥系統(tǒng)與藥劑乳化裝置如圖4所示。

圖4 自動(dòng)加藥系統(tǒng)與藥劑乳化裝置

1.6 優(yōu)化重介質(zhì)旋流器結(jié)構(gòu)參數(shù)

石板選煤廠選用1300/920三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器后，對(duì)原結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化。其精煤中心管標(biāo)準(zhǔn)直徑有380、390、400 mm三種，中煤中心管的標(biāo)準(zhǔn)直徑有370、385、400 mm三種，矸石底流口的標(biāo)準(zhǔn)直徑有245、265、285 mm三種，為選擇適合內(nèi)調(diào)煤煤質(zhì)特點(diǎn)的結(jié)構(gòu)參數(shù)，經(jīng)過(guò)近一年的探索，在保證精煤數(shù)質(zhì)量和中煤、矸石質(zhì)量的前提下，確定的最佳結(jié)構(gòu)參數(shù)為精煤中心管直徑390 mm、中煤中心管直徑400 mm、矸石底流口直徑265 mm。一年多的試運(yùn)行表明：該結(jié)構(gòu)參數(shù)下設(shè)備分選效果較好。

為了進(jìn)一步提高重介質(zhì)旋流器的工作壓力，2013年5月將大合介泵的入料口直徑由150 mm×220 mm縮為150 mm×200 mm。在直徑縮小后，其流量不變，工作壓力升高，離心力場(chǎng)作用增強(qiáng)，矸石帶煤減少，分選效果提高。1300/920三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器不同工作壓力下的分選效果見(jiàn)表3。

表3 1300/920三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器不同工作壓力下的分選效果

由表3可知：大合介泵的工作壓力在0.26～0.28 MPa之間，小合介泵的工作壓力在0.31～0.33 MPa時(shí)，重介質(zhì)旋流器的分選效果較好。

2 優(yōu)化效果

通過(guò)生產(chǎn)系統(tǒng)優(yōu)化前后的技術(shù)指標(biāo)(表4)可知：優(yōu)質(zhì)煤與內(nèi)調(diào)煤摻配后，原煤由難選變?yōu)檩^難選；粗精煤產(chǎn)率提高，重介質(zhì)懸浮液穩(wěn)定在較好水平，選煤數(shù)量效率由95%提高到98%以上，配煤的分選效果明顯提高，總精煤產(chǎn)率增加。

表4 生產(chǎn)系統(tǒng)優(yōu)化前后的技術(shù)指標(biāo)

在生產(chǎn)系統(tǒng)優(yōu)化后，經(jīng)濟(jì)效益提升明顯，根據(jù)2016年的技術(shù)指標(biāo)計(jì)算的經(jīng)濟(jì)效益見(jiàn)表5。

表5 2016年的經(jīng)濟(jì)效益計(jì)算結(jié)果

注：計(jì)算經(jīng)濟(jì)效益時(shí)已扣除優(yōu)質(zhì)煤采購(gòu)成本和加工費(fèi)。

3 結(jié)語(yǔ)

由于礦井的持續(xù)開(kāi)采，煤炭賦存條件不斷發(fā)生變化；加上機(jī)械化采煤方式的推廣，難選煤數(shù)量越來(lái)越多。石板選煤廠通過(guò)不斷的優(yōu)化與創(chuàng)新，為難選煤的分選和難浮煤泥的浮選提供了強(qiáng)有力的保證。在對(duì)生產(chǎn)系統(tǒng)優(yōu)化后，精煤產(chǎn)率和數(shù)量效率均得到提高，產(chǎn)品質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)成本和工人勞動(dòng)強(qiáng)度均降低，企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益顯著，為企業(yè)的生存和發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

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