選煤廠原煤煤質(zhì)保證系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用

王 進(jìn)，楊偉橋，薛軍智，陳新波，盧雙民

(陜西煤化選煤技術(shù)有限公司，陜西 西安 710100)

0 引言

陜西彬長(zhǎng)文家坡選煤廠設(shè)計(jì)洗選能力4.00 Mt/a，建設(shè)規(guī)模與礦井配套，屬礦井型動(dòng)力煤選煤廠。選煤廠共有4大系統(tǒng)，分別是原煤準(zhǔn)備、主洗系統(tǒng)、煤泥水處理系統(tǒng)和產(chǎn)品裝車系統(tǒng)。選煤廠工藝技術(shù)特點(diǎn)為：+13 mm塊煤重介淺槽分選；13～0.5 mm無(wú)壓三產(chǎn)品重介分選；粗煤泥離心機(jī)回收、細(xì)煤泥快開(kāi)壓濾機(jī)回收。文家坡選煤廠經(jīng)過(guò)近2年多的實(shí)際生產(chǎn)后，選煤廠原煤儲(chǔ)運(yùn)生產(chǎn)系統(tǒng)環(huán)節(jié)也逐漸暴露出一些問(wèn)題，主要體現(xiàn)在礦井井下過(guò)斷層，原煤煤質(zhì)急劇變差，嚴(yán)重影響了選煤廠的生產(chǎn)能力；日常生產(chǎn)中原煤煤質(zhì)不穩(wěn)定，也影響后續(xù)的分選效果，造成選煤廠煤炭產(chǎn)品指標(biāo)不穩(wěn)定。因此，需要對(duì)文家坡選煤廠的原煤儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)進(jìn)行改造優(yōu)化。

1 原煤煤質(zhì)分析

1.1 原煤工業(yè)分析

按照GB/T212-2008《煤的工業(yè)分析方法》、GB/T211-2007《煤中全水分的測(cè)定方法》和GB/T213-2008《煤的發(fā)熱量測(cè)定方法》的規(guī)定，對(duì)文家坡煤礦原煤分別進(jìn)行篩分、破碎、縮分、制樣，按GB/T477-2008《煤炭篩分試驗(yàn)方法》配制化驗(yàn)總樣，對(duì)其進(jìn)行工業(yè)分析，其結(jié)果詳見(jiàn)表1。

表1 文家坡入廠煤樣工業(yè)分析結(jié)果

從表1可知，按GB/T15224.1-2010《煤炭質(zhì)量分級(jí)第1部分：灰分》的規(guī)定，文家坡煤灰分為26.49%，為中灰煤。其高位發(fā)熱量為22.2 MJ/kg，屬于中發(fā)熱量煤；對(duì)比設(shè)計(jì)之初的原煤工業(yè)分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)，原煤灰分較設(shè)計(jì)之初灰分升高約9.5%，原煤發(fā)熱量降低約1 000 kcal。因此，文家坡入選原煤煤質(zhì)變差，原煤等級(jí)下降一個(gè)等級(jí)。

1.2 原煤篩分資料分析

現(xiàn)場(chǎng)對(duì)實(shí)際的原煤做了大樣分析，并得到了正常生產(chǎn)時(shí)和過(guò)斷層時(shí)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，選煤廠正常生產(chǎn)時(shí)原煤篩分?jǐn)?shù)據(jù)表見(jiàn)表2，在極端條件下如井下過(guò)斷層時(shí)選煤廠生產(chǎn)原煤篩分?jǐn)?shù)據(jù)表見(jiàn)表3。

表2 選煤廠正常生產(chǎn)時(shí)原煤篩分?jǐn)?shù)據(jù)表

表3 井下過(guò)斷層時(shí)選煤廠生產(chǎn)原煤篩分?jǐn)?shù)據(jù)表

由表2和表3可以看出，原設(shè)計(jì)時(shí)，+13 mm以上的塊煤量與-13 mm以下的末煤量基本上各占一半，而實(shí)際生產(chǎn)中，塊煤的量約為40%左右，這也與現(xiàn)場(chǎng)目前末煤洗選系統(tǒng)無(wú)壓三產(chǎn)品旋流器入料量偏大處理不過(guò)來(lái)，而淺槽處理能力又有所富余的實(shí)際情況相符。因此在提升選煤廠系統(tǒng)產(chǎn)能時(shí)可考慮適當(dāng)增加末煤系統(tǒng)處理量或是降低淺槽分選下限提高塊系統(tǒng)處理量，保證系統(tǒng)在整體提升能力時(shí)不至于因三產(chǎn)品旋流器處理能力低下而制約整個(gè)系統(tǒng)產(chǎn)能提升。

井下過(guò)斷層時(shí)，原煤的煤質(zhì)嚴(yán)重惡化，灰分達(dá)到了45%以上，硫分也偏高，高位干燥基發(fā)熱量更是只有4 000 kcal左右，折合為收到基的低位發(fā)熱量只有3 100 kcal左右，因此即使全洗，混煤產(chǎn)品質(zhì)量也很難達(dá)到客戶要求，因此開(kāi)發(fā)出穩(wěn)定的原煤煤質(zhì)保證系統(tǒng)非常必要。

2 穩(wěn)定入選原煤煤質(zhì)思路

2.1 原煤分裝分運(yùn)系統(tǒng)優(yōu)化

井下過(guò)斷層時(shí)煤質(zhì)嚴(yán)重惡化，灰分超過(guò)45%以上，發(fā)熱量?jī)H為3 100 kcal左右。如何穩(wěn)定入選原煤煤質(zhì)，最大程度保證選煤廠生產(chǎn)產(chǎn)品發(fā)熱量合格，作為毛煤從井下提升的第一道工序，對(duì)井下原煤進(jìn)行分質(zhì)入倉(cāng)尤為必要。

原煤煤質(zhì)受限于文家坡礦井井下不能分裝分運(yùn)的現(xiàn)實(shí)情況，選煤廠目前在實(shí)際生產(chǎn)中利用現(xiàn)有條件，當(dāng)井下過(guò)斷層時(shí)，或者夾矸厚度大于煤層厚度2/3時(shí)，將該部分原料單獨(dú)運(yùn)輸至1#原煤倉(cāng)，如果矸石較純且泥化嚴(yán)重，直接利用倉(cāng)下的短皮帶導(dǎo)出來(lái)運(yùn)至排矸場(chǎng)排棄；如果矸石還有洗選的必要性時(shí)，也可以根據(jù)實(shí)際的情況，緩慢地參配至穩(wěn)定的原煤里面，讓選煤廠能夠穩(wěn)步的處理，防止短時(shí)間內(nèi)入洗原煤煤質(zhì)急劇變差而造成選煤廠洗選系統(tǒng)癱瘓。

圖1 分裝分運(yùn)實(shí)物圖

2016年沒(méi)有實(shí)行分裝分運(yùn)，導(dǎo)致2016年11月礦井?dāng)鄬由a(chǎn)過(guò)程中選煤廠入選原煤矸石含量波動(dòng)劇烈，嚴(yán)重影響選煤廠的生產(chǎn)。礦井過(guò)斷層時(shí)間約為32天，原煤產(chǎn)量?jī)H為30.2萬(wàn)t，商品煤銷售僅為14.56萬(wàn)t，嚴(yán)重影響礦井生產(chǎn)效益。與之相反，2017年實(shí)施分裝分運(yùn)后，在2017年11月礦井F21斷層生產(chǎn)過(guò)程中選煤廠入選原煤性質(zhì)基本穩(wěn)定，礦井過(guò)斷層時(shí)間為9天，當(dāng)月原煤生產(chǎn)37.6萬(wàn)t，商品煤銷售18.94萬(wàn)t，劣質(zhì)煤外運(yùn)7.3萬(wàn)t，圖2為斷層生產(chǎn)過(guò)程中煤質(zhì)變化趨勢(shì)圖。

a-2016年斷層原煤化驗(yàn)；b-2017年斷層原煤化驗(yàn)圖2 2次斷層煤質(zhì)變化對(duì)比圖

對(duì)比2次斷層生產(chǎn)情況可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)?shù)V井煤質(zhì)出現(xiàn)劇烈變化時(shí)，在入選極差煤質(zhì)原煤時(shí)，矸石外排對(duì)入洗原煤質(zhì)量穩(wěn)定起到了促進(jìn)作用，對(duì)礦井生產(chǎn)的正常進(jìn)行也起到了促進(jìn)作用。

2.2 原煤煤質(zhì)管理系統(tǒng)開(kāi)發(fā)

通過(guò)在過(guò)斷層時(shí)期所建立起的掘進(jìn)煤進(jìn)1號(hào)原煤倉(cāng)，綜采煤進(jìn)2號(hào)原煤倉(cāng)的原煤入倉(cāng)規(guī)則，結(jié)合201皮帶所裝的在線灰水測(cè)定儀，以及安裝在1號(hào)、2號(hào)原煤倉(cāng)下的12臺(tái)帶變頻振動(dòng)給煤機(jī)，提出了一套基于PLC控制的原煤煤質(zhì)穩(wěn)定控制的系統(tǒng)，安裝在201皮帶上的皮帶秤和無(wú)源灰水測(cè)定儀分別將皮帶負(fù)荷、速度脈沖信號(hào)、煤質(zhì)信號(hào)傳給配電室PLC的輸入模塊，經(jīng)PLC的程序運(yùn)算，其模出模塊將 4～20 mA的控制電流傳給變頻器，變頻器按照給定控制電流實(shí)現(xiàn)輸出頻率的改變，即給煤機(jī)的給煤量實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)，使得給煤機(jī)在給定的流量下輸送煤。

在手動(dòng)模式下，人工給定變頻器的控制電流，使給煤機(jī)在相應(yīng)的速度下恒速運(yùn)行。設(shè)定所有配料數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中完成，在每個(gè)煤倉(cāng)煤種名稱下輸入配料百分比、含水含灰率即可，控制圖如圖3所示。

圖3 原煤煤質(zhì)穩(wěn)定控制的系統(tǒng)

通過(guò)由工程軟件建立起來(lái)的在線監(jiān)測(cè)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，利用201皮帶上所裝的皮帶秤和在線灰水測(cè)定儀在線測(cè)定原煤的流量大小及灰分、水分，通過(guò)與內(nèi)部設(shè)定的原煤參數(shù)進(jìn)行比較，當(dāng)原煤水分<12%，灰分<35%，原煤直接入廠分選；當(dāng)原煤水分>12%，灰分>35%，持續(xù)時(shí)間達(dá)10 min及以上時(shí)，集控員通過(guò)控制給煤機(jī)變頻和給煤機(jī)開(kāi)關(guān)數(shù)量及時(shí)調(diào)整1號(hào)倉(cāng)和2號(hào)倉(cāng)的配比，現(xiàn)場(chǎng)也裝有控制按鈕方便崗位工進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)操作，手動(dòng)啟動(dòng)和停止分為集控室計(jì)算機(jī)軟手動(dòng)和現(xiàn)場(chǎng)操作臺(tái)硬手動(dòng)2種方式，硬手動(dòng)切換由設(shè)在集控室的轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)完成。所有給煤機(jī)的啟動(dòng)都受主輸送皮帶機(jī)的連鎖控制。將轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換到手動(dòng)，則現(xiàn)場(chǎng)的所有給煤機(jī)將不受 PLC的控制，其啟停將直接由現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)操作臺(tái)的啟停開(kāi)關(guān)控制，現(xiàn)場(chǎng)的啟停開(kāi)關(guān)直接控制給煤機(jī)的接觸器。

3 經(jīng)濟(jì)效益分析

對(duì)比改造前后礦井過(guò)斷層生產(chǎn)量和精煤銷售量可以發(fā)現(xiàn)，改造后過(guò)斷層時(shí)可多生產(chǎn)商品煤4.1萬(wàn)t，每噸按照60元利潤(rùn)計(jì)算，可為礦方增加收入約246萬(wàn)元，同時(shí)排出的矸石為7.3萬(wàn)t，可為礦井節(jié)省加工費(fèi)為874 540元。2項(xiàng)合計(jì)，可以為礦方創(chuàng)造效益約為335萬(wàn)元。

4 結(jié)論

(1)在礦井過(guò)斷層時(shí)，純矸石通過(guò)外排不僅可以保證選煤廠生產(chǎn)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，同時(shí)與以往過(guò)斷層相比可實(shí)現(xiàn)較高的經(jīng)濟(jì)效益。

(2)原煤煤質(zhì)管理是在設(shè)置好的PLC控制系統(tǒng)中，根據(jù)原煤煤質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)調(diào)整原煤1號(hào)、2號(hào)倉(cāng)的給煤量，最終實(shí)現(xiàn)“在線監(jiān)測(cè)、動(dòng)態(tài)控制、純矸排棄、合理配煤”的入廠煤質(zhì)穩(wěn)定的保證系統(tǒng)。