寧東礦區(qū)動(dòng)力煤洗選模式探索研究

艾杰廉

(寧夏煤業(yè)集團(tuán)有限公司 生產(chǎn)指揮中心，寧夏 銀川 751410)

1 概 況

1.1 研究背景及意義

神華寧夏煤業(yè)集團(tuán)有限公司選配煤中心共有10個(gè)分廠(chǎng)，已形成設(shè)計(jì)處理能力85.20 Mt/a。主要洗選工藝采用原煤25 mm分級(jí)，塊煤重介質(zhì)淺槽分選，末煤直接銷(xiāo)售(部分選煤廠(chǎng)末煤入洗)。產(chǎn)品主要用于發(fā)電、建材、高爐噴吹、化工、民用等行業(yè)，部分產(chǎn)品用于集團(tuán)公司內(nèi)部煤化工和煤制油項(xiàng)目。

在煤制油項(xiàng)目滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)行后，精煤需求量大增，精煤保供問(wèn)題日益突出。無(wú)論是采用全級(jí)入洗還是外購(gòu)精煤，均要提高生產(chǎn)成本。因此，如何低成本且高效組織生產(chǎn)意義重大。

1.2 發(fā)展趨勢(shì)

動(dòng)力煤選煤廠(chǎng)具有產(chǎn)品結(jié)構(gòu)多元化、產(chǎn)品市場(chǎng)銷(xiāo)售價(jià)格低于焦煤價(jià)格等特點(diǎn)，選煤廠(chǎng)應(yīng)根據(jù)原煤特性，用戶(hù)對(duì)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)和質(zhì)量要求，結(jié)合建廠(chǎng)規(guī)模及選煤廠(chǎng)實(shí)際情況，選擇先進(jìn)合理、系統(tǒng)穩(wěn)定、適應(yīng)靈活的選煤工藝及設(shè)備。未來(lái)動(dòng)力煤選煤廠(chǎng)將朝著設(shè)備大型化、生產(chǎn)高效化、廠(chǎng)型模塊化等方向發(fā)展。

寧東能源化工基地煤炭需求量占整個(gè)集團(tuán)煤炭板塊銷(xiāo)售結(jié)構(gòu)的47%左右，其需求產(chǎn)品分布于整個(gè)寧東礦區(qū)。下一步，為提高企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，供煤?jiǎn)挝坏纳a(chǎn)組織必須朝著高效化運(yùn)行的方向發(fā)展。

1.3 主要研究?jī)?nèi)容

本文主要研究寧東礦區(qū)的幾個(gè)主力礦井生產(chǎn)原煤的洗選運(yùn)行模式，重點(diǎn)從產(chǎn)量、轉(zhuǎn)運(yùn)成本、人力資源成本等方面進(jìn)行分析，并在滿(mǎn)足現(xiàn)有需求的情況下，探索低成本加工動(dòng)力煤的生產(chǎn)運(yùn)行方式。

2 寧東礦區(qū)動(dòng)力煤生產(chǎn)現(xiàn)狀

2.1 生產(chǎn)現(xiàn)狀

2.1.1 動(dòng)力煤礦井及選煤廠(chǎng)簡(jiǎn)介

寧東礦區(qū)各礦自北向南呈縱向分布，11個(gè)主要?jiǎng)恿γ旱V井及選煤廠(chǎng)規(guī)劃或設(shè)計(jì)處理能力見(jiàn)表1。

其中，清水營(yíng)煤礦預(yù)計(jì)在2021年1月開(kāi)始試生產(chǎn)。靈新煤礦、棗泉煤礦、羊場(chǎng)灣煤礦、梅花井煤礦、石槽村煤礦、紅柳煤礦、麥垛山煤礦、雙馬煤礦、金鳳煤礦、金家渠煤礦等10個(gè)礦井已經(jīng)出煤生產(chǎn)。

目前，清水營(yíng)選煤廠(chǎng)已進(jìn)入試生產(chǎn)階段，具備一定生產(chǎn)能力；金鳳選煤廠(chǎng)二期入洗金家渠煤礦原煤，生產(chǎn)系統(tǒng)正在建設(shè)中；其他礦井生產(chǎn)的毛煤分別由各自井口的選煤廠(chǎng)進(jìn)行篩分后洗選，除紅柳、雙馬和金鳳3個(gè)選煤廠(chǎng)具備全級(jí)入洗能力外，其他選煤廠(chǎng)均只洗選塊煤，末煤全部銷(xiāo)售。洗選出的塊精煤進(jìn)入各礦點(diǎn)煤場(chǎng)，按照粒度進(jìn)行篩分后地銷(xiāo)或窖存。

表1 寧東礦區(qū)動(dòng)力煤煤礦及選煤廠(chǎng)規(guī)劃處理能力

2.1.2 塊煤生產(chǎn)情況

2018年1—10月礦井及選煤廠(chǎng)生產(chǎn)計(jì)劃及生產(chǎn)塊煤率情況見(jiàn)表2。按計(jì)劃生產(chǎn)的塊煤率計(jì)算，各礦點(diǎn)的塊煤產(chǎn)量合計(jì)733.66萬(wàn)t。

表2 寧東礦區(qū)2018年1—10月主要礦井商品煤及塊煤產(chǎn)量

2.2 塊煤供需簡(jiǎn)介

目前煤制油、煤化工用煤需求量大，供給不足，保供壓力大。寧東能源化工基地原料煤每日消耗量為2.1萬(wàn)t左右，考慮檢修情況，按330 d工作日滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)行，全年原料煤需求量為693萬(wàn)t。

目前原料煤煤質(zhì)符合寧東能源化工基地要求的煤礦有：羊場(chǎng)灣、棗泉、梅花井、靈新、金鳳、雙馬、金家渠煤礦。按照2018年的生產(chǎn)計(jì)劃，全年可供煤化工基地原料煤553.5萬(wàn)t。如紅柳選煤廠(chǎng)能夠?qū)崿F(xiàn)分裝分運(yùn)，麥垛山六煤、紅柳二煤分出后也可供煤化工使用，總量全年能夠提供633.7萬(wàn)t。

目前雙馬選煤廠(chǎng)、金鳳選煤廠(chǎng)全級(jí)入洗，其他各選煤廠(chǎng)采取更換篩板以降低塊煤系統(tǒng)下限，來(lái)提高精煤產(chǎn)率，保證化工基地精煤量的供應(yīng)。

2.3 存在的問(wèn)題

(1)末煤全級(jí)入洗導(dǎo)致的經(jīng)濟(jì)效益損失。2007年神華集團(tuán)對(duì)下屬動(dòng)力煤選煤廠(chǎng)進(jìn)行了運(yùn)行監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)累計(jì)的商品煤發(fā)熱量低于原煤。經(jīng)分析其主要原因是：在洗選過(guò)程中，煤泥的大量產(chǎn)生(尤其是粉煤入洗)造成洗選煤泥量急劇增加，降低了商品煤發(fā)熱量。如果煤泥增加帶來(lái)的商品煤發(fā)熱量降低，超過(guò)了排矸量增加帶來(lái)的發(fā)熱量提升，則造成洗選后煤炭發(fā)熱量低于原煤發(fā)熱量，則動(dòng)力煤選煤廠(chǎng)會(huì)成為無(wú)效動(dòng)力煤選煤廠(chǎng)。

因?qū)帠|礦區(qū)的煤炭易泥化，洗選的關(guān)鍵環(huán)節(jié)是煤泥水處理，如何減少進(jìn)入系統(tǒng)的煤泥量是解決寧東礦區(qū)動(dòng)力煤全級(jí)洗選的關(guān)鍵因素。目前紅柳、雙馬、金鳳3個(gè)全級(jí)入洗選煤廠(chǎng)的末煤洗選工藝為：25 mm以下粒級(jí)末煤采用弛張篩(6 mm)進(jìn)行深度分級(jí)，25～6 mm粒級(jí)末煤利用有壓兩產(chǎn)品重介旋流器分選，6 mm以下粒級(jí)的末煤直接進(jìn)入產(chǎn)品倉(cāng)。但實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中原煤水分不易控制，造成篩分效率下降，煤泥減量化運(yùn)行不徹底，末煤水洗后部分精煤損失到煤泥中，降低了經(jīng)濟(jì)效益。

以紅柳選煤廠(chǎng)為例，1 t末原煤水洗后，精煤產(chǎn)率70%，煤泥產(chǎn)率15%，矸石產(chǎn)率15%。動(dòng)力末煤發(fā)熱量為18.81 MJ/kg的原煤320元/t，每升(降)4.18 kJ/kg，煤價(jià)加(減)0.06元/t。水洗后精煤發(fā)熱量達(dá)到22.57 MJ/kg，價(jià)格410元/t，每增加4.18 kJ/kg，煤價(jià)加0.1元/t；煤泥單價(jià)70元/t，矸石排除后不計(jì)價(jià)。如不計(jì)人力、水、電、設(shè)備磨損、排矸等費(fèi)用，僅從售價(jià)上看，18.81 MJ/kg的原煤售價(jià)為320元/t，水洗后的精煤價(jià)格為410×0.7+70×0.15=297.5(元/t)，從煤價(jià)上計(jì)算每噸就虧損22.5元。僅按售價(jià)，精煤回收率75%是末煤入洗的臨界點(diǎn)，再考慮人力、水、電、設(shè)備磨損、排矸、煤泥泥化等因素，精煤產(chǎn)率臨界點(diǎn)還要提高，因此對(duì)煤泥減量化的分級(jí)粒度仍需進(jìn)一步論證，同時(shí)如果從經(jīng)濟(jì)效益方面考慮，末煤全級(jí)入洗系統(tǒng)是否有開(kāi)啟的價(jià)值。

(2)資源調(diào)配不均衡。各礦煤場(chǎng)銷(xiāo)售點(diǎn)的資源調(diào)配不均衡，組織生產(chǎn)占用人力資源較多，人力資源利用率不高。

按照目前的生產(chǎn)量，不全級(jí)入洗，只運(yùn)行塊煤分選系統(tǒng)，提高精煤產(chǎn)率的合理方法就是降低原煤篩分尺寸，將13～25 mm的原煤進(jìn)入塊煤分選系統(tǒng)，提高塊精煤的產(chǎn)率，事實(shí)證明這一措施是可行的，目前部分選煤廠(chǎng)已將原煤分級(jí)篩板由25 mm更換為13 mm，精煤產(chǎn)率提高約7%。

3 優(yōu)化探討

3.1 優(yōu)化后的運(yùn)行模式

因清水營(yíng)選煤廠(chǎng)能力空置，且離煤制油、煤化工基地較近(直線(xiàn)距離約12 km)，根據(jù)目前生產(chǎn)形勢(shì)，提出如下運(yùn)行模式：

(1)除清水營(yíng)選煤廠(chǎng)外，其他各選煤廠(chǎng)仍按照只洗選塊煤的模式進(jìn)行生產(chǎn)，將各自生產(chǎn)的塊精煤全部入產(chǎn)品倉(cāng)(各選煤廠(chǎng)更換原煤篩篩板尺寸后，塊煤系統(tǒng)生產(chǎn)出的精粒和精末煤裝入塊精煤倉(cāng))。

(2)根據(jù)集團(tuán)動(dòng)力煤選煤廠(chǎng)煤泥減量化實(shí)踐與發(fā)展，紅柳、雙馬、金鳳等全級(jí)入洗的選煤廠(chǎng)開(kāi)展煤泥減量化后再運(yùn)行，或根據(jù)市場(chǎng)需要，核算成本后決策是否開(kāi)啟末煤系統(tǒng)入洗末煤。

(3)各礦點(diǎn)產(chǎn)品倉(cāng)的塊精煤由火車(chē)轉(zhuǎn)運(yùn)到清水營(yíng)選煤廠(chǎng)進(jìn)行集中處理。建議將塊精煤分為可供能源化工基地使用煤種和地銷(xiāo)其他煤種兩類(lèi)。第一類(lèi)：可供能源化工基地使用的塊精煤，篩分破碎后直接用帶式輸送機(jī)轉(zhuǎn)運(yùn)到能源化工基地，富余量進(jìn)行就地銷(xiāo)售。第二類(lèi)：煤質(zhì)不符合能源化工基地要求的塊精煤，將其篩分后按粒度進(jìn)行塊煤直裝銷(xiāo)售。

(4)各煤場(chǎng)工作量降低后，富余的人力資源由各礦自行調(diào)劑安置，主要配合選煤廠(chǎng)組織礦井外排劣質(zhì)煤和工程煤的回洗工作。

3.2 可行性研究

3.2.1 生產(chǎn)能力及轉(zhuǎn)運(yùn)量核算

(1)清水營(yíng)煤礦及選煤廠(chǎng)設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力10.00 Mt/a，如果選煤廠(chǎng)年篩分733.66萬(wàn)t塊精煤，則清水營(yíng)選煤廠(chǎng)的篩分能力有進(jìn)一步可用性。

(2)塊煤不落地，現(xiàn)各礦點(diǎn)都具有塊煤裝火車(chē)系統(tǒng)，如通過(guò)鐵路轉(zhuǎn)運(yùn)塊煤到清水營(yíng)選煤廠(chǎng)，轉(zhuǎn)運(yùn)距離路線(xiàn)如圖1所示。

圖1 鐵路調(diào)運(yùn)距離示意

各礦點(diǎn)塊精煤產(chǎn)量以及距清水營(yíng)選煤廠(chǎng)的距離見(jiàn)表3。

表3 2018年各礦塊精煤產(chǎn)量及距清水營(yíng)選煤廠(chǎng)距離

按照2018年計(jì)劃年生產(chǎn)塊精煤733.66萬(wàn)t，如果其他礦點(diǎn)的所有塊精煤轉(zhuǎn)運(yùn)到清水營(yíng)選煤廠(chǎng)進(jìn)行篩分，按照12306顯示的鐵道部貨運(yùn)價(jià)格，煤炭產(chǎn)品5號(hào)運(yùn)價(jià)為：每噸0.049 1元/km，預(yù)計(jì)全年火車(chē)調(diào)運(yùn)總運(yùn)費(fèi)1 666.7萬(wàn)元，與煤場(chǎng)轉(zhuǎn)運(yùn)(每年需龐大的煤場(chǎng)費(fèi)用)相比具有很大優(yōu)勢(shì)。

3.2.2 產(chǎn)品供需論證

原煤分級(jí)篩板由25 mm更換為13 mm后，精煤產(chǎn)率提高約7%左右，僅靈新、棗泉、羊場(chǎng)灣、梅花井、金鳳、雙馬共6座礦井全年精煤總量達(dá)到814.6萬(wàn)t。從煤炭資源量上看，在雙馬、金鳳選煤廠(chǎng)不開(kāi)全級(jí)入洗系統(tǒng)的情況下，精煤產(chǎn)量仍富余121.6萬(wàn)t，精煤需求量完全能夠滿(mǎn)足集團(tuán)公司內(nèi)部煤化工和煤制油項(xiàng)目的用煤需求。

4 效益分析

4.1 經(jīng)濟(jì)效益分析

假設(shè)僅僅靈新、棗泉、羊場(chǎng)灣、梅花井、金鳳、雙馬共6座礦井供煤制油化工的精粒煤或限下增加7%產(chǎn)率，則調(diào)運(yùn)總費(fèi)用2 162.4萬(wàn)元。

煤場(chǎng)費(fèi)用估算：2016年3月，選配煤中心煤場(chǎng)費(fèi)用較低時(shí)，當(dāng)月煤場(chǎng)費(fèi)用為447萬(wàn)元，估算全集團(tuán)全年煤場(chǎng)費(fèi)用為447×12=5364(萬(wàn)元)。僅此一項(xiàng)與調(diào)運(yùn)費(fèi)用相比，全年可節(jié)約3 201.6萬(wàn)元。

4.2 社會(huì)效益分析

(1)塊精煤全部集中后，能源化工基地需求的精煤量能夠得到最大量的支持，內(nèi)部決策程序簡(jiǎn)化。

(2)各礦點(diǎn)煤場(chǎng)沒(méi)有落地塊煤，塊煤分散窖存在的著火風(fēng)險(xiǎn)等將得到有效管控。

(3)清水營(yíng)選煤廠(chǎng)距治安保衛(wèi)總隊(duì)很近，塊精煤集中后管理難度降低，工作效率提高，塊煤遭遇偷盜的經(jīng)濟(jì)風(fēng)險(xiǎn)大幅降低。

(4)塊精煤不再煤場(chǎng)落地，各煤場(chǎng)用于塊煤的鏟車(chē)、汽運(yùn)、轉(zhuǎn)運(yùn)等費(fèi)用消失。

(5)各煤場(chǎng)減量后將大幅壓縮各礦煤場(chǎng)用工，降低了人力資源成本。

(6)優(yōu)化結(jié)構(gòu)后完成了精煤保供工作，又實(shí)現(xiàn)了低成本高效加工。實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)高效化，將大大提高集團(tuán)公司的競(jìng)爭(zhēng)力。

5 結(jié) 語(yǔ)

煤泥減量化已經(jīng)過(guò)論證，寧東礦區(qū)動(dòng)力煤全級(jí)入洗需要進(jìn)行成本分析，將所有塊精煤調(diào)運(yùn)到清水營(yíng)選煤廠(chǎng)集中處理，是具有可行性的。同時(shí)需要對(duì)清水營(yíng)選煤廠(chǎng)到寧東能源化工基地12 km帶式輸送機(jī)占地進(jìn)行勘察和規(guī)劃設(shè)計(jì)。