選煤廠煤泥水系統(tǒng)優(yōu)化研究與應(yīng)用

王大衛(wèi) 薄春麗

1 前言

同忻選煤廠位于同忻礦井工業(yè)場地內(nèi)，入洗原煤全部來自同忻礦井。同忻選煤廠位于大同市西南約20 km，大同煤田東北部，屬于大型礦井型選煤廠。選煤廠生產(chǎn)規(guī)模為10.0 Mt/a。選煤廠日生產(chǎn)能力30 303.03 t，小時生產(chǎn)能力1 893.93 t。工作制度為年工作330天，日工作16小時，全年累計生產(chǎn)5 280小時。選煤廠采用全入洗工藝，150 mm-50 mm塊煤采用重介淺槽分選機(jī)分選，50 mm-1.5 mm末煤采用三產(chǎn)品重介旋流器分選，1.5 mm-0.15 mm粗煤泥采用螺旋分選機(jī)分選，0.15 mm-0細(xì)煤泥采用加壓過濾機(jī)脫水回收。

近年來同忻礦出井原煤煤質(zhì)發(fā)生較大變化，煤質(zhì)變差，大塊矸石比例變大，細(xì)煤泥含量急劇增加，有時還會遇到火成巖，細(xì)煤泥含量進(jìn)一步增加，且超細(xì)顆粒（＜0.075 mm）比重增大，煤泥沉降效果變差，濃縮池溢流水濃度嚴(yán)重超標(biāo)，超細(xì)顆粒在系統(tǒng)中循環(huán)積聚，導(dǎo)致洗水濃度增加，后續(xù)脫水、脫介效果變差，細(xì)煤泥水分和灰分大幅度提高，原煤入洗量和產(chǎn)品質(zhì)量均無法得到保證。

2 運(yùn)行狀況

同忻選煤廠設(shè)有兩個直徑40 m的濃縮機(jī)（一用一備），小時處理煤泥能力為200 t，3臺GPJ120型加壓過濾機(jī)，合計小時處理煤泥能力為180 t，按照設(shè)計小時帶煤量2 000 t，細(xì)煤泥含量8.5%計算，每小時產(chǎn)生的煤泥量為170 t，如果有1臺加壓過濾機(jī)故障停機(jī)，或者遇火成巖細(xì)煤泥含量增多，煤泥系統(tǒng)處理能力不足的問題就會暴露出來，嚴(yán)重制約生產(chǎn)。

我們對遇火成巖時的原煤進(jìn)行了小篩分試驗，并將煤質(zhì)變化期間和煤質(zhì)正常時的產(chǎn)量及產(chǎn)品指標(biāo)進(jìn)行匯總對比，結(jié)果分別如表1和表2所示。

表1 原煤小篩分試驗報告表

表2 選煤廠產(chǎn)量及煤質(zhì)情況統(tǒng)計表

可見：遇火成巖時，煤泥中＜0.075 mm粒級含量的顯著增加，占比接近50%，0.25 mm～0.045 mm粒度級含量高達(dá)80%以上，符合同忻選煤廠加壓過濾機(jī)處理能力明顯不足，循環(huán)水水質(zhì)變差的生產(chǎn)實際情況。同時原煤入洗量、商品煤回收率以及洗選產(chǎn)品質(zhì)量在遇火成巖時均受到較大影響。

3 煤泥水系統(tǒng)優(yōu)化改造

采取了調(diào)節(jié)水質(zhì)、優(yōu)化加藥系統(tǒng)以及改造濃縮機(jī)底流管路等一系列改造措施，并新建了板框壓濾車間，以保證煤泥水系統(tǒng)正常運(yùn)行。

3.1 調(diào)節(jié)水質(zhì)

煤泥水由固體細(xì)顆粒與液相水組成，其中煤泥的性質(zhì)直接影響了煤泥水性，煤泥顆粒與水介質(zhì)之間又會相互影響。濃縮池水質(zhì)測試結(jié)果見表3。

表3 煤泥水水質(zhì)分析

可見：煤泥水的PH屬中性，礦化度、硬度對煤泥水的絮凝沉降過程影響較大，煤泥水樣的水質(zhì)硬度為10.62，屬于中等硬度水，給煤泥沉降帶來一定的困難，需在煤泥水中添加適量的無機(jī)電解質(zhì)，以增加煤泥水中正離子數(shù)。因此，我們采用聚丙烯酰胺和聚鋁配合使用的藥劑添加方式，以保證煤泥沉降效果。

3.2 優(yōu)化加藥系統(tǒng)

現(xiàn)有加藥為螺旋給料，給料不均勻易出現(xiàn)“魚眼”現(xiàn)象，藥劑不能充分溶解，造成大量浪費，我們引進(jìn)了自動給藥機(jī)，使絮凝劑霧化、干燥、充分溶解。原有的加藥泵功率小、無變頻控制，無法靈活控制加藥量，我們更換大功率的變頻泵，有效控制加藥頻率，提高絮凝劑使用效率。原有的藥劑添加管路過細(xì)，導(dǎo)致添加量不足，無法滿足生產(chǎn)需求，我們重新布置了加藥管路，保證藥劑添加量。

原有加藥方式為單點加藥，絮凝劑無法充分?jǐn)U散，部分煤泥水未接觸到絮凝劑，而局部絮凝劑過量又造成了絮凝劑浪費，我們采用多點加藥，使絮凝劑與煤泥水均勻混合，并在加壓過濾機(jī)入料桶處設(shè)置二次加藥，改善了煤泥沉降效果，提高了脫水回收效果，改造后加藥系統(tǒng)如圖1所示。

圖1 改造后加藥系統(tǒng)圖

3.3 濃縮池底流管路改造

原有濃縮池底流管路布置不合理，底流泵經(jīng)常堵塞，嚴(yán)重制約生產(chǎn)。我們對濃縮池底流管路進(jìn)行了改造，將底流管路整體抬高，將轉(zhuǎn)彎部位設(shè)計改造成自然流暢的彎頭及三通，合理布置風(fēng)管和水管，在管路入料端設(shè)置雙套檢修氣動閥，并在雙閥之間設(shè)置放空閥，便于疏通管路，提高檢修效率。

3.4 新建板框壓濾車間

加壓過濾機(jī)自動化程度高、產(chǎn)品水分低，但當(dāng)遇火成巖，煤泥細(xì)粒級比例增大時，其弊端就會顯現(xiàn)，而板框壓濾機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、操作容易、對物料適應(yīng)性強(qiáng)，特別適用于細(xì)粒度、高灰分、高黏度的煤泥脫水。因此我們決定新建板框壓濾車間，采用加壓和板框聯(lián)合脫水工藝回收細(xì)煤泥，二者取長補(bǔ)短，以保證煤泥水系統(tǒng)正常運(yùn)行。

為了不影響生產(chǎn)，我們在主廠房原變配電室北側(cè)新建空壓機(jī)房及配電室聯(lián)合建筑，待新空壓機(jī)房正常使用后拆除原空壓機(jī)房及儲氣罐，并在原空壓機(jī)房位置新建板框壓濾車間，同時在新建壓濾車間北側(cè)新建煤泥卸載站，701帶式輸送機(jī)機(jī)尾后延，改造原主廠房514濾餅刮板輸送機(jī)。全廠細(xì)煤泥可以落入后延的701帶式輸送機(jī)進(jìn)入產(chǎn)品倉，也可以落入新增的煤泥出廠帶式輸送機(jī)經(jīng)轉(zhuǎn)載進(jìn)入新建煤泥卸載站單獨落地，增加了工藝系統(tǒng)的靈活性。最終的選煤廠洗選工藝確定為：150 mm-50mm塊煤采用重介淺槽分選機(jī)分選，50 mm-1.5 mm末煤采用三產(chǎn)品重介旋流器分選，1.5-0.15mm粗煤泥采用螺旋分選機(jī)分選，0.15 mm-0 mm細(xì)煤泥采用加壓過濾機(jī)+板框壓濾機(jī)聯(lián)合脫水回收。改造完成后煤泥水系統(tǒng)原則流程圖如圖2所示。

圖2 改造后煤泥水系統(tǒng)原則流程圖

4 應(yīng)用效果

4.1 原煤入洗量得到保證

通過一系列改造，同忻選煤廠應(yīng)對煤質(zhì)變化的能力大幅度提高，原煤入洗量不再受火成巖制約，我們分別統(tǒng)計了改造前、后選煤廠5次遇到火成巖時的月度產(chǎn)量，與煤質(zhì)正常時5個月度產(chǎn)量對比，結(jié)果見表3。

表4 選煤廠月度產(chǎn)量統(tǒng)計表

圖3 選煤廠月度產(chǎn)量對比圖

由表4和圖3可見：技術(shù)改造后同忻選煤廠遇火成巖月度產(chǎn)量與煤質(zhì)正常時基本相同，達(dá)到設(shè)計能力，月入洗原煤量比改造前遇火成巖時提高了20萬噸左右。

4.2 各項生產(chǎn)指標(biāo)逐步正常

改造前，遇火成巖時選煤廠各項生產(chǎn)指標(biāo)不正常，商品煤質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，給公司帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失，也影響了公司的良好形象。改造完成后，煤泥水系統(tǒng)各項生產(chǎn)指標(biāo)日趨正常，遇火成巖時細(xì)煤泥可不進(jìn)入產(chǎn)品皮帶，經(jīng)轉(zhuǎn)載進(jìn)入新建煤泥卸載站單獨落地，由汽車外運(yùn)，保證商品煤質(zhì)量達(dá)標(biāo)。我們對改造前后遇火成巖時各項生產(chǎn)指標(biāo)情況進(jìn)行統(tǒng)計對比，結(jié)果如下：

表4 改造前后生產(chǎn)指標(biāo)對比

4.3 經(jīng)濟(jì)社會效益

4.3.1 經(jīng)濟(jì)效益

改造完成后同忻選煤廠應(yīng)對火成巖能力大幅度提高，壓濾系統(tǒng)事故率顯著降低，以每年遇到火成巖兩次，商品煤回收率66%，噸煤凈利潤120元計算，本次改造一年可創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益792萬元。

4.3.2 社會效益

改造完成后，同忻選煤廠各項商品煤指標(biāo)均滿足集團(tuán)公司要求和用戶需求，避免了考核罰單，保證了選煤廠的良好信譽(yù)與形象。新增設(shè)備運(yùn)行平穩(wěn)、技術(shù)先進(jìn)、可靠性強(qiáng)，對同煤集團(tuán)煤質(zhì)相仿的廠礦乃至全國各地其他選煤廠均有很好的借鑒意義，社會效益顯著。

5 結(jié)論

對于大型現(xiàn)代化選煤廠來說，煤炭分選工藝并不復(fù)雜，但要靠復(fù)雜的煤泥水處理系統(tǒng)來保證各個環(huán)節(jié)的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)、產(chǎn)品的數(shù)質(zhì)量指標(biāo)以及分選效率，保證良好的分選效果。選煤廠煤泥水處理系統(tǒng)的好壞對選煤廠生產(chǎn)有至關(guān)重要的影響。本次煤泥水系統(tǒng)改造提高了同忻選煤廠應(yīng)對煤質(zhì)變化的能力，增加了工藝系統(tǒng)的靈活性，提高了原煤入洗量，保證了產(chǎn)品質(zhì)量，創(chuàng)造了可觀的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。