四臺(tái)選煤廠洗選煤工藝的優(yōu)化研究

魏海東

（大同煤礦集團(tuán)有限責(zé)任公司精煤分公司四臺(tái)選煤廠，山西 大同 037007）

四臺(tái)選煤廠屬礦井型動(dòng)力煤選煤廠，于1991年12月與礦井同步建成投產(chǎn)，年設(shè)計(jì)洗選能力532萬t。塊煤采用重介斜輪分選機(jī)分選，末煤篩分后直接裝倉銷售，煤泥經(jīng)濃縮機(jī)濃縮、壓濾機(jī)脫水回收的工藝。由于四臺(tái)礦井原有侏羅紀(jì)煤層資源逐年減少，礦井從2013年起開始石炭紀(jì)原煤延伸工作，造成四臺(tái)選煤廠入選原煤煤質(zhì)不穩(wěn)定，具體表現(xiàn)為灰分高，入料粒度超限、雜物多，原煤中的細(xì)粒煤含量增加，導(dǎo)致末煤系統(tǒng)的原生、次生煤泥量增加。四臺(tái)選煤廠洗選工藝存在以下問題：

（1）四臺(tái)選煤廠原有分級(jí)旋流器為FX350-GJX18型分級(jí)旋流器組，存在底流夾細(xì)現(xiàn)象且無次級(jí)濃縮旋流器，煤泥水分較高，無法保證末精煤產(chǎn)品水分。精煤產(chǎn)品水分偏高會(huì)造成外運(yùn)精煤發(fā)熱量不達(dá)標(biāo)等煤質(zhì)事故，嚴(yán)重影響企業(yè)的產(chǎn)品品牌和經(jīng)濟(jì)效益。

（2）淺槽分選機(jī)液位不穩(wěn)，易受沖擊磨損，進(jìn)入內(nèi)部空間作業(yè)存在安全隱患。淺槽分選機(jī)上升流管路經(jīng)常被混有煤泥的介質(zhì)液堵塞，輕者淺槽內(nèi)部液位過低，部分精煤混在矸石中排出，造成了不必要的損失；重者介質(zhì)液無法進(jìn)入淺槽內(nèi)部，占用大量生產(chǎn)時(shí)間處理。

（3）煤泥刮板機(jī)負(fù)責(zé)3臺(tái)壓濾機(jī)下濾餅的轉(zhuǎn)載工作。壓濾機(jī)沖洗水、管路殘留水由于無處排放，均積聚在煤泥刮板機(jī)內(nèi)部，隨著物料轉(zhuǎn)移到末煤皮帶之上。這些水分不僅明顯影響了末煤產(chǎn)品質(zhì)量，而且末煤皮帶“竄煤”現(xiàn)象嚴(yán)重，原有末煤脫水系統(tǒng)無法適應(yīng)產(chǎn)品水分指標(biāo)要求。

1 四臺(tái)選煤廠末煤脫水工藝流程優(yōu)化

針對(duì)原有分級(jí)旋流器為FX350-GJX18型分級(jí)旋流器組（Φ350mm×18），存在底流夾細(xì)現(xiàn)象且無次級(jí)濃縮旋流器，煤泥水分較高，無法保證末精煤產(chǎn)品水分的現(xiàn)狀，技改小組提出了一種新的脫水工藝流程，在原有FX350-GJX18型分級(jí)旋流器組（Φ350mm×18）之前增加FX1000-GT型分級(jí)旋流器組（Φ1000mm×2）進(jìn)行分級(jí)。由于分級(jí)旋流器內(nèi)物料的分離粒度與旋流器的分選直徑成正比[1]，大直徑的旋流器能有效改善底流夾細(xì)的狀況，縮小壓濾機(jī)入料粒級(jí)，改善壓濾機(jī)脫水效果。粗顆粒部分經(jīng)FBS3600型復(fù)式流化床分選機(jī)進(jìn)行分選，減小離心脫水機(jī)入料含矸量，改善末煤離心機(jī)脫水效果。優(yōu)化后的脫水工藝流程如圖1所示[2]。

圖1 末煤脫水工藝流程示意圖

該新的脫水工藝的核心在于引入了兩臺(tái)大直徑（Φ1000mm×2）水力旋流器組進(jìn)行分級(jí)，而將原有18組（Φ350mm×18）旋流器組作為次級(jí)濃縮。這樣做除了降低煤泥水分以外，還能減少設(shè)備維護(hù)量，減輕員工勞動(dòng)強(qiáng)度。大直徑分級(jí)旋流器自安裝之后除更換過兩個(gè)底流口之外，沒有進(jìn)行過其他部件的更換，同時(shí)18組旋流器作為次級(jí)濃縮分批次輪流使用，零部件磨損程度也大幅減低，節(jié)約了材料配件費(fèi)用，降低員工的勞動(dòng)強(qiáng)度。

2 淺槽分選機(jī)優(yōu)化

針對(duì)淺槽分選機(jī)上升流管路經(jīng)常被混有煤泥的介質(zhì)液堵塞的情況，通過多次試驗(yàn)，最終根據(jù)連通器原理將介質(zhì)主管路左側(cè)延長與淺槽箱體側(cè)壁聯(lián)通（如圖2所示），淺槽內(nèi)外介質(zhì)形成壓力差從而保證了上升流管路的暢通[3]。

由于受技術(shù)水平限制，在分選過程中淺槽內(nèi)介質(zhì)液面是否符合分選需求，僅僅依靠崗位工作經(jīng)驗(yàn)判斷，無法及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，導(dǎo)致實(shí)際使用過程中堵塞現(xiàn)象加劇。技改小組選擇為淺槽分選機(jī)安裝液位報(bào)警裝置，一旦淺槽分選機(jī)內(nèi)介質(zhì)液位低于所設(shè)定的報(bào)警液位（最低分選液位），系統(tǒng)將自動(dòng)進(jìn)行報(bào)警，同時(shí)調(diào)節(jié)輸入端的輸入量，提升分選機(jī)內(nèi)的介質(zhì)液位。分選機(jī)集中液位控制界面如圖3所示。

圖2 分選機(jī)優(yōu)化結(jié)構(gòu)示意圖

圖3 四臺(tái)選煤廠分選機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)界面

同時(shí)，為了進(jìn)一步提升淺槽分選機(jī)的工作穩(wěn)定性，在其惰輪處安裝了失速保護(hù)裝置[4]。當(dāng)運(yùn)行過程中發(fā)生鏈條斷裂、堵卡事故時(shí)，惰輪將停止運(yùn)行，此時(shí)系統(tǒng)將自動(dòng)切斷入洗原煤供應(yīng)，減少淺槽內(nèi)堆積物料。在入料溜槽處增加防砸錨鏈，緩解大塊原煤的沖擊力，減輕溜槽以及淺槽內(nèi)部部件因此造成的磨損。在淺槽處增加就地?cái)嚯姳Ｗo(hù)裝置和用錨鏈機(jī)械鎖死淺槽驅(qū)動(dòng)輪，能夠由檢修工就地?cái)嚅_電機(jī)電源，為進(jìn)入淺槽內(nèi)部作業(yè)的員工人身安全提供“雙保險(xiǎn)”，從而極大地提升淺槽分選機(jī)的工作穩(wěn)定性和可靠性。

3 煤泥刮板機(jī)工藝流程優(yōu)化

針對(duì)煤泥刮板機(jī)上沖洗水、管路殘留水積聚嚴(yán)重的情況，技改小組提出了對(duì)煤泥刮板機(jī)動(dòng)作工藝流程優(yōu)化的方案。在煤泥刮板機(jī)靠近排料端一側(cè)的底板上開一個(gè)泄水口（700×300mm），在它的下方設(shè)置一塊鋼板連接在氣缸（Φ350 mm）上面。通過設(shè)置在壓濾機(jī)操作平臺(tái)處的手柄控制氣缸進(jìn)氣，從而控制泄水口的開閉，在壓濾機(jī)排料間隙，利用刮板排出刮板機(jī)內(nèi)積聚的水分，有效地降低了煤泥水分，提高了精煤產(chǎn)品質(zhì)量。

4 應(yīng)用效果分析

根據(jù)在四臺(tái)選煤廠的應(yīng)用，該新的洗選煤工藝具有以下顯著效果：

（1）末煤水分由14.65%降至13.27%，按照噸煤提高10元收益計(jì)算，每年可創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益4000余萬元。

（2）每年可減少因更換清載器、皮帶和清理撒煤所影響的生產(chǎn)檢修時(shí)間108h，極大地減輕了員工的勞動(dòng)強(qiáng)度。

（3）由于采用了新的洗選煤工藝，刮煤板、耳朵、鏈條等零配件使用壽命可提高三分之一，由此可節(jié)省資金10萬余元。由于精煤產(chǎn)率平均由76.1%提高到79.9%，每年四臺(tái)選煤廠塊精煤產(chǎn)量可增加1～3 萬 t。

5 結(jié)論

本文針對(duì)四臺(tái)選煤廠在洗選煤過程中所存在的原煤內(nèi)的細(xì)粒煤含量、進(jìn)入末煤系統(tǒng)的原生、次生煤泥量增加，原有末煤脫水系統(tǒng)無法適應(yīng)產(chǎn)品水分指標(biāo)要求的現(xiàn)狀，提出了一種新的洗選煤優(yōu)化工藝，在系統(tǒng)中增加FX1000-GT型分級(jí)旋流器組（Φ1000m×2）進(jìn)行濃縮分級(jí)，縮小壓濾機(jī)入料粒級(jí)，改善壓濾機(jī)脫水效果，根據(jù)實(shí)際應(yīng)用表明：

（1）該新的洗選煤工藝具有洗選流程簡單、煤泥分選效果好的優(yōu)點(diǎn)。

（2）能夠有效地改善洗選過程中的末煤水分過高的問題，將末煤水分由14.65%降至13.27%。按照噸煤提高10元收益計(jì)算，每年可創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益4000余萬元，同時(shí)有效地提升了精煤的產(chǎn)量，提升了四臺(tái)選煤廠的經(jīng)濟(jì)效益。

（3）每年降低生產(chǎn)檢修時(shí)間108h，極大地減輕了員工的勞動(dòng)強(qiáng)度。