安太堡選煤廠產(chǎn)品煤降水分實(shí)踐與效果

趙 磊 劉富寶 牛東方

（中煤平朔集團(tuán)有限公司，山西 朔州 036000）

1 概述

中煤平朔安太堡選煤廠是一座處理能力15.00 Mt/a 的特大型動(dòng)力煤選煤廠，采用全重介生產(chǎn)工藝。主廠房內(nèi)布置有配置基本相同而又彼此獨(dú)立的四套系統(tǒng)，原煤經(jīng)分級(jí)篩篩分后，13～150 mm 塊煤采用重介淺槽分選機(jī)進(jìn)行主再選，1～13 mm 末煤采用重介旋流器進(jìn)行主再選，分選出塊精煤和末精煤進(jìn)入精煤產(chǎn)品煤皮帶，塊中煤和末中煤進(jìn)入中煤產(chǎn)品煤皮帶。0.35～1 mm 粗煤泥采用“分級(jí)旋流器+弧形篩+煤泥離心機(jī)”聯(lián)合回收，分級(jí)旋流器溢流進(jìn)入濃縮機(jī)，底流經(jīng)弧形篩脫水，篩上物由煤泥離心機(jī)脫水混入產(chǎn)品煤皮帶，篩下水及離心液回煤泥水桶后再次經(jīng)旋流器分級(jí)。小于0.35 mm 的細(xì)煤泥采用“濃縮機(jī)+加壓過濾機(jī)”聯(lián)合回收，濃縮機(jī)底流經(jīng)加壓過濾機(jī)脫水后，全部摻配入產(chǎn)品煤皮帶。

水分是影響動(dòng)力煤發(fā)熱量的一個(gè)重要因素，水分越高，煤中有用成分相對(duì)減少，且水分在燃燒時(shí)變成蒸汽要吸熱，因而降低了商品煤的發(fā)熱量[1-2]。安太堡選煤廠實(shí)際生產(chǎn)過程中，產(chǎn)品煤水分高，在輸送轉(zhuǎn)載時(shí)，溜槽易粘貨后堵冒，造成生產(chǎn)延誤和裝車?yán)щy。另外，大量的水分增加了商品煤的無效運(yùn)輸，浪費(fèi)鐵路運(yùn)力，增加運(yùn)輸成本，特別是冬季時(shí)，車皮在運(yùn)輸過程中容易出現(xiàn)凍結(jié)，導(dǎo)致在港口不能順利卸車[3]。因此，為提高經(jīng)濟(jì)效益，安太堡選煤廠加強(qiáng)對(duì)產(chǎn)品煤水分的控制是十分必要的。

2 產(chǎn)品煤水分高的原因

產(chǎn)品煤的水分管理是選煤廠日常生產(chǎn)技術(shù)管理的一項(xiàng)重要工作[4]。近年來，安太堡選煤廠產(chǎn)品煤水分長期偏高，其中精煤產(chǎn)品平均水分10.7%，中煤產(chǎn)品平均水分10.3%。通過對(duì)生產(chǎn)過程分析，產(chǎn)品煤水分高的原因主要有：

（1）安太堡選煤廠的精、中兩種產(chǎn)品煤都由塊煤、末煤、粗煤泥及細(xì)煤泥四部分組成，脫水后塊煤水分＜末煤＜粗煤泥＜細(xì)煤泥，因而這四部分的占比將直接影響產(chǎn)品煤的綜合水分。隨著入選原煤煤質(zhì)變差，粉煤含量急劇增加， 0～13 mm 粒度級(jí)含量由53.68%增加至73.17%，且其含量波動(dòng)范圍大，0～0.5 mm 粒度級(jí)的煤泥含量由6.13%增加至13.81%，因而造成產(chǎn)品煤中細(xì)粒級(jí)比例隨之上升，水分居高不下。

（2）粗煤泥回收的煤泥離心機(jī)選型上過于保守，離心脫水機(jī)水分一直沒有達(dá)到要求。安太堡選煤廠四個(gè)系統(tǒng)在粗煤泥回收工藝上略有不同，一、二系統(tǒng)的分級(jí)旋流器底流經(jīng)并聯(lián)的兩臺(tái)粗中煤泥弧形篩進(jìn)入FC-1200 立式煤泥離心機(jī)（處理量50～80 tph），脫水后混入中煤皮帶；三、四系統(tǒng)的分級(jí)旋流器底流與精煤磁選機(jī)尾礦混合后，經(jīng)三組兩臺(tái)串聯(lián)的粗精煤泥弧形篩進(jìn)入FC-1200 立式煤泥離心機(jī)，脫水后混入精煤皮帶。由于來料量大，弧形篩脫水能力有限，煤泥離心機(jī)入料含有大量水分并且入料濃度不均，基本處于超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，篩籃磨損嚴(yán)重，篩籃更換頻繁，且達(dá)不到理想脫水效果，脫水后粗煤泥水分在18%以上，使產(chǎn)品煤水分增加。特別是在系統(tǒng)啟停車過程中，煤泥離心機(jī)入料煤泥含量低時(shí)，出料經(jīng)常發(fā)生“跑水”，造成產(chǎn)品煤輸送皮帶失速跑煤，不僅影響生產(chǎn)正常進(jìn)行，而且加大了員工的勞動(dòng)強(qiáng)度。

（3）原煤中末煤含量增加，末精煤產(chǎn)率提高，脫介篩上末煤厚，為保證脫介效果，噴水加大，造成脫水不充分，篩面竄水，末煤臥式離心機(jī)的入料水分高，導(dǎo)致出料中末精煤水分增加，使精煤產(chǎn)品水分升高。另外，三、四系統(tǒng)末精煤脫介篩噴水開大，使進(jìn)入精煤磁選機(jī)尾礦水量增大，從而增加了粗精煤泥弧形篩的處理量，在運(yùn)行過程中竄料嚴(yán)重，弧形篩和煤泥離心機(jī)的脫水效果進(jìn)一步惡化。

（4）由于入選原煤中煤泥含量增加，加上洗選過程中發(fā)生泥化而產(chǎn)生次生煤泥，致使?jié)饪s機(jī)入料中細(xì)煤泥含量明顯增加，煤泥水系統(tǒng)長期過負(fù)荷運(yùn)行。原煤中風(fēng)氧化煤數(shù)量多，加大絮凝劑加藥量，沉降效果仍得不到有效改善，反而使?jié)饪s機(jī)底流煤泥粘度增加，加壓過濾機(jī)濾扇上的濾餅薄，透氣性差，堵塞濾布，透水量小，處理困難，排料周期長，濾餅水分23%左右。為保證濃縮機(jī)安全運(yùn)行，只能減少分選系統(tǒng)帶煤量或運(yùn)行個(gè)數(shù)，增加加壓過濾機(jī)開啟臺(tái)數(shù)排出細(xì)煤泥，不僅影響選煤廠正常生產(chǎn)，而且產(chǎn)品煤中摻配細(xì)煤泥比例提升，綜合水分急劇增加。

（5）外來水進(jìn)入產(chǎn)品煤皮帶也會(huì)造成局部產(chǎn)品煤水分高。安太堡選煤廠外來水主要是清理地面或設(shè)備衛(wèi)生時(shí)沖水濺到皮帶上或者用水沖溜槽所致。由于產(chǎn)品煤中細(xì)粒級(jí)含量大，水分高，皮帶輸送機(jī)和給料機(jī)溜槽極易粘貨，為防止堵溜槽冒煤，經(jīng)常需要用水清理溜槽內(nèi)的積煤，造成產(chǎn)品煤二次進(jìn)水。

3 降低產(chǎn)品煤水分的措施

3.1 技術(shù)改造

（1）由于粉煤不進(jìn)入洗選系統(tǒng)，可以避免洗選過程中發(fā)生泥化而產(chǎn)生次生煤泥，系統(tǒng)中的總煤泥量降低，從而提高分選設(shè)備的分選精度，減少煤泥水系統(tǒng)的壓力，降低煤泥產(chǎn)品的脫水難度[5]。安太堡選煤廠考慮引入干法脫粉篩分工藝，預(yù)先脫除原煤中的部分粉煤，混入中煤產(chǎn)品煤。通過研究分析，彈性篩板與其他脫粉篩分工藝改造方式相比，僅通過更換篩板就可達(dá)到煤泥減量化生產(chǎn)的目的，生產(chǎn)工藝改造難度小，投入少，風(fēng)險(xiǎn)低，見效快[6]。因而，決定采用彈性篩板對(duì)現(xiàn)有振動(dòng)篩在不影響原有洗選系統(tǒng)正常運(yùn)行的情況下進(jìn)行改造，具體方案為：

對(duì)原煤分級(jí)篩下料溜槽和干段下層篩板進(jìn)行改造和調(diào)整，將原煤分級(jí)篩下層篩的后排篩板改為HPM 高頻彈性篩板（4 mm），并在干段篩下加設(shè)帶有閘板的溜槽，將原有的濕法篩分脫泥工藝調(diào)整為后排篩板干法篩分，前排篩板濕法脫泥工藝，實(shí)現(xiàn)下層篩干段物料直接進(jìn)入中煤皮帶。改造后原煤中的部分粉煤不進(jìn)入洗選系統(tǒng)，直接摻配入中煤產(chǎn)品，并可以快速實(shí)現(xiàn)脫粉與不脫粉入洗工藝之間靈活切換。

改造后，對(duì)產(chǎn)品煤水分的影響主要有：煤泥水系統(tǒng)壓力減輕，濃縮機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定，基本不需要減少分選系統(tǒng)帶煤量或運(yùn)行個(gè)數(shù)來排出細(xì)煤泥。絮凝劑用量大幅下降，加壓過濾煤泥產(chǎn)率下降約1.83%，平均水分約21.5%，即產(chǎn)品煤中摻配的細(xì)煤泥量不僅減少，且水分更低；部分1～13 mm 末原煤不進(jìn)入洗選系統(tǒng)，末精煤脫介篩上末煤減少，可適當(dāng)減小噴水量，脫節(jié)篩脫水效果得到改善，進(jìn)而保證了末煤臥式離心機(jī)脫水效果；彈性篩板篩下物水分（見表1）僅為7.35%，這部分粉煤不需要進(jìn)入洗選系統(tǒng)，經(jīng)離心機(jī)和加壓過濾機(jī)脫水再摻配入產(chǎn)品煤中，而是直接摻配入中煤皮帶，改變了中煤產(chǎn)品煤組成，可有效降低中煤產(chǎn)品煤水分。

表1 彈性篩板篩下物粒度組成

（2）安太堡選煤廠入選原煤煤泥含量增加，且波動(dòng)范圍大，原有FC-1200 立式煤泥離心機(jī)處理量已達(dá)不到要求，且存在“跑水”現(xiàn)象。由于與立式刮刀離心機(jī)相比較，臥式刮刀離心機(jī)具有脫水效果好、易損件少、節(jié)省空間和檢修方便的優(yōu)點(diǎn)[7-8]，一、二系統(tǒng)選用WGL-1300 臥式刮刀離心機(jī)（處理量90～120 tph），三、四系統(tǒng)選用天馬臥式刮刀離心機(jī)H-1200（處理量70～100 tph）代替原有FC-1200 立式煤泥離心機(jī)。

新選用的臥式刮刀離心機(jī)處理量大，脫水效果好，一、二系統(tǒng)粗煤泥水分基本穩(wěn)定在13.5%左右，三、四系統(tǒng)粗煤泥水分穩(wěn)定在14.5%左右；臥式刮刀離心機(jī)出料未發(fā)生一起“跑水”現(xiàn)象，極大減輕了員工工作量；運(yùn)行可靠，維護(hù)量小，篩籃不易磨損，材料費(fèi)用降低。

（3）為保證末精煤脫介篩脫水效果，在脫介篩篩前原來1 排檔水篩板基礎(chǔ)上，另外在稀階段增加2 排擋水篩板，延長精煤脫介篩上的末精煤通過時(shí)間，充分脫水，防止篩面竄水，保證末精煤臥式離心機(jī)脫水效果。

3.2 管理改進(jìn)

（1）加強(qiáng)檢修，提高相關(guān)設(shè)備的完好率，提高設(shè)備的工作效率。對(duì)影響產(chǎn)品煤水分的設(shè)備（脫介篩、弧形篩的篩板、離心機(jī)的篩籃）進(jìn)行檢查并對(duì)磨損超標(biāo)的篩板、篩籃進(jìn)行更換，制定相關(guān)設(shè)備定期更換制度，保證相關(guān)脫水的關(guān)鍵設(shè)備處于最佳工作狀態(tài)。

（2）在生產(chǎn)過程中，崗位員工加強(qiáng)對(duì)弧形篩的操作管理，若弧形篩的脫水效果變差，應(yīng)及時(shí)將其進(jìn)行上下顛倒一下，延長弧形篩篩板壽命并恢復(fù)其脫水效果，降低煤泥離心機(jī)入料水分。

（3）提高員工認(rèn)識(shí)，清理地面或設(shè)備衛(wèi)生時(shí)，嚴(yán)禁外來水進(jìn)入產(chǎn)品煤皮帶。

4 效果及經(jīng)濟(jì)效益

通過一系列技術(shù)改造和管理上的改進(jìn)，安太堡選煤廠克服了煤質(zhì)變差和設(shè)備選型產(chǎn)生的諸多問題，產(chǎn)品煤水分逐步降低，精煤產(chǎn)品煤平均水分降至9.2%，每噸發(fā)熱量提升411.6 J，中煤產(chǎn)品煤平均水分降至8.7%，每噸發(fā)熱量提升340.2 J；由于產(chǎn)品煤水分降低，皮帶輸送機(jī)和給料機(jī)溜槽粘貨明顯減少，基本不需要用水清理溜槽內(nèi)的積煤，減少了生產(chǎn)延誤；裝車產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，裝車合格率提高7%～8%；避免了因欠煤及堵倉造成的裝車延誤，并且2.5 h 內(nèi)裝車完成效率為95%左右。以年入選原煤1500 萬 t，噸煤運(yùn)費(fèi)90 元計(jì)算，產(chǎn)品煤水分降低可減少無效運(yùn)輸18.4 萬t，僅運(yùn)費(fèi)一項(xiàng)可節(jié)約成本1657 萬元左右，經(jīng)濟(jì)效益顯著提升。