補(bǔ)連塔選煤廠1-2煤系統(tǒng)優(yōu)化改造實(shí)踐

陳 釗，王 斌

(1.神東洗選中心 補(bǔ)連塔選煤廠，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017209；2.神東技術(shù)研究院，陜西 榆林 719315)

補(bǔ)連塔選煤廠是一座特大型現(xiàn)代化礦井型選煤廠，設(shè)計(jì)處理能力22 Mt/a，主要負(fù)責(zé)補(bǔ)連塔煤礦1-2煤和2-2煤的洗選加工。礦井1-2煤和2-2煤分采分運(yùn)分儲(chǔ)，為選煤廠兩個(gè)煤種分開洗選提供了條件。補(bǔ)連塔選煤廠分兩個(gè)子系統(tǒng)，即1-2煤系統(tǒng)和2-2煤系統(tǒng)，分別處理礦井1-2煤和2-2煤，同時(shí)篩分系統(tǒng)留有兩個(gè)煤種的互換通道，即1-2煤原煤經(jīng)過(guò)篩分破碎準(zhǔn)備后可進(jìn)入2-2煤洗選系統(tǒng)處理，2-2煤原煤經(jīng)過(guò)篩分破碎準(zhǔn)備后可進(jìn)入1-2煤洗選系統(tǒng)處理，工藝靈活。

1-2煤系統(tǒng)于2006年由原跳汰系統(tǒng)改造為重介系統(tǒng)，生產(chǎn)工藝為：200～50 mm塊煤采用重介淺槽分選，末煤不洗，粗煤泥采用煤泥離心機(jī)脫水，細(xì)煤泥經(jīng)濃縮后采用加壓過(guò)濾機(jī)回收。2-2煤系統(tǒng)2010年開工建設(shè)，2012年建成投產(chǎn)，生產(chǎn)工藝為：200～25 mm塊煤采用重介質(zhì)淺槽分選，25～2 mm末煤采用兩產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器分選，粗煤泥采用煤泥離心機(jī)脫水，細(xì)煤泥經(jīng)濃縮后采用加壓過(guò)濾機(jī)和板框壓濾機(jī)回收。2-2煤系統(tǒng)建成后，經(jīng)調(diào)試運(yùn)行，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)存在諸多問(wèn)題，選煤廠對(duì)2-2煤系統(tǒng)及與1-2煤系統(tǒng)交叉處進(jìn)行了多項(xiàng)改造，取得了不菲的經(jīng)濟(jì)效益。近年來(lái)，1-2煤系統(tǒng)生產(chǎn)中也發(fā)現(xiàn)了諸多問(wèn)題，筆者對(duì)這些問(wèn)題進(jìn)行了研究，提出了改造措施，分析了改造效果。

1 煤泥水處理工藝改造

1.1 煤泥水處理工藝分析

補(bǔ)連塔選煤廠1-2煤塊煤洗選系統(tǒng)采用8 mm濕式脫泥工藝，產(chǎn)出三種煤泥產(chǎn)品，即8～1.5 mm見水末煤、1.5～0.35 mm粗煤泥、小于0.35 mm細(xì)煤泥，三種產(chǎn)品分別采用弧形篩加振動(dòng)卸料離心機(jī)脫水、弧形篩加刮刀卸料離心機(jī)脫水、加壓過(guò)濾機(jī)脫水，見圖1。在實(shí)際生產(chǎn)中，此工藝主要存在以下問(wèn)題：① 8～1.5 mm末煤產(chǎn)品灰分高，由于1-2煤矸石易碎易泥化，8～1.5 mm見水末煤產(chǎn)品中密度大于1.7 kg/L的產(chǎn)物占8%左右，產(chǎn)品灰分達(dá)16.65%；② 1.5～0.35 mm粗煤泥產(chǎn)品水分高，由于這部分產(chǎn)品粒度較細(xì)，弧形篩和煤泥離心機(jī)脫水效果差，產(chǎn)品水分可達(dá)36.52%；③ 煤泥水沉降效果差，藥劑消耗量較大，由于進(jìn)入煤泥水系統(tǒng)的矸石量較多(8～1.5 mm矸石進(jìn)入)，煤泥水處理工藝較長(zhǎng)，加之矸石易泥化，造成進(jìn)入濃縮池的煤泥粒度組成細(xì)粒含量高(詳見表1)，沉降效果差，藥劑消耗量較大；④ 小于0.35 mm細(xì)煤泥產(chǎn)品水分高，加壓過(guò)濾機(jī)生產(chǎn)效率低，由于細(xì)煤泥粒度細(xì)，加藥量較大，造成加壓過(guò)濾機(jī)濾餅薄，生產(chǎn)效率低，產(chǎn)品水分高，電耗高。

表1 改造前濃縮機(jī)入料小篩分試驗(yàn)報(bào)告

圖1 改造前1-2煤煤泥水處理工藝流程

1.2 煤泥水處理工藝改造

根據(jù)上述分析，煤泥水處理工藝主要按以下原則改造：一是降低脫泥粒度；二是減少煤泥水處理工藝環(huán)節(jié)；三是提高粗煤泥粒度組成，降低粗煤泥水分；四是改變進(jìn)入濃縮機(jī)的煤泥粒度組成，提高大顆粒含量，提升沉降效果和壓濾效果。

本次改造將脫泥篩篩縫改為3 mm，將篩下煤泥水用管道直接引入煤泥桶，將水力分級(jí)旋流器底流口直徑由35 mm改為50 mm，只產(chǎn)出兩種煤泥產(chǎn)品，即3～0.5 mm粗煤泥、小于0.5 mm細(xì)煤泥。退出了原用于8～1.5 mm見水末煤脫水的309、310弧形篩和311離心機(jī)3臺(tái)設(shè)備。8～3 mm原煤進(jìn)入淺槽分選，增加了入洗量。改造后工藝流程見圖2。

圖2 改造后1-2煤煤泥水處理工藝流程

1.3 煤泥水處理系統(tǒng)改造效果

與原工藝比較，改造后主要有以下4個(gè)優(yōu)點(diǎn)：

(1)退出3臺(tái)設(shè)備，降低運(yùn)維成本。改造后，退出了2臺(tái)型號(hào)為2400×2036R×45的弧形篩和1臺(tái)型號(hào)為VM1300的振動(dòng)卸料離心機(jī)，每年節(jié)省4個(gè)弧形篩篩面和2個(gè)篩籃，節(jié)省了運(yùn)行電耗，減少了這3臺(tái)設(shè)備及相關(guān)聯(lián)溜槽的檢修維護(hù)成本。

(2)降低了煤泥水沉降藥劑消耗。由于8～3 mm粒級(jí)矸石經(jīng)淺槽分選后由矸石脫介篩排出系統(tǒng)，降低了矸石泥化量，使進(jìn)入濃縮池的細(xì)泥含量降低，同時(shí)水力旋流器分級(jí)粒度提高，且有適量的跑粗，進(jìn)入濃縮池的粗顆粒增加，細(xì)顆粒減少，詳見表2，沉降效果大幅提升，藥劑消耗降低。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，陽(yáng)離子消耗降低2.6 g/t，陰離子消耗降低0.56 g/t。

表2 改造后濃縮機(jī)入料小篩分試驗(yàn)報(bào)告

(4)提高了加壓過(guò)濾機(jī)生產(chǎn)效率，生產(chǎn)成本大幅降低。細(xì)煤泥處理系統(tǒng)有2臺(tái)型號(hào)為100ZJ-I-A50的煤泥泵，2臺(tái)型號(hào)為GPJ-60的國(guó)產(chǎn)加壓過(guò)濾機(jī)，4臺(tái)型號(hào)為GA200-7.5的低壓風(fēng)機(jī)，2臺(tái)型號(hào)為GX11P-13的高壓風(fēng)機(jī)，1臺(tái)型號(hào)為XGZ-1200/22的煤泥轉(zhuǎn)載刮板機(jī)，共計(jì)11臺(tái)套設(shè)備。改造前，加壓過(guò)濾機(jī)排料時(shí)間通常在600 s以上，極端情況超過(guò)1 000 s，為保證煤泥能及時(shí)處理，系統(tǒng)正常生產(chǎn)，2臺(tái)加壓過(guò)濾機(jī)一般與主系統(tǒng)同時(shí)啟停。改造后，經(jīng)過(guò)近1個(gè)月的運(yùn)行統(tǒng)計(jì)，加壓過(guò)濾機(jī)的排料時(shí)間低于200 s，平均每天只開啟1臺(tái)加壓過(guò)濾機(jī)運(yùn)行一個(gè)班，就能將煤泥處理完。加壓過(guò)濾機(jī)運(yùn)行效率大幅提升，減少了細(xì)煤泥處理設(shè)備運(yùn)行時(shí)間，大幅降低電耗和材料消耗，同時(shí)節(jié)約了維護(hù)檢修的人力。另外，可以用1-2煤加壓過(guò)濾機(jī)空余的能力處理2-2煤系統(tǒng)煤泥，進(jìn)一步提高2-2煤入洗量，提高特低灰、神優(yōu)2等特種煤產(chǎn)量，進(jìn)一步提高效益。

(4)增加了入洗量，降低了粗、細(xì)煤泥的水分，提高了產(chǎn)品發(fā)熱量，提升了產(chǎn)品價(jià)值。改造后，8～3 mm這部分原煤進(jìn)入了淺槽分選，入洗量提高1.33%。經(jīng)采樣篩分化驗(yàn)，精煤產(chǎn)品中8～3 mm粒級(jí)產(chǎn)率3.51%、灰分8.56%；改造后，由于粗細(xì)煤泥粒度組成的改變，產(chǎn)品水分明顯下降，經(jīng)采樣檢測(cè)，粗煤泥水分低于21%，細(xì)煤泥水分低于30%。

2 系統(tǒng)瓶頸環(huán)節(jié)改造

2.1 系統(tǒng)瓶頸環(huán)節(jié)分析

補(bǔ)連塔選煤廠1-2煤系統(tǒng)原煤設(shè)計(jì)處理能力為2 400 t/h，塊煤主洗系統(tǒng)設(shè)計(jì)處理能力850 t/h，塊煤經(jīng)重介質(zhì)淺槽洗選排矸后由1臺(tái)型號(hào)為MMD625加長(zhǎng)型的精煤破碎機(jī)破碎至50 mm以下，與原煤分級(jí)篩篩下末煤及粗細(xì)煤泥混合，按神混1產(chǎn)品發(fā)運(yùn)。隨著井下采煤設(shè)備大型化，工作面采高提升，原煤粒度組成發(fā)生了較大變化，大粒級(jí)占比越來(lái)越多，給選煤廠生產(chǎn)帶來(lái)困難。

隨著補(bǔ)連塔礦12513工作面8 m大采高投產(chǎn)，原煤大粒級(jí)含量的增加明顯，特別是大于100 mm粒級(jí)大塊含量的增加，1-2煤主洗系統(tǒng)312精煤破碎機(jī)無(wú)法滿足增加的破碎量，破碎能力不足，生產(chǎn)中常出現(xiàn)無(wú)法通過(guò)的情況，成為1-2煤系統(tǒng)生產(chǎn)的瓶頸。為保障系統(tǒng)順利運(yùn)行生產(chǎn)，減少因312破碎機(jī)堵煤造成的故障停機(jī)，就必須降低小時(shí)入洗量。降低小時(shí)入洗量有兩個(gè)方法：一是部分塊原煤走旁路破碎進(jìn)入混煤；二是降低原煤總的小時(shí)處理量。第一種方法降低了混煤煤質(zhì)，減少了精煤產(chǎn)量，效益損失大。第二種方法生產(chǎn)效率大幅下降，生產(chǎn)成本大幅提升。經(jīng)過(guò)多方考慮，選煤廠選擇一臺(tái)手選帶的塊煤走旁路，再通過(guò)降低總的原煤小時(shí)量來(lái)保障正常生產(chǎn)，嚴(yán)重時(shí)，生產(chǎn)效率不足75%。為完成每日生產(chǎn)任務(wù)，就必須延長(zhǎng)生產(chǎn)時(shí)間，這樣停車檢修時(shí)間就大大縮短，設(shè)備檢查維護(hù)跟不上，故障率提升，停車時(shí)間就更短，形成惡性循環(huán)。

2.2 系統(tǒng)瓶頸環(huán)節(jié)改造

提升破碎能力有兩種途徑：一是提升單機(jī)破碎處理能力；二是增加破碎機(jī)，并聯(lián)運(yùn)行。經(jīng)與進(jìn)口破碎機(jī)廠家交流，按現(xiàn)在1-2煤的粒度組成，處理量要超過(guò)800 t/h，單臺(tái)破碎機(jī)不能達(dá)到要求，為此只有增加1臺(tái)破碎機(jī)來(lái)提高處理量。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)空間位置分析，新增破碎機(jī)有兩種方案：

方案一：在312破碎機(jī)東側(cè)安裝1臺(tái)MMD500破碎機(jī)。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的位置空間，在312破碎機(jī)東側(cè)，原313離心機(jī)位置新安裝1臺(tái)破碎機(jī)，307上層塊煤出料溜槽東側(cè)部分增加下溜槽，分40%左右的塊煤去新加破碎機(jī)，新加破碎機(jī)的出料進(jìn)入314刮板機(jī)，由刮板機(jī)轉(zhuǎn)載到501精煤上倉(cāng)膠帶機(jī)。三樓新增加破碎機(jī)，需要將313離心機(jī)移至二樓安裝，離心機(jī)出料進(jìn)入503膠帶機(jī)上倉(cāng)，離心液引入一樓339加介泵坑，由339泵回收進(jìn)入脫介篩稀介段回收介質(zhì)。原除塵風(fēng)機(jī)移至西側(cè)安裝。此方案改造量較大，改造成本較高，改造所需時(shí)間較長(zhǎng)，影響生產(chǎn)接續(xù)。優(yōu)點(diǎn)是破碎精煤可以單獨(dú)上倉(cāng)，產(chǎn)品可單裝單運(yùn)，不影響單發(fā)精煤。

方案二：在312破碎機(jī)下層新增加1臺(tái)破碎機(jī)。改變現(xiàn)有除塵風(fēng)機(jī)的位置，在現(xiàn)有的除塵風(fēng)機(jī)位置增加破碎機(jī)，新增加破碎機(jī)入料溜槽由原來(lái)的直通溜槽上側(cè)增加閘板，下側(cè)安裝翻板，新增破碎機(jī)出料進(jìn)入503混煤膠帶機(jī)。在此位置安裝空間位置能滿足要求，改動(dòng)量較小，可在系統(tǒng)生產(chǎn)檢修時(shí)間內(nèi)改造，不影響生產(chǎn)接續(xù)，目前503膠帶機(jī)混煤量在1 800～2 000 t/h，設(shè)計(jì)能力在2 500 t/h，新增精煤破碎機(jī)只需處理量在200～300 t/h即能滿足要求，不超503膠帶機(jī)運(yùn)輸能力。缺點(diǎn)是新增破碎機(jī)出料只能進(jìn)入混煤，按混煤銷售，但近年來(lái)，根據(jù)神東公司整體煤源及市場(chǎng)，補(bǔ)連塔選煤廠1-2煤精煤未單獨(dú)外運(yùn)過(guò)，均是與混煤配裝，按神混1產(chǎn)品發(fā)運(yùn)。為此采取了此方案二進(jìn)行改造。

2.3 瓶頸環(huán)節(jié)改造效果

改造后，制約1-2煤塊煤入洗的瓶頸問(wèn)題得到解決，1-2煤原煤生產(chǎn)效率可以達(dá)到100%生產(chǎn)，塊煤入洗能力最高達(dá)到900 t/h，入洗能力提高18.4%，入洗率提高到37.5%，商品煤發(fā)熱量可以提高91.96 kJ/kg，有效實(shí)現(xiàn)了提質(zhì)增效的目地。

3 結(jié) 語(yǔ)

通過(guò)分析煤泥水處理工藝，縮短煤泥水處理環(huán)節(jié)，改變粗細(xì)煤泥粒度組成，來(lái)提高煤泥處理設(shè)備效率和效果，通過(guò)分析原料組成，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，現(xiàn)場(chǎng)空間，對(duì)系統(tǒng)做出合適的改造，提高生產(chǎn)效率，提高入洗量，最終實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗，提質(zhì)增效。