葫蘆素選煤廠降低塊精煤水分的生產(chǎn)實(shí)踐

丁建偉，王小斌，王永剛

(1.中天合創(chuàng)煤炭分公司，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017000；2.北京中煤煤炭洗選技術(shù)有限公司，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017000)

1 概 述

中天合創(chuàng)葫蘆素選煤廠是中天合創(chuàng)煤制烯烴項(xiàng)目配套的礦井型動(dòng)力煤選煤廠，設(shè)計(jì)能力13.00 Mt/a，服務(wù)年限為90.0 a。洗選工藝為塊煤重介分選[1]，即粒度150～13 mm塊煤采用重介淺槽分選機(jī)分選，產(chǎn)品為塊精煤和塊矸石；13.0～0.5 mm粒級(jí)末煤不入洗，直接作為混煤產(chǎn)品；3～0.5 mm粒級(jí)粗煤泥經(jīng)離心機(jī)脫水后作為混煤產(chǎn)品；小于0.5 mm粒級(jí)煤泥經(jīng)濃縮機(jī)濃縮澄清后，通過煤泥加壓過濾機(jī)和快開壓濾機(jī)聯(lián)合回收，脫水煤泥配入產(chǎn)品煤中。產(chǎn)品煤可以汽車裝車地銷，也可通過葫蘆素選煤廠輸煤棧橋膠帶輸送至圖克工業(yè)園區(qū)，供中煤鄂爾多斯能源化工有限公司圖克大化肥和中天合創(chuàng)煤制烯烴2個(gè)項(xiàng)目使用。

目前，葫蘆素選煤廠的精煤產(chǎn)品經(jīng)配煤通過長(zhǎng)距離帶式輸送機(jī)直接運(yùn)輸至煤制烯烴項(xiàng)目，用作水煤漿氣化爐的原料煤及熱電鍋爐燃料煤使用。中天合創(chuàng)煤制烯烴項(xiàng)目主要由4.2 Mt/a甲醇、3.0 Mt/a二甲醚及其配套的600 MW熱電聯(lián)供電廠組成，其使用的原料煤要求全水分Mt不大于15%，灰分Ad不大于10%，收到基低位發(fā)熱量Qnet，ar不小于24.00 MJ/kg；燃料煤要求全水分Mt不大于14%，灰分Ad不大于20%，收到基低位發(fā)熱量Qnet，ar不小于21.90 MJ/kg。烯烴項(xiàng)目所用的原料煤、燃料煤對(duì)于水分要求都比較嚴(yán)格，水分高導(dǎo)致帶式輸送機(jī)溜槽粘煤堵塞，嚴(yán)重會(huì)影響裝置供料，因此控制精煤水分很有必要。同時(shí)，煤制烯烴項(xiàng)目所需原料煤煤量較大，因精煤缺口較大，每年需從外部調(diào)配精煤進(jìn)行摻配供應(yīng)。因此，提高葫蘆素選煤廠精煤煤質(zhì)一方面是保證烯烴項(xiàng)目用煤水分要求，另一方面降低水分能提高熱值，相應(yīng)通過配煤比例調(diào)整，提高供煤煤量，減少外購(gòu)精煤煤量。葫蘆素選煤廠精煤產(chǎn)品主要由精煤離心機(jī)脫水后的13～40 mm粒級(jí)小塊精煤和40～150 mm粒級(jí)的大塊精煤經(jīng)破碎后混合組成。其中精煤離心機(jī)采用3臺(tái)WL1400型臥式振動(dòng)離心脫水機(jī)，篩籃直徑1 400 mm，篩縫為0.5 mm，單臺(tái)處理能力190 t/h。

2 精煤水分現(xiàn)狀分析

葫蘆素選煤廠入洗本礦井的出井原煤，原煤為不粘煤、長(zhǎng)焰煤及弱粘煤。原煤開采涌水量大，排水困難，同時(shí)原煤的變質(zhì)程度低，孔隙發(fā)達(dá)，毛細(xì)管作用強(qiáng)，與水接觸后大量吸附水分，導(dǎo)致原煤水分高，比未經(jīng)洗選的產(chǎn)品混煤水分高[2-3]，而且給后續(xù)的洗煤產(chǎn)品脫水帶來困難。2017—2019年，葫蘆素選煤廠精煤年平均水分分別為12.34%、12.17%、12.09%，三年精煤平均水分為12.20%。由于煤的水分高直接影響了煤的使用、運(yùn)輸和儲(chǔ)存，水分增加，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[4-5]，同時(shí)也造成車輛運(yùn)輸過程中往外瀝水，影響環(huán)保，還增加了無效運(yùn)輸[6]。

對(duì)于動(dòng)力用煤，產(chǎn)品煤中的水分過高，除了增加煤炭產(chǎn)品的無效運(yùn)輸，同時(shí)在燃燒過程中帶走大量熱能，降低商品煤發(fā)熱量。水分指標(biāo)不僅是生產(chǎn)技術(shù)的一個(gè)重要指標(biāo)，更是動(dòng)力選煤廠提高經(jīng)濟(jì)效益的一個(gè)創(chuàng)新點(diǎn)。因此，從經(jīng)濟(jì)效益角度出發(fā)，降低精煤產(chǎn)品水分，提高精煤產(chǎn)品熱值是必要的。

3 精煤水分高的原因分析

精煤產(chǎn)品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[7]。對(duì)影響葫蘆素選煤廠精煤產(chǎn)品水分的原因進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，造成精煤水分高的原因主要是塊精煤中細(xì)粒級(jí)物料水分大、含量高[8]。一方面通過對(duì)精煤離心機(jī)來料做粒度分析，其中大于13 mm粒級(jí)物料占比86.9%、13～6 mm粒級(jí)物料占比7.1%、6～3 mm粒級(jí)物料占比3.8%、小于3 mm粒級(jí)物料占比2.2%，由此可知，塊精煤中小于6 mm粒級(jí)物料占比13.1%，該部分細(xì)粒級(jí)物料進(jìn)入離心機(jī)，導(dǎo)致離心機(jī)脫水困難，嚴(yán)重會(huì)堵塞或糊死離心機(jī)篩籃[9]，造成精煤離心機(jī)出料水分高；另一方面是精煤離心機(jī)來料13～40 mm粒級(jí)小塊精煤總體水分高，導(dǎo)致離心機(jī)出料水分相應(yīng)升高。對(duì)精煤脫介篩出料(即精煤離心機(jī)來料)和精煤離心機(jī)出料進(jìn)行取樣分析，離心機(jī)來料13～40 mm粒級(jí)小塊精煤水分13.67%，經(jīng)離心脫水后水分為12.5%，離心機(jī)脫水降低水分不明顯，現(xiàn)有精煤離心機(jī)的篩籃篩縫為0.5 mm，沒有增加篩縫大小的必要[10]，因此需控制精煤離心機(jī)的來料水分。根據(jù)以上2個(gè)方面的分析并結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)情況進(jìn)行總結(jié)，造成精煤細(xì)粒級(jí)物料含量高主要有如下幾個(gè)因素。

3.1 原煤分級(jí)脫泥效果差

原煤預(yù)濕分級(jí)篩分級(jí)效果不好，一是來料刮板機(jī)分配不均；二是原煤濕粘，篩板分級(jí)效果受到影響。原煤分級(jí)效果不好造成原煤中小于13 mm的物料進(jìn)入重介淺槽分選機(jī)，同時(shí)預(yù)濕3 mm脫泥段效果不好，導(dǎo)致小于3 mm的細(xì)粒級(jí)粉煤進(jìn)入重介淺槽分選機(jī)，這兩部分細(xì)粒級(jí)物料進(jìn)入精煤離心脫水機(jī)，導(dǎo)致脫水機(jī)來料中細(xì)粒物料含量增加，脫水時(shí)物料透水性差，嚴(yán)重時(shí)糊死篩籃篩縫，直接影響離心脫水機(jī)的脫水效果。

3.2 精煤脫介篩脫水脫泥效果差

精煤脫介篩篩上噴水不能有效地將塊煤上細(xì)粒級(jí)物料沖洗干凈，導(dǎo)致進(jìn)入破碎機(jī)的大塊精煤和進(jìn)入離心脫水機(jī)的小塊精煤的表面均附著細(xì)粒級(jí)物料，直接影響精煤產(chǎn)品水分。

3.3 精煤脫介篩脫水、脫介面積不足

精煤脫介篩篩前兩排篩板為分級(jí)段，篩孔為40 mm，篩上大于40 mm的塊精煤直接進(jìn)入塊精煤破碎機(jī)破碎，40～13 mm的塊精煤進(jìn)入離心脫水機(jī)脫水。精煤篩稀介段共有5排篩板，篩分面積小，導(dǎo)致篩上物料不能充分脫水、脫介，造成篩前出料水分高。

3.4 生產(chǎn)外水混入影響

生產(chǎn)外水混入主要是由于生產(chǎn)系統(tǒng)停車檢修時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)在沖洗溜槽和振動(dòng)篩篩板作業(yè)過程中外水進(jìn)入精煤帶式輸送機(jī)，洗選系統(tǒng)啟車前未能將帶式輸送機(jī)上的積水全部清理，或者設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，各處的清掃衛(wèi)生用水進(jìn)入產(chǎn)品帶式輸送機(jī)等。外水混入會(huì)導(dǎo)致短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)品精煤水分升高。

4 降低精煤水分的具體措施

通過對(duì)葫蘆素選煤廠精煤產(chǎn)品水分高的原因進(jìn)行分析，從洗選生產(chǎn)過程管理和技術(shù)改造兩方面降低精煤產(chǎn)品水分，有效提高精煤產(chǎn)品質(zhì)量。葫蘆素選煤廠從以下角度出發(fā)，降低選煤廠精煤產(chǎn)品水分。

4.1 加強(qiáng)洗選生產(chǎn)過程管理，降低精煤水分

4.1.1 提高原煤分級(jí)篩分級(jí)和脫泥效果

原煤分級(jí)脫泥篩選用進(jìn)口組裝的4.2m×8.5m單層香蕉篩，干篩段篩孔φ13 mm，篩分效率85%，脫泥段篩孔φ3 mm，不銹鋼編織篩板。針對(duì)礦井原煤水分高、易泥化的特性，為提高篩分效率，根據(jù)原煤水分情況，選煤廠通過對(duì)不同類型篩板篩分效果對(duì)比試驗(yàn)，選擇了彈性桿或自清潔篩板替代原有不銹鋼編織篩板，提高了原煤分級(jí)篩的分級(jí)效果，有效降低了分級(jí)篩竄末煤現(xiàn)象。在原煤水分高，濕粘特別嚴(yán)重的情況下，洗選系統(tǒng)減量生產(chǎn)，保證原煤分級(jí)篩分級(jí)脫泥效果，減少細(xì)粒煤泥在生產(chǎn)系統(tǒng)中的循環(huán)量[11-12]，進(jìn)而降低細(xì)粒煤泥對(duì)洗選系統(tǒng)和產(chǎn)品精煤水分控制的影響。

4.1.2 提高精煤脫介篩脫泥、脫水效果

精煤脫介篩選用TH型單層直線振動(dòng)篩，有效篩分尺寸為3.6m×7.3m，F(xiàn)=26.28 m2，傾角5°，出料端1 200 mm，出料端篩孔φ40 mm，兼起塊煤分級(jí)的作用，合格介質(zhì)段篩縫φ0.5 m，稀介質(zhì)段篩縫φ1.0 m，處理能力330 t/h，精煤脫介篩篩上設(shè)置有3道噴水。日常生產(chǎn)過程中加強(qiáng)篩上噴水管理，發(fā)現(xiàn)噴水嘴堵塞及時(shí)疏通，掉落及時(shí)更換，在篩上噴水上加設(shè)擋水膠皮，避免篩上噴水竄段進(jìn)入篩前塊煤分級(jí)系統(tǒng)，降低篩前出料精煤水分。

4.1.3 加強(qiáng)精煤離心機(jī)來料分配管理

4臺(tái)精煤脫介篩對(duì)應(yīng)3臺(tái)離心機(jī)，3臺(tái)離心機(jī)來料通過精煤分配刮板進(jìn)行配料。因此根據(jù)離心機(jī)來料煤量、來料物料粒度組成和出料水分大小調(diào)整精煤離心機(jī)來料分配刮板，保證離心機(jī)來料均衡，提高精煤離心機(jī)脫水效果。

4.1.4 加強(qiáng)生產(chǎn)外水混入管理

洗選系統(tǒng)生產(chǎn)前做好各產(chǎn)品帶式輸送機(jī)上積水清理，通過在產(chǎn)品帶式輸送機(jī)上加裝液壓卸水裝置實(shí)現(xiàn)電控機(jī)械卸水，節(jié)約卸水時(shí)間。在卸水位置加裝攝像頭，嚴(yán)格把控帶式輸送機(jī)卸水作業(yè)。清理衛(wèi)生時(shí)，嚴(yán)禁清掃水混入煤流，日常加強(qiáng)生產(chǎn)工藝管理考核[13]，從根本上杜絕生產(chǎn)外水混入。

4.2 結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，開展技術(shù)改造，降低精煤水分

4.2.1 改善原煤分級(jí)篩分級(jí)效果

原先原煤預(yù)濕分級(jí)篩的篩上噴水共3道，其中1道篩上噴水為洗選系統(tǒng)的磁選機(jī)尾礦通過泵打到篩上的，因磁選尾礦中含有一定量的煤泥，該部分噴水將導(dǎo)致分級(jí)篩噴水效果差，噴嘴易堵。通過技術(shù)改造，將洗選系統(tǒng)的磁尾噴水改為系統(tǒng)循環(huán)水，提高原煤分級(jí)篩預(yù)濕脫泥效果。同時(shí)為了提高分級(jí)篩上物料預(yù)濕效果，采用聚氨酯單幕和雙幕的噴嘴相結(jié)合，前后錯(cuò)開安裝，防止噴水出現(xiàn)交叉打架現(xiàn)象，確保篩上噴水能全斷面覆蓋料層，提高原煤分級(jí)篩的篩上物料預(yù)濕分級(jí)效果。

針對(duì)原煤分級(jí)篩來料分配刮板分料不均，導(dǎo)致分級(jí)篩上物料厚薄不均勻，篩上物料分級(jí)效果差的問題，選煤廠將原煤分配刮板機(jī)的對(duì)開式液壓閘板改成階梯插銷式閘板，改造后刮板機(jī)閘板即使調(diào)小后，閘板面整體都會(huì)落料，分料效果明顯得到改善。現(xiàn)場(chǎng)也可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整，原煤分級(jí)篩來料分配效果有顯著提高，有效提高了原煤分級(jí)篩篩面的分級(jí)效果。

針對(duì)原煤分級(jí)篩篩前脫泥段分級(jí)效果差，導(dǎo)致細(xì)粒級(jí)末煤進(jìn)入塊煤淺槽分選機(jī)，影響重介洗選和后續(xù)精煤產(chǎn)品水分和灰分的問題。選煤廠對(duì)原煤分級(jí)篩脫泥段進(jìn)行了改造，在原有的2排脫泥篩板基礎(chǔ)上增加到3排脫泥篩板，提高了原煤分級(jí)篩3 mm脫泥效果，減少進(jìn)入塊煤洗選系統(tǒng)中細(xì)粒級(jí)物料含量。

4.2.2 延長(zhǎng)精煤脫介篩篩上物料脫水時(shí)間

為保證精煤脫介篩脫水脫泥效果，在稀介段上加設(shè)3排帶檔水堰的篩板，延長(zhǎng)精煤脫介篩上的塊精煤通過時(shí)間，提高精煤篩脫泥、脫水效果。

為降低進(jìn)入離心機(jī)前的塊精煤水分，在篩板出料端增加1排脫介脫水篩板，并將精煤脫介篩的稀介段篩下接料溜槽延長(zhǎng)，提高精煤脫介篩的篩上稀介段脫水脫介面積，一方面降低精煤產(chǎn)品帶介量，提高介質(zhì)回收效果；另一方面降低精煤脫介篩出料水分，降低進(jìn)入精煤離心機(jī)物料的水分。

5 應(yīng)用效果

通過采取以上措施，葫蘆素選煤廠精煤產(chǎn)品水分降低明顯。通過對(duì)精煤脫介篩出料、精煤離心機(jī)出料和精煤產(chǎn)品帶式輸送機(jī)上物料進(jìn)行取樣分析，大于40 mm粒級(jí)物料水分為11.2%，13～40 mm粒級(jí)小塊精煤水分為13.27%，小塊精煤離心脫水后水分為12.1%，精煤產(chǎn)品整體水分由原來的12.2%，降低到11.8%，降低0.4個(gè)百分點(diǎn)，精煤熱值提升0.126 MJ/kg。精煤水分降低后精煤煤質(zhì)大幅提高，供煤制烯烴項(xiàng)目原料煤、燃料煤中精煤比例降低，供煤量提高，減少外來精煤調(diào)配煤量，企業(yè)整體經(jīng)濟(jì)效益得到提高。

6 結(jié) 語(yǔ)

通過對(duì)葫蘆素選煤廠精煤產(chǎn)品水分高的原因進(jìn)行分析研究及長(zhǎng)時(shí)間生產(chǎn)改造試驗(yàn)，降低了精煤產(chǎn)品水分。首先是提高原煤13 mm分級(jí)和3 mm脫泥效果，減少細(xì)粒煤泥進(jìn)入塊煤系統(tǒng)，并降低細(xì)粒級(jí)煤泥在生產(chǎn)系統(tǒng)中循環(huán)量；其次通過降低精煤篩出料物料水分，降低離心機(jī)出料水分，最終精煤產(chǎn)品水分得以降低。本文主要側(cè)重于從加強(qiáng)洗選生產(chǎn)過程管理和技術(shù)改造兩方面降低精煤水分，通過生產(chǎn)實(shí)踐論證，效果比較顯著。但就選煤廠精煤產(chǎn)品離心脫水困難、出料水分仍較高等問題，仍需進(jìn)一步對(duì)生產(chǎn)和工藝進(jìn)行研究探索。