亭南選煤廠工藝優(yōu)化與改造

王 浩，胡元超，陳達(dá)坤，張紫耀

(淄博礦業(yè)集團(tuán)山東博選礦物資源技術(shù)開(kāi)發(fā)有限公司 亭南選煤廠，陜西 咸陽(yáng) 713600)

煤炭作為工業(yè)用途的主要燃料及原料，在世界一次能源消耗中占比達(dá)到了30%[1]。我國(guó)是能源消費(fèi)大國(guó)，目前主要能源還是以煤炭為主，在未來(lái)20～40 a內(nèi)，以煤炭為主的能源結(jié)構(gòu)基本不會(huì)改變[2]。

目前大部分礦井型選煤廠都存在隨著開(kāi)采面的變化和井下采煤機(jī)械化程度的不斷增高，原煤質(zhì)量逐漸惡化的情況，導(dǎo)致選煤廠原有的設(shè)計(jì)工藝和設(shè)備選型不能達(dá)到洗選產(chǎn)品質(zhì)量要求[3]，這就需要對(duì)選煤廠設(shè)備及工藝進(jìn)行不斷調(diào)整和改變。

1 亭南選煤廠生產(chǎn)概況

1.1 工藝流程

亭南選煤廠位于陜西省長(zhǎng)武縣，為亭南礦井配套建設(shè)工程，目前由山東博選礦物資源技術(shù)開(kāi)發(fā)有限公司托管運(yùn)營(yíng)，為大型礦井型動(dòng)力煤選煤廠，該選煤廠年入洗能力為6.0 Mt/a，150～25 mm采用重介淺槽分選機(jī)分選，25～1 mm采用有壓兩產(chǎn)品重介旋流器主再洗分選工藝，1.0～0.25 mm粗煤泥采用TBS干擾床分選工藝，0.25～0 mm細(xì)煤泥采用快開(kāi)隔膜壓濾機(jī)回收工藝[4]。工藝流程如圖1所示。

1.2 原煤煤質(zhì)特性

亭南可采煤層主要為4號(hào)煤層，根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 5751—2009《中國(guó)煤炭分類(lèi)》，該煤層為低灰、低硫、低磷、含油、中高揮發(fā)分、中等軟化溫度灰、高熱值的不粘煤(BN31)。

1.3 生產(chǎn)情況

選煤廠主要產(chǎn)品為混煤(包含未入洗的末原煤、末精煤和粗煤泥)，發(fā)熱量Qnet，ar為23.85～24.69 MJ/kg；全部入洗時(shí)，末精煤發(fā)熱量控制在≤26.36 MJ/kg，且灰分≤10.5%；洗選塊煤發(fā)熱量Qnet，ar≥24.27 MJ/kg；濕煤泥水分在30%以下。塊煤產(chǎn)品可作為優(yōu)質(zhì)氣化用煤、煤化工用煤[5]，末煤洗精煤可以作為優(yōu)質(zhì)動(dòng)力用煤、高爐噴吹煤，煤泥產(chǎn)品可作為水泥回轉(zhuǎn)窯用煤。

圖1 選煤廠工藝流程

2 生產(chǎn)系統(tǒng)存在的問(wèn)題

隨著礦井開(kāi)采時(shí)間增加，井下煤層變薄，放頂煤增加，煤質(zhì)逐漸變差。與設(shè)計(jì)初期相比，塊煤量明顯減少，末煤及煤泥量增加[6]，且煤泥中的泥沙含量增加，造成選煤廠末煤系統(tǒng)、煤泥水系統(tǒng)負(fù)荷增加。

2.1 末煤入洗能力不足

(1)設(shè)計(jì)情況：亭南選煤廠設(shè)計(jì)處理能力950 t/h，最大可達(dá)到1 150 t/h。2012年篩分資料顯示，大于25 mm塊煤產(chǎn)率51.74%(見(jiàn)表1)，說(shuō)明井下采用放頂煤工藝時(shí)原煤塊率較高。但根據(jù)2012年二盤(pán)區(qū)銷(xiāo)售煤量統(tǒng)計(jì)計(jì)算可知，井下采用大采高工藝時(shí)末煤含量有較大幅度增加，平均達(dá)到65%左右，因此，需按照65%末煤含量進(jìn)行末煤設(shè)備選型，確保設(shè)備可滿(mǎn)足2種采煤工藝，設(shè)計(jì)末煤旋流器最大處理能力736 t/h，重介淺槽最大處理能力為704 t/h。

(2) 實(shí)際生產(chǎn)情況：現(xiàn)選煤廠實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)帶煤量1 150 t/h左右，根據(jù)大篩分試驗(yàn)結(jié)果(表2)可知，大于25 mm粒級(jí)產(chǎn)率22.18%，實(shí)際處理255 t/h；小于25 mm粒級(jí)產(chǎn)率77.82%，需要末煤洗洗系統(tǒng)處理能力895 t/h，系統(tǒng)處理能力嚴(yán)重不足，只能采取部分入洗方式。而小于25 mm粒級(jí)原煤實(shí)際入洗率為86.9%，末煤洗選系統(tǒng)實(shí)際處理量778 t/h，超設(shè)計(jì)能力組織生產(chǎn)。

設(shè)計(jì)和實(shí)際處理能力對(duì)比見(jiàn)表3。

表1 2012年大篩分資料

表2 2020年大篩分試驗(yàn)結(jié)果

表3 設(shè)計(jì)和實(shí)際處理能力對(duì)比

2.2 TBS分選效果差

(1)設(shè)計(jì)情況：設(shè)計(jì)時(shí)選煤廠小于3 mm粒級(jí)煤泥含量為15.87%，水力旋流器分選粒度0.25 mm，大于0.25 mm采用TBS干擾床分選工藝，設(shè)計(jì)處理量為125 t/h，最優(yōu)處理粒度為1.0～0.25 mm。

(2)實(shí)際生產(chǎn)情況：目前選煤廠脫泥篩、脫介篩篩孔為1 mm。根據(jù)表2可知，原煤中1 mm以下含量達(dá)到了21.53%，根據(jù)煤泥水篩分試驗(yàn)(表4)可得出，大于0.25 mm粒級(jí)含量為68.92%，每小時(shí)帶煤量為1 150 t，TBS入料量為170.6 t/h，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于TBS處理量，導(dǎo)致TBS分選效果差，目前粗煤泥全部經(jīng)弧形篩、離心機(jī)脫水進(jìn)行摻配[7]，形成混煤銷(xiāo)售。

表4 選煤廠煤泥水篩分試驗(yàn)

2.3 環(huán)保壓力增大

目前，選煤廠廠房為2013年擴(kuò)建廠房，廠房面積小，其中篩機(jī)主要分布在主廠房三層，篩機(jī)間距為1.5 m，正常生產(chǎn)期間車(chē)間水汽大，揚(yáng)塵多，不利于環(huán)保[8]。

3 解決措施

3.1 末煤入洗能力不足解決措施

亭南選煤廠末煤入洗能力不足的問(wèn)題主要表現(xiàn)在篩機(jī)處理量不足，超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。觀察發(fā)現(xiàn)，原末煤脫泥篩、精煤脫介篩篩后溜槽為直溜槽。對(duì)篩機(jī)篩后溜槽進(jìn)行改造[9]，加裝緩沖箱，以在緩沖箱內(nèi)增加固定篩進(jìn)行預(yù)先脫泥、脫介的方式，增加篩機(jī)處理量(見(jiàn)圖2)，改造前后篩機(jī)處理量及處理面積對(duì)比見(jiàn)表5。

圖2 篩機(jī)緩沖箱改造

表5 改造前后篩機(jī)處理量及處理面積

末煤脫泥篩篩面共60塊聚氨酯篩板，精煤脫介篩篩面共有50塊聚氨酯篩板，篩板面積為0.61m×0.61m，可計(jì)算出整個(gè)篩機(jī)有效篩分面積。改造后末煤脫泥篩處理能力為824 t/h，精煤脫介篩處理能力為604 t/h，增大末原煤脫泥篩有效處理量74 t/h，精煤脫介篩有效處理量64 t/h，改善了末煤系統(tǒng)入洗能力不足的問(wèn)題。

3.2 TBS能力不足解決措施

(1) 調(diào)節(jié)煤泥桶內(nèi)煤泥濃度：目前選煤廠煤泥桶內(nèi)煤泥水濃度為150 g/L左右，調(diào)節(jié)煤泥桶補(bǔ)水閥門(mén)，加大煤泥桶補(bǔ)水，將煤泥濃度降級(jí)至120 g/L左右。

(2)增設(shè)TBS來(lái)料緩沖箱：緩沖箱內(nèi)可進(jìn)行分流，緩沖箱內(nèi)煤泥可通過(guò)閥門(mén)進(jìn)入TBS內(nèi)或弧形篩內(nèi)，調(diào)節(jié)進(jìn)入TBS煤泥量。

(3)更換TBS設(shè)備：將φ1.2 m的TBS更換為φ1.5 m的TCS。

3.3 環(huán)保問(wèn)題解決措施

(1) 對(duì)篩機(jī)進(jìn)行密封：對(duì)全廠所有篩機(jī)加裝防塵網(wǎng)罩，進(jìn)行密封，減少水汽、揚(yáng)塵現(xiàn)象。同時(shí)，對(duì)膠帶轉(zhuǎn)載點(diǎn)進(jìn)行密封，加裝噴霧，減少揚(yáng)塵。

(2)加裝除塵風(fēng)機(jī)：在主廠房外圍加裝QYMC-800布袋除塵機(jī)1臺(tái)，同時(shí)在篩機(jī)防塵網(wǎng)罩上方安裝管路，通過(guò)除塵風(fēng)機(jī)吸附篩機(jī)因生產(chǎn)震動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的粉塵。改造前后車(chē)間三層噪聲粉塵對(duì)比見(jiàn)表6。

表6 改造前后車(chē)間三層噪聲粉塵對(duì)比

由6可以看出，改造前平均噪聲強(qiáng)度為83.4 dB(A)，改造后平均噪聲強(qiáng)度為78.4 dB(A)，同比減少5 dB(A)；改造前平均粉塵濃度為6.7 mg/m3，改造后平均粉塵濃度為2.4 mg/m3，同比減少4.3 mg/m3。

4 結(jié) 語(yǔ)

(1)隨著礦井服務(wù)年限增大，原煤煤質(zhì)逐漸變差，末煤處理量不足，選煤廠通過(guò)對(duì)篩機(jī)來(lái)料緩沖箱改造，增大末原煤脫泥篩有效處理量74 t/h，精煤脫介篩有效處理量64 t/h，有效緩解末煤處理能力不足的問(wèn)題。

(2)通過(guò)將煤泥水濃度降低至120 g/L，同時(shí)增加緩沖箱，減少進(jìn)入TBS量，保證了TBS處理量，可對(duì)粗煤泥進(jìn)行有效的分選。

(3)通過(guò)增加布袋除塵機(jī)，對(duì)篩機(jī)進(jìn)行封堵，減少車(chē)間粉塵4.3 mg/m3，降低噪聲5 dB(A)。