馬蘭礦選煤廠煤泥摻中煤可行性研究

宗 寶

（山西西山煤電股份有限公司馬蘭礦選煤廠，山西古交 030205）

隨著國家工業(yè)化進(jìn)程加速前進(jìn)，煤炭洗選行業(yè)積極響應(yīng)國家號(hào)召，提高煤炭綜合創(chuàng)效能力。在國家環(huán)保政策的要求下，煤泥水處理問題越發(fā)嚴(yán)重，在一定程度上影響到整個(gè)礦區(qū)經(jīng)濟(jì)效益。因此，響應(yīng)政府“吃干榨凈”的號(hào)召，對(duì)煤炭洗選產(chǎn)品充分回收、利用，在滿足政府要求及客戶要求上提升煤炭綜合經(jīng)濟(jì)效益成為重中之重。

1 概況

馬蘭礦選煤廠生產(chǎn)能力為400萬t/a，目前所用工藝為三產(chǎn)品重介旋流器、粗煤泥TBS分選和細(xì)煤泥浮選聯(lián)合分選工藝。在煤炭洗選過程中會(huì)產(chǎn)生大量煤泥，該選煤廠煤泥年產(chǎn)率約為10萬t，通過加壓過濾機(jī)壓濾后轉(zhuǎn)運(yùn)至煤泥棚落地銷售，煤泥具體化驗(yàn)數(shù)據(jù)見表1、表2：

表1 煤泥壓濾機(jī)入料粒度組成表

表2 煤泥化驗(yàn)數(shù)據(jù)表

選煤廠目前用于煤泥壓濾設(shè)備為4臺(tái)壓濾機(jī)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際生產(chǎn)需求，日常同時(shí)開起設(shè)備4臺(tái)。由表1所示，該廠壓濾機(jī)入料小于0.125 mm粒級(jí)產(chǎn)物接近80 %，細(xì)粒級(jí)煤的比表面積大、孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)達(dá)，具有較強(qiáng)的吸水性，細(xì)粒級(jí)過多導(dǎo)致煤泥壓濾入料粘度大，脫水相對(duì)困難。如表2所示，煤泥灰分較低，在經(jīng)過壓濾脫水后水分仍有20%左右，水分偏高、粘性大、熱值低，無法摻配售賣，造成資源大量浪費(fèi)，并且在煤泥運(yùn)輸過程中也會(huì)對(duì)廠區(qū)環(huán)境造成影響。

2 煤泥摻配系統(tǒng)改造方案

2.1 工藝流程

如圖1所示，如果本次煤泥摻配系統(tǒng)改造成功，從煤泥廠房的煤泥壓濾機(jī)入料桶開始，增設(shè)管道由泵打入新建壓濾車間高壓隔膜壓濾機(jī)，壓濾完成后濾液經(jīng)溜槽進(jìn)入主廠房濾液桶；壓濾后煤泥產(chǎn)品經(jīng)溜槽進(jìn)入煤泥收集刮板輸送機(jī)運(yùn)送至破碎機(jī)，經(jīng)過破碎后煤泥由轉(zhuǎn)載帶式輸送機(jī)運(yùn)輸至轉(zhuǎn)載站，經(jīng)機(jī)頭溜槽給入煤泥緩存?zhèn)}，根據(jù)智能配煤系統(tǒng)所檢測(cè)的數(shù)據(jù)，按照設(shè)定總帶煤量和配比自動(dòng)調(diào)節(jié)螺旋給煤的頻率，通過螺旋給煤機(jī)頻率微調(diào)和螺旋給煤機(jī)臺(tái)數(shù)粗調(diào)相結(jié)合的方式，將煤泥分散均勻給入現(xiàn)有中煤帶式輸送機(jī)。

圖1 改造后設(shè)備流程圖

此次改造將保留原有煤泥壓濾系統(tǒng)，通過新建壓濾系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品多元化，根據(jù)實(shí)際煤泥質(zhì)量進(jìn)行配比銷售，實(shí)現(xiàn)提檔銷售。

2.2 工業(yè)試驗(yàn)

1）樣品制備。本文所使用的煤樣來自西山馬蘭礦選煤廠煤泥壓濾機(jī)入料，將現(xiàn)場(chǎng)壓濾機(jī)入料桶中煤泥水進(jìn)行采樣，用桶密封裝好帶回實(shí)驗(yàn)室。

2）試驗(yàn)步驟。①將現(xiàn)場(chǎng)樣品攪拌均勻倒入實(shí)驗(yàn)室攪拌桶桶中；②通過入料泵將攪拌均勻煤泥水打入高壓隔膜壓濾機(jī)；③開啟壓榨水泵進(jìn)行二次壓榨；④壓濾完成后將濾餅進(jìn)行破碎、化驗(yàn)。

2.3 試驗(yàn)結(jié)果及分析

經(jīng)過3次試驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表3和圖2。

表3 高壓隔膜壓濾機(jī)脫水實(shí)驗(yàn)結(jié)果

如表3所示，高壓隔膜壓濾機(jī)能夠?qū)⒚耗鄩簽V脫水至10.98 %左右，極大程度降低煤泥水分，并有效提高煤泥發(fā)熱量，提高至2421.6大卡左右。

如圖2所示，改造后煤泥濾餅深度脫水明顯，達(dá)到預(yù)期效果。結(jié)合表2試驗(yàn)結(jié)果說明此次改造的研究方向可行，能夠?yàn)檫x煤廠創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益。

圖2 改造前后煤泥產(chǎn)品圖

2.4 高壓隔膜壓濾機(jī)工作流程及特點(diǎn)

2.4.1 工作流程

壓緊濾板→一次壓榨→二次壓榨→松板卸料。

首先通過壓緊油缸工作將濾板定板移動(dòng)達(dá)到壓緊狀態(tài)，形成封閉濾室；然后由入料泵將物料打入壓濾機(jī)濾室內(nèi)，物料充滿后借助入料泵的壓力進(jìn)行第一次壓榨；在一次壓榨結(jié)束后關(guān)閉入料泵，啟動(dòng)壓榨泵將高壓水通入濾室，借助水的壓力對(duì)物料進(jìn)行二次壓榨，進(jìn)一步減少水分；最后利用拉開裝置按照設(shè)定次序拉開濾板，濾餅自行脫落至下部運(yùn)輸裝置進(jìn)行轉(zhuǎn)運(yùn)。

2.4.2 高壓隔膜壓濾機(jī)特點(diǎn)

1）處理量大：目前1臺(tái)高壓隔膜壓濾機(jī)的處理量可替換現(xiàn)有4臺(tái)壓濾機(jī)，極大程度上降低了設(shè)備運(yùn)營、維護(hù)成本。

2）壓濾后產(chǎn)品水分低：在進(jìn)行二次壓榨后煤泥產(chǎn)品水分明顯降低，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果，煤泥水分能夠控制在10～12之間。

3）自動(dòng)化程度高：設(shè)備已完成實(shí)現(xiàn)PLC自動(dòng)控制，同時(shí)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)壓緊、自動(dòng)壓榨、自動(dòng)拉板、自動(dòng)卸料等技術(shù)，減少人工成本。

2.5 工藝布置

如圖3所示，設(shè)計(jì)在主廠房旁空閑場(chǎng)地，新建鋼結(jié)構(gòu)壓濾車間，在車間內(nèi)部建造混凝土壓濾機(jī)操作平臺(tái)，共有4層；1層（-1.50 m平面）布置壓榨水箱、壓榨水泵、排污泵、煤泥轉(zhuǎn)載帶式輸送機(jī)；2層（+3.50 m平面）布置破碎機(jī)；3層（+7.50 m平面）布置煤泥收集刮板輸送機(jī)；4層（+10.50 m平面）布置1臺(tái)壓濾機(jī)。含固約40 %左右的煤泥由泵從壓濾機(jī)入料桶打入高壓隔膜壓濾機(jī)，進(jìn)行高壓壓榨（工作壓力范圍7～10MPa）脫水后，由煤泥收集刮板輸送機(jī)運(yùn)至破碎機(jī)，濾餅破碎后經(jīng)轉(zhuǎn)載帶式輸送機(jī)運(yùn)輸至煤泥緩存?zhèn)}，根據(jù)智能配煤系統(tǒng)進(jìn)行與中煤摻配。

圖3 改造后壓濾車間布置圖

3 智能配煤系統(tǒng)

3.1 煤泥摻配可行性分析

對(duì)選煤廠中煤進(jìn)行化驗(yàn)分析，結(jié)果見表4所示。

表4 中煤化驗(yàn)數(shù)據(jù)表

根據(jù)改造工藝及相應(yīng)指標(biāo)進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算出煤泥與中煤不同摻配比例產(chǎn)品質(zhì)量見表5。

表5 煤泥與中煤不同摻配比例產(chǎn)品質(zhì)量表

由表5可知，隨著煤泥與中煤摻配比例的增大，得到混煤產(chǎn)品質(zhì)量（灰分、水分、發(fā)熱量）逐漸向中煤產(chǎn)品質(zhì)量靠近；從計(jì)算數(shù)據(jù)來看，煤泥與中煤摻配后混煤產(chǎn)婆與中煤產(chǎn)品質(zhì)量相差不大，說明煤泥可均勻摻配至中煤中，對(duì)最終產(chǎn)品影響較小，從而使煤泥的銷售價(jià)格大幅度提升。

3.2 智能配煤系統(tǒng)

3.2.1 煤質(zhì)在線檢測(cè)

在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際生產(chǎn)過程中，煤質(zhì)的檢測(cè)需要經(jīng)過采樣、破碎、縮分、制樣等前處理環(huán)節(jié)后才可進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析，數(shù)小時(shí)后才可得到結(jié)果，時(shí)間過長無法及時(shí)獲取準(zhǔn)確數(shù)據(jù)。本系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)灰分、水分等信息實(shí)時(shí)檢測(cè)，減免了煤質(zhì)化驗(yàn)的繁瑣過程，能夠使得工人在生產(chǎn)過程中根據(jù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行工藝參數(shù)調(diào)節(jié)，規(guī)

避了實(shí)驗(yàn)結(jié)果滯后所帶來的一系列問題。

3.2.2 智能煤質(zhì)在線分析系統(tǒng)

根據(jù)煤質(zhì)在線檢測(cè)所得到的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)（灰分、水分、發(fā)熱量）、生產(chǎn)系統(tǒng)煤泥處理量以及提前設(shè)定好的產(chǎn)品質(zhì)量要求，通過系統(tǒng)模型自動(dòng)調(diào)節(jié)煤泥摻配比例、帶式輸送機(jī)頻率、給煤量，使配煤過程實(shí)現(xiàn)完全自動(dòng)化。其中包括煤量配比計(jì)算模型、配煤系統(tǒng)監(jiān)控、自動(dòng)控制總帶煤量及配比及其自動(dòng)化。

綜上所述，通過在煤泥帶式輸送機(jī)上添加X型在線灰水儀，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)中煤、煤泥的質(zhì)量情況。在配煤開始前，調(diào)整最終產(chǎn)品要求，根據(jù)中煤、煤泥的實(shí)時(shí)質(zhì)量數(shù)據(jù)，系統(tǒng)自動(dòng)推送合適的摻配方案，并且自動(dòng)調(diào)節(jié)摻配比例，使最終產(chǎn)品質(zhì)量保持在目標(biāo)灰分、水分附件。實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品多元化，有效提高廠區(qū)經(jīng)濟(jì)效益。

4 經(jīng)濟(jì)效益

4.1 煤泥摻配系統(tǒng)改造投資（見表6）

表6 系統(tǒng)改造投資表

由表6可知，煤泥摻配系統(tǒng)改造所需要的投資費(fèi)用大致為668萬元，土建和設(shè)備安裝及管路配電系統(tǒng)為1 150萬元，共預(yù)計(jì)1 818萬元。

4.2 經(jīng)濟(jì)效益

馬蘭礦選煤廠目前煤泥主要處理方式為送至電廠進(jìn)行配煤或者低價(jià)銷售，目前廠區(qū)煤泥系統(tǒng)運(yùn)行成本中煤泥轉(zhuǎn)運(yùn)費(fèi)用大致為1.50元/t，在新的摻配系統(tǒng)改造完成后將無需這些成本的投入，并且新選壓濾機(jī)僅為1臺(tái)，較原有壓濾系統(tǒng)更加便捷，運(yùn)營成本也遠(yuǎn)低于原有壓濾系統(tǒng)。

根據(jù)市場(chǎng)調(diào)查，目前馬蘭礦選煤廠煤泥價(jià)格為20元/t左右，中煤價(jià)格為180元/t左右，在滿足客戶質(zhì)量要求時(shí)，將煤泥摻配入中煤進(jìn)行銷售能夠極大程度上提高煤泥售價(jià)。如果進(jìn)行改造，可產(chǎn)生效益（180-20）×10萬t=1 600萬元，預(yù)計(jì)1年2個(gè)月回本。

綜上所述，煤泥摻配系統(tǒng)能夠能夠極大程度上降低煤泥水分，提高煤泥售價(jià)，并且使得廠區(qū)產(chǎn)品多元化，使廠區(qū)經(jīng)濟(jì)效益更大化。

5 結(jié)論

1）通過煤泥摻配系統(tǒng)改造，能夠使得廠區(qū)產(chǎn)品多元化，煤泥實(shí)現(xiàn)提檔銷售。

2）通過工業(yè)試驗(yàn)，新選壓濾機(jī)能夠使煤泥水分脫至10.98%左右，發(fā)熱量提高至2421.6大卡左右。

3）通過經(jīng)濟(jì)效益對(duì)比，改造后煤泥摻配進(jìn)入中煤銷售，或者煤泥單獨(dú)售賣，經(jīng)濟(jì)效益均有所提升，使得廠區(qū)效益更大化。