選煤廠中矸粗煤泥脫水系統(tǒng)的改造研究

陳 高

（霍州煤電集團汾河焦煤股份有限公司三交河煤礦選煤廠尾煤車間， 山西 霍州 031400）

引言

三交河選煤廠設(shè)計年煤炭洗選能力為2.4×106t，實際生產(chǎn)能力可以達到3.0×106t。煤炭洗選的洗煤工藝采用脫泥有壓三產(chǎn)品重介旋流器分選+粗煤泥TBS 干擾床分選+（-0.5mm）煤泥直接浮選、尾煤泥快開壓濾回收工藝流程，可以適應(yīng)原煤煤質(zhì)變化，但是在中矸粗煤泥脫水環(huán)節(jié)存在一定問題。

1 中矸粗煤泥脫水系統(tǒng)存在的問題

脫水系統(tǒng)工藝流程見圖1，磁選尾礦進入到煤泥桶，通過煤泥泵送至分級濃縮旋流器[1-2]。

旋流器上層溢流到濃縮機濃縮、壓濾；底層流到振動弧形篩進行分選，篩下水進入到濃縮機濃縮、壓濾，篩上物通過離心機進行處理得到中矸煤泥產(chǎn)品，離心液重新流入到煤泥桶[3]。

圖1 原脫水系統(tǒng)工藝流程

在選煤廠生產(chǎn)過程中，中矸煤泥脫水系統(tǒng)存在下述主要問題[4-6]。

1.1 脫水過程能耗高

中粗煤泥脫水系統(tǒng)中采用的電氣設(shè)備類型以及功率具體見表1。機電設(shè)備的合計功率達到421.2 kW，若脫水系統(tǒng)正常運行時其負荷率為75%，每年生產(chǎn)時間為300 d，每天生產(chǎn)時間為14 h，則整個中粗煤泥脫水系統(tǒng)年電能消耗量為：300 d×14 h/d×421.2 kW×75%=1.33×106kW·h。

表1 電氣設(shè)備類型以及功率

1.2 設(shè)備后期費用高

脫水系統(tǒng)采用的離心機為立式刮刀離心機，設(shè)備的轉(zhuǎn)速為534 r/min，同時設(shè)備運行效率受到眾多因素的影響，篩籃磨耗嚴重，平均每10 d 就需更換一個篩籃（費用0.5 萬元/個），平均每年需要更換的篩籃達到36 個；設(shè)備配套的出口保護環(huán)（費用1 萬元/個）、螺旋刮刀（1.6 萬元/個）平均使用壽命也僅為2 年。就僅立式刮刀離心機而言，年平均的設(shè)備維護更換費用就達到19.3 萬元（36×0.5+1/2+1.6/2=19.3 萬元）。

1.3 設(shè)備維修困難

由于該選煤廠現(xiàn)采用的重介分選系統(tǒng)經(jīng)后期技術(shù)改造而成，設(shè)備充分利用的選煤廠原有的生產(chǎn)廠房其設(shè)備安裝空間有限，作業(yè)空間狹小，同時在設(shè)備上方未安裝有重型起重設(shè)備，造成設(shè)備更換、維修不便。現(xiàn)場檢修業(yè)人員需要鉆進到設(shè)備底部進行，一臺設(shè)備檢修，臨近的多臺設(shè)備出于安全考慮都處于停機狀態(tài)，造成設(shè)備使用率降低。

1.4 揚程損失大、故障率高

濃縮分級旋流器安裝在選煤廠主廠房+23.7 m水平高程處，而煤泥泵在位于廠房地表平面上，旋流器與煤泥泵間高程在23 m 左右，同時煤泥輸送管路中轉(zhuǎn)彎點、閥門、法蘭盤等設(shè)備多，造成管路內(nèi)的煤泥輸送過程中沿程損失、局部損失量過大，從而導致煤泥泵驅(qū)動電機電能消耗過高。同時煤泥在輸送過程中由于管路轉(zhuǎn)彎點多、揚程高、管路中的附屬設(shè)備多，加之管路使用時間長，造成煤泥在輸送過程中堵篩、泄漏等事故時常發(fā)生，不僅制約選煤廠中粗煤泥脫水系統(tǒng)正常運行，而且還增加作業(yè)人員勞動強度。

2 脫水系統(tǒng)的升級改造

針對現(xiàn)采用的中矸煤泥脫水系統(tǒng)現(xiàn)狀以及運行過程中存在的主要問題，選煤廠管理層決定從簡化脫水系統(tǒng)、降低煤泥輸送管路揚程等方面出發(fā)。具體為：拆除脫水系統(tǒng)中的振動弧形篩、煤泥離心機，并將濃縮分級旋流器安裝標高從+23.7m降低至+15.6 m，降低高度為8.1 m，減少煤泥泵揚程以及輸送管路輸送距離，如圖2 所示。在脫水系統(tǒng)中安裝1 臺高頻篩，實現(xiàn)中矸煤泥分離目的。

圖2 改造后的脫水系統(tǒng)工藝流程

相對于原中矸煤泥脫水系統(tǒng)，改造后的脫水系統(tǒng)減少了振動弧形篩、煤泥離心機，采用型號為GZ1031 高頻振動篩替代弧形篩、離心機功能，從而大幅度優(yōu)化了中矸煤泥脫水系統(tǒng)，降低了系統(tǒng)復雜性，結(jié)構(gòu)更為簡單。

3 改造效果

3.1 降低電能消耗

將濃縮分級旋流器從+23.7 m 降低至+15.6 m水平，可以減少煤泥泵揚程約8.1 m，降低了煤泥輸送管道長度、管道轉(zhuǎn)彎點數(shù)量以及管道附件使用量，管道的安裝關(guān)系更為簡化，大幅降低了煤泥輸送管理沿程損傷以及局部損失，采用變頻方法可以降低煤泥泵輸送壓力，從而達到降低煤泥泵能耗目的。在現(xiàn)場實踐中煤泥泵電能消耗量降低約45%。

同時將采用高頻篩代替原有的弧形篩、離心機后，電機功率從421.2 kW 降低至111 kW，按照每年生產(chǎn)300 d，每天生產(chǎn)14 h，電價為0.56 元/（kW·h），僅電能消耗每年就可節(jié)省72.9 萬元。

3.2 降低設(shè)備維護費用

拆除立式刮刀離心機后，省去篩籃、螺旋刮刀、出口保護環(huán)等更新、維護費用。就這方面而言，可以節(jié)省費用約為19.3 萬元。

3.3 降低故障制約生產(chǎn)時間

原脫水系統(tǒng)煤泥泵輸送管路長、輔助設(shè)備以及管道彎管等環(huán)節(jié)多，常發(fā)生煤泥堵篩管道問題，當立式刮刀離心機采用的篩籃不能及時更換時，會引起粗煤泥堵篩煤泥輸送管路。由于故障導致的選煤系統(tǒng)年停機時間達到60 h，粗略估算，由脫水系統(tǒng)故障導致選煤廠原煤處理能力降低約2.2 萬t。對脫水系統(tǒng)進行改造后，可以從源頭上杜絕系統(tǒng)故障率高的問題。

4 結(jié)論

1）改造后的煤泥脫水系統(tǒng)運行原理更為簡單，設(shè)備的可靠性以及穩(wěn)定性得到較大幅度提升，降低由于煤泥脫水系統(tǒng)故障對選煤廠生產(chǎn)的影響。

2）改造后的煤泥脫水系統(tǒng)相對于改造前僅就電能消耗、設(shè)備更換維護等方面就可以每年節(jié)省約92.2 萬元，經(jīng)濟效益顯著。