太原選煤廠煤泥水系統的改造

要志軍

太原選煤廠煤泥水系統的改造

要志軍

(西山煤電(集團)公司 官地礦選煤廠，山西 太原 030022)

通過對太原選煤廠煤泥水系統工藝設備現狀的分析，找出了煤泥水系統通過能力不足，現有浮選設備和浮精脫水設備陳舊老化，浮精脫水系統運行能耗高，維修費用高，效率低，以及粗煤泥回收環節不完善等問題，通過增加新浮選工藝系統及系統優化，將真空過濾機更換成自動化程度高的加壓過濾機和快開壓濾機等高效低耗能的浮精脫水設備改進措施，實施后，煤泥水系統得到了改造完善，保證了洗水平衡，取得了巨大的經濟效益。

煤泥水系統;分析;工藝改造完善

西山煤電股份公司太原選煤廠是一座中央型選煤廠，主要入洗西山地區西銘礦、杜兒坪礦的瘦煤、貧瘦煤，主要產品為11級瘦精煤，原設計生產能力為200萬t/年。經過幾次改擴建，特別是2003－2004年的重介系統改造完成后，主洗系統的設計處理能力已達600萬t/年。但后續生產環節并沒有同時進行配套改造，特別是煤泥水系統的工藝環節存在許多問題，成為制約生產的瓶頸。近年來，經過實際摸排，汲取兄弟單位的先進經驗，太原選煤廠對煤泥水系統進行了分步改造完善，取得了良好的效果。

1 煤泥水系統改造前的工藝系統

太原選煤廠現采用跳汰－重介－浮選聯合工藝流程。

煤泥水系統主要包括煤泥分選環節和產品脫水環節。

浮選采用底流大排放濃縮浮選工藝，跳汰系統精煤脫水篩篩下水和重介系統精煤磁選機尾礦經旋流器組分級濃縮后，溢流回精煤濃縮機，濃縮后底流經旋流器組分級把關，溢流去浮選系統，底流由粗煤泥系統回收。－0.5 mm的細粒煤經浮選機分選后，得到浮選精礦和尾礦，浮選精礦經過濾機脫水得到浮精產品，進入產品系統外銷，尾礦進入尾煤系統再回收。

1.1 煤泥分選的工藝條件和分選設備

浮選入浮濃度為90～120 g/L左右，粒度＜0.5 mm，入浮灰分13.00% ～15.50%，入浮煤泥為易浮或中等可浮。采用自制仿美國維姆科型浮選機，XJT144淺槽機械攪拌式浮選機，入料為直流式。浮精脫水設備為8臺PG116－12圓盤式過濾機及配套設施。浮精尾煤脫水設備為箱式手動拉板卸料壓濾機，該系統設備均為20世紀90年代產品。

1.2 目前存在的問題

1)入浮量增加，煤泥水系統通過能力不足。

太原選煤廠自2003年經過重介系統改造后，原煤核定年入洗量由300萬t增加到450萬t，原煤處理量增多，入浮煤泥量由900 m3/h提高至1 150 m3/h，入浮量增加約28%。現有的4臺XJT144型機械攪拌式浮選機設備陳舊老化，故障率高，處理能力明顯不足，與主洗系統不配套，生產中經常需要延時主洗系統開車或者是減少主洗處理量來進行匹配，成為制約生產組織的瓶頸。目前的煤泥水系統只允許單期重介系統+3臺跳汰機同時開，浪費了設備資源。

2)入浮煤泥性質發生變化，浮選效果差，抽出率降低，藥劑消耗高。

由于前山優質瘦原煤資源日益缺乏，近年來太原選煤廠采取了一系列措施彌補瘦煤資源的不足，調入洗前山的電精煤作為原煤資源彌補瘦原煤的不足就是一個取得成效的舉措。由于電精煤的調入洗，導致入廠原煤－0.5 m粒級含量逐年增加，達到18% ～25%。入浮粒度變細，物料中－0.075 mm的粒級含量增加，由原來的5%增至8%以上。

XJT144型機械攪拌式對較細物料分選效果差，抽出率低，藥劑消耗高，導致細粒精煤損失，引發細泥積聚，循環水濃度偏高，尾煤系統負荷加重。重介系統運行后對浮選機做了單機試驗，抽出率僅達77.18%，而藥劑消耗高達1.32 kg/t干煤泥。太原選煤廠入洗原煤煤質特征分析結果表見表1，16.5450～0 mm原煤篩分試驗綜合報告表見表2，0.5～0 mm篩分試驗綜合報告表見表3。

圖1 入洗原料煤0.5～0 mm原煤可選性曲線

表1 太原選煤廠入洗原煤煤質特征分析結果表

表2 50～0 mm原煤篩分試驗綜合報告表

表3 0.5～0 mm篩分試驗綜合報告表

入洗原料煤0.5～0 mm原煤可選性曲線見圖1。

從圖1可看出，入洗原料煤中0.5～0 mm級是中等可選煤。

3)浮精脫水設備效率低，產品水分大。

浮選精煤脫水設備使用8臺PG116－12型圓盤真空過濾機處理能力嚴重不足，導致浮選尾礦帶煤嚴重，細粒煤泥在煤泥水中積聚，洗水濃度上升，嚴重影響洗煤機的分選效率。真空過濾機脫水后，產品水分居高不下，維持在30%以上，雖然2002年以后將每臺真空過濾機的盤數由10排降至8排，減少了小時過濾面積，但由于設備本身的技術局限，產品水分仍然在28%以上。給后續的產品運輸帶來困難，尤其是冬季易發生凍結事故，滿足不了用戶的需求。

4)煤泥分選系統和浮精脫水系統運行能耗高。

4臺XJT144浮選機總電耗高達700 kW/h，噸干煤泥電耗達8 kW/h，降低浮選機電耗已經是勢在必行。并且浮選機設備陳舊、故障率高，每年用于浮選機設備大修、維護費用高達50萬元。6臺真空過濾機配套8臺真空泵，功耗達2 000 kW/h，且真空泵、汽水分離器占地面積廣，占據樓層多，維修比較困難。每年用于過濾機，真空泵的設備維修費用和更換濾布刮刀材料消耗費用合計高達100余萬元。

5)尾煤脫水設備自動化程度低。

太原選煤廠的尾煤脫水設備經過了幾次改造，1998年開始使用3臺普通箱式手動拉板壓濾機和1臺快開壓濾機。近年來，隨著原煤性質的變化，細粒級物料的黏性逐漸增強，3臺箱式壓濾機卸料時，須靠人工用竹板一板一板往下桶，效率較低，且存在一定程度的安全隱患。

2002年安裝了1臺海江集團的隔膜式快開壓濾機，受安裝空間限制，選擇的處理量較小，滿足不了日常的主洗生產需求。因此在實際的組織中，只能開一期重介和4臺跳汰機，其他分選設備備用，制約了產量，浪費了主洗設備。且該壓濾機需配套反吹系統才能保證產品水分，由于太選的板框車間沒有安裝風機的空間，與主洗風機房距離遙遠，因此，沒有安裝反吹工藝環節，該臺設備脫水后產品水分較高。

6)粗煤泥分選工藝不完善。

隨著礦優質瘦原煤儲存量的日益減少，原煤可選性越來越差，太選技改的進一步進行和年入洗量的增加，粗煤泥系統長年存在的問題和弊端逐漸暴露出來：由于粗煤泥旋流器分選系統處理能力不足，分級效率低，致使底流灰分高，溢流中對0.5～0.25 mm粒級增加，對下一道工序浮選系統回收造成壓力，使油耗增加，增加回收成本。臺功率為161 kW，IF－57W浮選機每臺功率為55 kW，總功率降低了534 kW。

表4 新增加煤泥分選設備IF－57W浮選機技術參數

2 煤泥水系統的改造與完善措施

2.1 增加兩套新浮選工藝系統

1)改造后的分選情況及設備情況。

針對煤泥水通過量不足和浮選效果差的問題，經過多方摸排和借鑒兄弟單位的先進經驗，制定了新增2臺壓風式IF－57W浮選機和原有的4臺XJT144浮選機并聯進入浮選系統的改造方案;每臺新浮選機配備1臺d3 m礦漿預處理器，配備1臺進氣量35 m3的鼓風機提供壓力為1MPa的壓縮空氣。2008年初進行了實地安裝。安裝時將新系統和原系統并聯，使新舊系統可以各自獨立運行。同時還進行了多個項目的研制開發，形成了自動化程度較高的新浮選應用系統。項目共投資853.4萬元。使用后效果明顯。

新增加煤泥分選設備IF－57W浮選機技術參數見表4。

2)IF浮選機的優勢。

波蘭IF浮選機屬壓氣機械攪拌式浮選機，它具有較大的優勢。IF浮選機自動化程度較高，可對浮選機煤漿的液位、風量實行自動控制和計量檢測。

處理量大，分選時間充分，效果好，解決了浮選系統能力不足的問題，浮精產率提高了2%。IF浮選機槽體采用圓柱體形狀，該形狀使礦漿分選不會出現任何死角。作為吸氣式機械攪拌式浮選機，由于槽的容積受到限制，不可能設計太深，一般約為1.2～1.5 m。IF系列采用壓氣式，其槽深可達3～4 m。由于槽深，處理量大，浮選效率高，更有利于極細粒度的浮選。波蘭IF浮選機占地小、重量輕、磨損小、壽命長，不用刮泡器、維修量小、電耗少。XJT－144浮選機每

3)IF－57W浮選機供風系統的優化。

投入使用后，對IF－57W浮選機進行了單機試驗，實測單臺小時處理干煤泥47.67 t/h，礦漿流量501.78 m3/h，抽出率達93.07%，比改造前提高了2.47%。藥劑總消耗1.01 kg/t干煤泥，比改造前降低了干煤泥 0.56 kg/t，耗電量 1.47 kWh/t干煤，其良好的適應性可滿足該廠浮選生產的需求。

經過一段時間使用后，又對浮選機的供風穩壓系統進行了優化。

浮選機用風穩壓系統圖見圖2。

圖2 浮選機用風穩壓系統圖

太原選煤廠浮選機供風穩壓系統主要由壓力變送器、PID調節儀、調節閥等部件組成。2009年7月，在波蘭浮選機的供風系統中增加了1套刻度式氣動控制閥門，并將閥門的開度使用面板控制，在標定了0和100%所對應的風門開度大小后，只要隨供風量的大小輸入適宜的數字便可以隨時自動調節供風壓力。通過改造，浮選用風系統明顯穩定，風壓基本控制在55～70 MPa。2011年安裝1臺鼓風機單供波蘭浮選機用風，這樣風量和風壓就可以始終保持在一個穩定的數值，為保證分選效果創造了好的條件。

2.2 浮選產品脫水系統的優化

1)浮精加壓過濾脫水系統的改造。

針對浮精水分偏高，脫水設備效率低，2003年，拆除2臺舊圓盤過濾機，選用2臺GPJ－120型加壓過濾機。項目共投資1401.9萬元，2004年底改造全部完成后，浮精水分為17－18%，比原來水分降低7% ～8%，總精煤水分降低1% ～2%，減少了車皮運費，避免了冬季生產過程中發生凍車事故。使用加壓過濾機后，小時處理量增加，每小時可處理浮選精煤90 t，效率遠遠高于處理量15 t/h的真空過濾機，所以可同時停開4臺真空過濾機及其附屬設施，可節約電費、材料配件費、維修費用35萬元/年。

加壓過濾機工藝系統圖見圖3。

圖3 加壓過濾機工藝系統圖

加壓過濾機技術參數見表5。

表5 加壓過濾機技術參數

太原選煤廠改造后浮選工藝流程圖見圖4。

圖4 太原選煤廠改造后浮選工藝流程

2)高效快開壓濾機的改造。

2010年安裝7臺大型快開式隔膜壓濾機，其中3臺精煤壓濾機代替原有的6臺圓盤過濾機，用于浮選精煤脫水，4臺代替原有的尾煤普通壓濾機用于浮選尾煤脫水。1500高速快開式隔膜壓濾機是一種間歇性操作的加壓過濾設備，適用于各種懸浮液的固液分離，適用范圍廣、分離效果良好、結構簡單、操作方便、安全可靠;改造完成后，精煤水分降低0.5%，濾布、濾板等材料消耗降低26.2萬元/年，系統電耗降低460 kW，工人的勞動強度也降低較多。

高效快開壓濾機技術參數見表6。

表6 高效快開壓濾機技術參數

2.3 粗煤泥系統的完善

針對粗煤泥系統無法實現全部分選，工藝不完善的現狀，該廠通過考察調研，決定增加TBS粗煤泥分選系統，可處理原煤量的22%，減輕原重介系統的負擔。主要的工藝原則是原煤經準備系統處理后，先進入脫泥篩脫泥后，篩上物料進入重介系統分選，篩下物料進入TBS粗煤泥分選系統分選。目前，該項目的前期調研工作已經結束。

3 經濟效益及環境效益

3.1 環境效益

1)煤泥水系統的改造，采用了新型、高效、節能的先進設備和技術，擴大了浮選系統生產能力，理順了生產工藝，提高了精煤產率，降低了產品水分，節約了能耗。濾液水幾乎為清水，可以作為浮選的稀釋水和泵的冷卻水及衛生用水使用，減少了系統清水的補給量，節約了清水資源。

2)改造后，浮選藥劑消耗降低到了0.56 kg/t煤泥，減少了藥劑消耗，改善了作業環境。設備自動化程度較高，減輕了職工的勞動強度，車間環境大為改觀，達到了質量標準化要求，環境效益十分顯著。

3.2 經濟效益

1)浮選機改造。

a)年可多生產精煤：

450×24% ×2%=2.16 萬 t，以精煤結算價格1 000元/t，計算，則增加效益2 160萬元。

b)電耗：以每年330天，每天16 h，電價0.54元/kWh計，則年可節約電費為：(161×4－55×2)×16×330×0.54=152.3萬元。

c) 年創經濟效益：2 160+152.3=2 312.3 萬元。

2)加壓過濾機改造。使用加壓過濾機總精煤水分降低1% ～2%，按精煤年產量260萬t/a，鐵路運費以120元計，則每年可節約運費：260萬t/a×2%×120元/t=624萬元。

可節約電費、材料配件費、維修費用50萬元/年。每年可創經濟效益674萬元。

3)精煤快開壓濾機改造。改造后，與舊6臺圓盤過濾機及附屬設備功率對比，負荷效率按0.8計，電費按0.54元/kWh計，年節約電費：196.16萬元。

材料消耗：使用舊過濾環節材料費為207萬。快開式壓濾機每年耗360塊濾布，單價2 800元/塊，共耗100.8萬元。其它修維護費80.0萬元。

節約材料成本：207 －180.8=26.2 萬元/年。

精煤產品降低水分0.5%，按運費120元計，節約運費：378.36 萬元。

年創效益為：196.16++26.2+156=378.36 萬元

4)濾液水濃度降低。加壓過濾機和快開壓濾機改造完成后，其濾液水幾乎為清水，作為浮選稀釋水，降低了浮選入料濃度，可提高浮精抽出率0.5%，精煤產量可增加：

260 萬 t/a×24% ×0.5%=0.312 萬 t，以精煤結算價格 1 000元/t，年創經濟效益：0.312×1 000=312萬元。

煤泥水系統改造完成后總經濟效益：2 312.3+674+378.36+312=3 676.66 萬元。

4 結束語

太原選煤廠煤泥水系統改造后，使－0.5 mm煤泥得到有效分選，提高浮精產率，降低浮精水分，并使浮選系統處理能力和主洗系統相匹配，為太原選煤廠帶來良好的效益。由于采用了能耗低的現代化煤泥分選設備和產品脫水設備，大大地降低了能耗，經濟效益和環境效益都十分可觀。

Reformation of Coal Slurry System in Taiyuan Coal Preparation Plant

Yao Zhi－jun

Based on the analysis of equipment present situation of coal slurry treatment system in Taiyuan coal preparation plant，finds out lack of through capacity in the coal slurry system，ageing of the existing flotation equipment and flotation concentrate dewatering equipment，high energy consumption of flotation concentrate dewatering system，high cost of repair，low efficiency，as well as the coarse coal slurry recovery link is not perfect and so on.By adding a new flotation technology system and system optimization，the vacuum filter is changed into the flotation concentrate dewatering equipment of high efficiency and low consumption，such as the pressure filter and the quick opening filter of high automation degree，after the improvement measures implement，coal slurry system has been transformed，perfect，ensure the washing water balance，gained enormous economic benefits.

Coal slurry system;Analysis;Process improvement;Perfection

TD922

A

1672－0652(2012)07－0004－05

2012－06－08

要志軍(1965—)，男，山西太谷人，1987年畢業于東北工業學院，高級工程師，主要從事選煤生產經營管理和技術管理(E －mail)zhuxiuping1972@163.com