淺析國投哈密一礦選煤廠設計

馬培培　汪永柏

摘 要：該文從國投哈密一礦選煤廠的加工方法、流程設計、設備選型、工藝布置等方面，對國投哈密一礦選煤廠現代化選煤廠設計思路和模式進行了優化分析， 以期對國內選煤廠設計提供可借鑒的經驗和教訓。

關鍵詞：選煤廠設計 弛張篩 分選下限 工藝

中圖分類號：TD948 文獻標識碼：A 文章編號：167-098X（2014）11（c）-0072-02

國投哈密一礦選煤廠位于新疆吐-哈煤田大南湖礦區，為國投哈密能源開發有限國投哈密一礦配套選煤廠，主要入洗國投哈密一礦生產的原煤，屬于礦井型選煤廠，地處新疆哈密市190°方向40 km處，設計總生產能力為12.0 Mt/a。此外，選煤廠設置了4.00 Mt/a外來煤系統作為配套電廠的儲煤、備煤系統。作為礦區建設的配套工程，筆者結合國投哈密一礦選煤廠擴建、改造及新建項目的設計實踐，談談適合國投哈密一礦選煤廠特點的選煤廠設計思路和模式， 希望對類似選煤廠的設計提供借鑒。

1 選煤廠洗選加工方案的選擇

首先結合國投哈密一礦選煤廠礦區原煤特性和產品市場定位，確定合理的煤炭洗選加工方案，該煤田煤質屬低灰（Ad平均8%左右）、特低硫（St，d平均低于05%）、中高發熱量（Qnet，ar平均5500～6100kCal/kg）的41號長焰煤為主，個別煤層為31號不粘煤，經洗選后的煤炭產品具有中熱值、含油等特點，各煤層原煤的物理抗碎強度較高（在78～94之間），含塊率較高，且對二氧化碳反應性大于70%、具有良好的化學活性和熱穩定性，是理想的工業動力用煤。基于以上市場定位，為保證最大的經濟效益，筆者建議在混煤滿足配套電廠用量的基礎上，應盡量多生產洗精煤銷往內地。

2 洗選加工篩分下限的選擇

該煤田煤質水分相對最低，發熱量通常保持在3700 kcal/kg，由于國投哈密一礦選煤廠末原煤主要供附近配套電廠作燃料，配套的2×660 MW電廠耗煤量約4.4 Mt/a。因此，對此原煤的洗選加工以穩定發熱量為主要目的，根據篩分資料計算，若分選下限確定為13 mm，一年的混煤產量約為4.68Mt，略高于配套電廠年耗煤量，再考慮為保證混煤發熱量大于3700 kcal/kg所摻入的末精煤，國投哈密一礦選煤廠混煤量多于配套電廠的年耗煤量。若塊分選下限確定為30 mm，一年的末原煤產量為7.45 Mt，再考慮摻入的粗煤泥和為保證發熱量配入的精煤，原煤30 mm分級時混煤的產量將大于8.0 Mt/a。基于國投哈密一礦選煤廠礦區原煤特性和產品市場定位，該文建議應采取塊煤洗選后與末煤混合的洗選方案，且應盡量降低分選下限，分選下限定為13 mm較為合理。

3 工藝流程的優化設計

針對國投哈密一礦選煤廠原煤灰分低、含塊率高的特點，在洗選工藝的選擇上重點從簡單、可靠、高效的目的出發，設計出原煤篩分系統、塊煤洗選系統、煤泥回收系統和介質回收系統為一體的選煤廠工藝流程。使其符合國投哈密一礦選煤廠礦區原煤特性和產品市場定位。根據塊煤洗選后與末煤混合的洗選方案和洗選加工篩分下限的選擇方案，選煤廠工藝流程設計如下：原煤篩分系統采用50～13 mm塊煤洗選，-13 mm末煤不分選。同時預留后期-13 mm末煤洗選接口。塊煤洗選系統的煤泥采用粗細煤泥分別處理的方式，3～0.25 mm粗煤泥采用煤泥離心機脫水回收；-0.25 mm細煤泥采用快開隔膜壓濾機脫水回收。

4 國投哈密一礦選煤廠設計淺析

針對國投哈密一礦選煤廠原煤性質和產品定位，在加工方案和選煤方法確定后，進一步對系統工藝設計和工藝布置進行優化，國投哈密一礦選煤廠典型工藝流程見圖1所示。該文主要在以下方面進行了有益的探索：

4.1 洗選系統系統化

洗選系統單系統化、作業環節單機化為減少系統中間分配轉載環節、減少廠房體積、降低工程造價和降低管理控制難度奠定基礎。在充分考慮原方案的基礎上，根據工藝布置優化設計原則，該文對國投哈密一礦選煤廠地面工藝布置做了如下優化。

將篩分車間和壓濾車間聯合設置，塊煤洗選車間單獨布置。使得礦井原煤可直接上原煤倉儲存，也可經轉載后進入原煤儲煤場儲存。礦井原煤從原煤倉下運至篩分壓濾車間，在篩分壓濾車間首先進行150/30 mm分級，+150 mm大塊煤經手選除雜后破碎至-150 mm與篩下的150-30 mm混合，既可進入淺槽分選系統，也可破碎至-40 mm直接作為產品，篩下-30 mm 經弛張篩進行13 mm分級，30～13 mm塊煤與150～30 mm混合后進入主廠房進行洗選，-13 mm篩末煤直接由篩分破碎車間運至產品倉儲存。外來原煤自原煤儲煤場運至篩分壓濾車間，經通過式破碎機后給入香蕉篩進行30 mm分級，+30 mm塊煤進入主廠房洗選，-30 mm篩末煤直接由篩分破碎車間運至產品倉儲存。方案優化后，將主廠房與篩分壓濾車間分開布置，優先施工篩分壓濾車間，通過采用高熱值原煤在篩分壓濾車間經篩分破碎處理后直接作為電廠燃料的方式，在選煤廠主廠房等主要工程未完工的情況下，可實現提前向電廠供煤。

4.2 工藝流程設置市場化

工藝流程設置充分考慮其靈活性、應該適應市場變化、實現工藝流程的市場化。該煤田煤質水分較高，達到18%，發熱量通常保持在3700 kcal/kg，由于國投哈密一礦選煤廠末原煤主要供附近配套電廠作燃料，配套的2×660 MW電廠耗煤量約4.4 Mt/a。因此，對此原煤的洗選加工以穩定發熱量為主要目的，根據篩分資料計算，若分選下限確定為13 mm，一年的混煤產量約為4.68 Mt，略高于配套電廠年耗煤量，再考慮為保證混煤發熱量大于3700 kcal/kg所摻入的末精煤，國投哈密一礦選煤廠混煤量多于配套電廠的年耗煤量。若塊分選下限確定為30 mm，一年的末原煤產量為7.45 Mt，再考慮摻入的粗煤泥和為保證發熱量配入的精煤，原煤30 mm分級時混煤的產量將大于8.0 Mt/a。基于國投哈密一礦選煤廠礦區原煤特性和產品市場定位，本文建議應采取塊煤洗選后與末煤混合的洗選方案，且應盡量降低分選下限，分選下限定為13 mm較為合理。endprint

4.3 工藝流程設置配套化

針對原煤濕和粘的特性，國投哈密一礦選煤廠設定的分選下限定為13 mm，由于13 mm篩分作業（塊末煤分級）必須選用具有更高激振力和更快激振加速度的篩分設備，如弛張篩、博后篩。從篩分物料具有的濕度大、粘性大的特性比較（如下表所示），弛張篩比博后篩更有優勢。弛張篩和博后篩性能對表見表1。

通過上述分析，可以看出，工藝流程設置配套化非常關鍵，對于13mm分級而言，弛張篩相對于博后篩、香蕉篩在各個方面具有較大的優勢，因此，工藝流程設備的選擇采用弛張篩。

4.4 配套系統工藝選擇注重發揮設備特性， 為簡化系統創造條件

（1）選擇雙層脫介脫水篩（上層篩縫30 mm和下層篩篩縫1.5 mm）對精煤進行脫介、為塊精煤（150～30 mm）和末精煤（30～1.5 mm）進行分級。

（2）塊精煤既可破碎至-40mm后作為末精煤產品，也可進一步分級為洗大塊（+80 mm）和洗中塊（80～30 mm）；30～1.5 mm末精煤經末煤離心機脫水后，作為末精煤。

（3）脫泥篩篩下-3 mm煤泥水進入煤泥旋流器濃縮分級，底流（3～0.25 mm粗煤泥）經過振動弧形篩、煤泥離心機脫水后摻入末原煤中作混煤產品；

（4）分級旋流器溢流和振動弧形篩篩下水（-0.25 mm細煤泥）自流至濃縮機，濃縮機底流采用快開隔膜壓濾機脫水處理。

（5）壓濾機濾液返回濃縮機，煤泥離心機離心液進入煤泥水桶，濃縮機溢流作為循環水重復使用。

（6）選用合理的介質添加和密度控制工藝，塊精煤、塊矸石脫介篩篩下合格介質自流入合格介質桶，用泵送至重介淺槽分選機循環使用。部分分流的合格介質與脫介篩篩下稀介質自流進入稀介桶，用泵送至磁選機，經磁選機回收的精礦返回合格介質桶，磁選尾礦做脫泥篩沖水使用。

4.5 合理確定廠房設計

廠房優化傳統全鋼結構， 根據新疆晝夜溫差較大，干燥及冬寒夏熱的氣候特點，采用鋼筋砼框架結構，合理壓縮檢修空間， 以達到降低工程造價、縮短建設工期，提高廠房使用壽命的目的。

（1）主廠房采用鋼筋砼框架結構，濃縮池就近設置， 對全廠煤流走向、煤倉直徑及預留濃縮車間接口等進行了優化，優化后的總平面具有“煤流順、轉載少、系統活、功能全”等特點。

（2）在保證合理檢修空間基礎上， 盡量壓縮閑余空間，根據工藝需要選擇建筑模數， 形成既有別于模塊式布置又不同于傳統鋼框架布置的新型廠房布置形式。

（3）設備布置采用分層方式，各車間工藝布置合理，空間利用率高，生產管理方便。主要設備上方均配置有天車、電動葫蘆、單軌行車和手拉葫蘆及大型提升孔，可保證設備的檢修操作空間，工藝調整控制靈活順暢，能滿足各種調整需要。

4.6 設備選型和配置

選用先進、可靠和大型化的設備是簡化生產工藝、降低管理難度及生產成本的基礎。近年來，隨著國內外選煤機械設計加工水平的提高，也為該目標的實現創造了條件。

4.6.1 配套附屬設備優質化

配套附屬設備的優質化為降低設備故障率、降低使用維護成本提供了保證。

5 結語

國投哈密一礦選煤廠在現代化洗煤廠設計方面的探索和實踐證明：

（1）從自身原煤的特性出發確定合理的市場定位，選擇合理的洗選方案，能夠使大型選煤廠更加適應市場需求。

（2）優化工藝設計和布置，提高工藝設計和系統靈活性，是動力煤選煤廠建設過程中需著重考慮的因素，能夠大大提高選煤廠的作業效率。

（3）合理的廠房設計，不僅要適用當地的氣候因素和選煤廠使用需求，還要盡可能的降低工程造價、縮短建設工期，提高廠房使用壽命。

（4）走設備大型化、優質化的道路，提高設備可靠性，是大型選煤廠簡化生產工藝、降低管理難度和生產成本的有效途徑。

參考文獻

[1] 胥悅.現代化選煤廠設計中需注意的幾個方面[J].民營科技，2011（5）：35.

[2] 徐磊.PDMS三維軟件在選煤廠設計中的二次開發及應用[J].潔凈煤技術，2011（3）：108-110.

[3] 王海寧.基于工作分解結構的選煤廠設計項目進度管理系統設計[J].煤炭工程，2011（9）：19-20+23.

[4] 郭牛喜，陶能進，李明輝.我國特大型現代化選煤廠設計的實踐與展望[J].煤炭工程，2012（S1）：82-85.

[5] 郭建新.煤伴生礦物的泥化對選煤廠設計的影響[J].潔凈煤技術，2012（5）：24-27.

[6] 陳桂剛.神東礦區選煤廠設計淺析[J]. 煤炭工程，2005（8）：17-20.

[7] 符福存.對選煤廠設計的幾點看法[J]. 煤炭加工與綜合利用，2003（6）：13-15+60.

[8] 衛玉花，樊民強.計算機在選煤廠設計與技術管理中的應用[J].選煤技術，2005（1）：41-43+46-1.

[9] 王政軍.先進、實用型高效選煤廠的設計理念[J].煤炭加工與綜合利用，2006（3）：10-13+57.endprint

4.3 工藝流程設置配套化

針對原煤濕和粘的特性，國投哈密一礦選煤廠設定的分選下限定為13 mm，由于13 mm篩分作業（塊末煤分級）必須選用具有更高激振力和更快激振加速度的篩分設備，如弛張篩、博后篩。從篩分物料具有的濕度大、粘性大的特性比較（如下表所示），弛張篩比博后篩更有優勢。弛張篩和博后篩性能對表見表1。

通過上述分析，可以看出，工藝流程設置配套化非常關鍵，對于13mm分級而言，弛張篩相對于博后篩、香蕉篩在各個方面具有較大的優勢，因此，工藝流程設備的選擇采用弛張篩。

4.4 配套系統工藝選擇注重發揮設備特性， 為簡化系統創造條件

（1）選擇雙層脫介脫水篩（上層篩縫30 mm和下層篩篩縫1.5 mm）對精煤進行脫介、為塊精煤（150～30 mm）和末精煤（30～1.5 mm）進行分級。

（2）塊精煤既可破碎至-40mm后作為末精煤產品，也可進一步分級為洗大塊（+80 mm）和洗中塊（80～30 mm）；30～1.5 mm末精煤經末煤離心機脫水后，作為末精煤。

（3）脫泥篩篩下-3 mm煤泥水進入煤泥旋流器濃縮分級，底流（3～0.25 mm粗煤泥）經過振動弧形篩、煤泥離心機脫水后摻入末原煤中作混煤產品；

（4）分級旋流器溢流和振動弧形篩篩下水（-0.25 mm細煤泥）自流至濃縮機，濃縮機底流采用快開隔膜壓濾機脫水處理。

（5）壓濾機濾液返回濃縮機，煤泥離心機離心液進入煤泥水桶，濃縮機溢流作為循環水重復使用。

（6）選用合理的介質添加和密度控制工藝，塊精煤、塊矸石脫介篩篩下合格介質自流入合格介質桶，用泵送至重介淺槽分選機循環使用。部分分流的合格介質與脫介篩篩下稀介質自流進入稀介桶，用泵送至磁選機，經磁選機回收的精礦返回合格介質桶，磁選尾礦做脫泥篩沖水使用。

4.5 合理確定廠房設計

廠房優化傳統全鋼結構， 根據新疆晝夜溫差較大，干燥及冬寒夏熱的氣候特點，采用鋼筋砼框架結構，合理壓縮檢修空間， 以達到降低工程造價、縮短建設工期，提高廠房使用壽命的目的。

（1）主廠房采用鋼筋砼框架結構，濃縮池就近設置， 對全廠煤流走向、煤倉直徑及預留濃縮車間接口等進行了優化，優化后的總平面具有“煤流順、轉載少、系統活、功能全”等特點。

（2）在保證合理檢修空間基礎上， 盡量壓縮閑余空間，根據工藝需要選擇建筑模數， 形成既有別于模塊式布置又不同于傳統鋼框架布置的新型廠房布置形式。

（3）設備布置采用分層方式，各車間工藝布置合理，空間利用率高，生產管理方便。主要設備上方均配置有天車、電動葫蘆、單軌行車和手拉葫蘆及大型提升孔，可保證設備的檢修操作空間，工藝調整控制靈活順暢，能滿足各種調整需要。

4.6 設備選型和配置

選用先進、可靠和大型化的設備是簡化生產工藝、降低管理難度及生產成本的基礎。近年來，隨著國內外選煤機械設計加工水平的提高，也為該目標的實現創造了條件。

4.6.1 配套附屬設備優質化

配套附屬設備的優質化為降低設備故障率、降低使用維護成本提供了保證。

5 結語

國投哈密一礦選煤廠在現代化洗煤廠設計方面的探索和實踐證明：

（1）從自身原煤的特性出發確定合理的市場定位，選擇合理的洗選方案，能夠使大型選煤廠更加適應市場需求。

（2）優化工藝設計和布置，提高工藝設計和系統靈活性，是動力煤選煤廠建設過程中需著重考慮的因素，能夠大大提高選煤廠的作業效率。

（3）合理的廠房設計，不僅要適用當地的氣候因素和選煤廠使用需求，還要盡可能的降低工程造價、縮短建設工期，提高廠房使用壽命。

（4）走設備大型化、優質化的道路，提高設備可靠性，是大型選煤廠簡化生產工藝、降低管理難度和生產成本的有效途徑。

參考文獻

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[9] 王政軍.先進、實用型高效選煤廠的設計理念[J].煤炭加工與綜合利用，2006（3）：10-13+57.endprint

4.3 工藝流程設置配套化

針對原煤濕和粘的特性，國投哈密一礦選煤廠設定的分選下限定為13 mm，由于13 mm篩分作業（塊末煤分級）必須選用具有更高激振力和更快激振加速度的篩分設備，如弛張篩、博后篩。從篩分物料具有的濕度大、粘性大的特性比較（如下表所示），弛張篩比博后篩更有優勢。弛張篩和博后篩性能對表見表1。

通過上述分析，可以看出，工藝流程設置配套化非常關鍵，對于13mm分級而言，弛張篩相對于博后篩、香蕉篩在各個方面具有較大的優勢，因此，工藝流程設備的選擇采用弛張篩。

4.4 配套系統工藝選擇注重發揮設備特性， 為簡化系統創造條件

（1）選擇雙層脫介脫水篩（上層篩縫30 mm和下層篩篩縫1.5 mm）對精煤進行脫介、為塊精煤（150～30 mm）和末精煤（30～1.5 mm）進行分級。

（2）塊精煤既可破碎至-40mm后作為末精煤產品，也可進一步分級為洗大塊（+80 mm）和洗中塊（80～30 mm）；30～1.5 mm末精煤經末煤離心機脫水后，作為末精煤。

（3）脫泥篩篩下-3 mm煤泥水進入煤泥旋流器濃縮分級，底流（3～0.25 mm粗煤泥）經過振動弧形篩、煤泥離心機脫水后摻入末原煤中作混煤產品；

（4）分級旋流器溢流和振動弧形篩篩下水（-0.25 mm細煤泥）自流至濃縮機，濃縮機底流采用快開隔膜壓濾機脫水處理。

（5）壓濾機濾液返回濃縮機，煤泥離心機離心液進入煤泥水桶，濃縮機溢流作為循環水重復使用。

（6）選用合理的介質添加和密度控制工藝，塊精煤、塊矸石脫介篩篩下合格介質自流入合格介質桶，用泵送至重介淺槽分選機循環使用。部分分流的合格介質與脫介篩篩下稀介質自流進入稀介桶，用泵送至磁選機，經磁選機回收的精礦返回合格介質桶，磁選尾礦做脫泥篩沖水使用。

4.5 合理確定廠房設計

廠房優化傳統全鋼結構， 根據新疆晝夜溫差較大，干燥及冬寒夏熱的氣候特點，采用鋼筋砼框架結構，合理壓縮檢修空間， 以達到降低工程造價、縮短建設工期，提高廠房使用壽命的目的。

（1）主廠房采用鋼筋砼框架結構，濃縮池就近設置， 對全廠煤流走向、煤倉直徑及預留濃縮車間接口等進行了優化，優化后的總平面具有“煤流順、轉載少、系統活、功能全”等特點。

（2）在保證合理檢修空間基礎上， 盡量壓縮閑余空間，根據工藝需要選擇建筑模數， 形成既有別于模塊式布置又不同于傳統鋼框架布置的新型廠房布置形式。

（3）設備布置采用分層方式，各車間工藝布置合理，空間利用率高，生產管理方便。主要設備上方均配置有天車、電動葫蘆、單軌行車和手拉葫蘆及大型提升孔，可保證設備的檢修操作空間，工藝調整控制靈活順暢，能滿足各種調整需要。

4.6 設備選型和配置

選用先進、可靠和大型化的設備是簡化生產工藝、降低管理難度及生產成本的基礎。近年來，隨著國內外選煤機械設計加工水平的提高，也為該目標的實現創造了條件。

4.6.1 配套附屬設備優質化

配套附屬設備的優質化為降低設備故障率、降低使用維護成本提供了保證。

5 結語

國投哈密一礦選煤廠在現代化洗煤廠設計方面的探索和實踐證明：

（1）從自身原煤的特性出發確定合理的市場定位，選擇合理的洗選方案，能夠使大型選煤廠更加適應市場需求。

（2）優化工藝設計和布置，提高工藝設計和系統靈活性，是動力煤選煤廠建設過程中需著重考慮的因素，能夠大大提高選煤廠的作業效率。

（3）合理的廠房設計，不僅要適用當地的氣候因素和選煤廠使用需求，還要盡可能的降低工程造價、縮短建設工期，提高廠房使用壽命。

（4）走設備大型化、優質化的道路，提高設備可靠性，是大型選煤廠簡化生產工藝、降低管理難度和生產成本的有效途徑。

參考文獻

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[9] 王政軍.先進、實用型高效選煤廠的設計理念[J].煤炭加工與綜合利用，2006（3）：10-13+57.endprint