陜西海灣選煤廠動力煤深度分級模式應(yīng)用探討

孫培林，周 俊，田春華

(1.申克(天津)工業(yè)技術(shù)有限公司，北京 100016；2.歐迪斯曼(北京)選煤技術(shù)有限公司，北京 100022；3.北京柯林柯礦業(yè)科技有限公司，北京 100102)

陜西海灣選煤廠動力煤深度分級模式應(yīng)用探討

孫培林1，周 俊2，田春華3

(1.申克(天津)工業(yè)技術(shù)有限公司，北京 100016；2.歐迪斯曼(北京)選煤技術(shù)有限公司，北京 100022；3.北京柯林柯礦業(yè)科技有限公司，北京 100102)

為解決陜西海灣選煤廠末煤洗選產(chǎn)生大量煤泥而引發(fā)的一系列洗選與銷售問題，在對入選原煤煤質(zhì)特征研究的基礎(chǔ)上，對比分析了傳統(tǒng)分選模式與深度分級模式對洗選系統(tǒng)煤泥量、粗煤泥與細(xì)煤泥產(chǎn)率、最終產(chǎn)品數(shù)質(zhì)量的影響。研究結(jié)果表明：對于該選煤廠入選原煤，13(6)mm深度分級模式下的洗選系統(tǒng)煤泥量僅為傳統(tǒng)分選模式的29.73%、42.38%，相應(yīng)的粗煤泥產(chǎn)率僅為傳統(tǒng)分選模式的23.98%、35.12%，細(xì)煤泥產(chǎn)率僅為傳統(tǒng)分選模式的29.74%、42.37%；兩種生產(chǎn)模式下的最終產(chǎn)品發(fā)熱量相近，但深度分級模式下的最終產(chǎn)品產(chǎn)率略高。

深度分級；末煤；煤泥；發(fā)熱量

對于動力煤選煤廠，末煤(<13 mm粒級原煤)入選可更好的適應(yīng)原煤煤質(zhì)變差和滿足客戶對產(chǎn)品質(zhì)量的要求，穩(wěn)定洗選產(chǎn)品質(zhì)量。動力煤選煤廠末煤分選常用的生產(chǎn)模式(以下簡稱傳統(tǒng)分選模式)一般為：原煤經(jīng)1 mm濕法脫泥后采用重介質(zhì)旋流器分選，篩下煤泥水通過原煤分級旋流器進(jìn)行0.25 mm分級，溢流(<0.25 mm粒級煤泥)經(jīng)壓濾機(jī)壓濾脫水后形成壓濾煤泥，底流(1～0.25 mm粒級煤泥)經(jīng)煤泥離心機(jī)脫水后形成粗煤泥。但是末煤洗選會產(chǎn)生更多的煤泥，而煤泥灰分高、水分高、發(fā)熱量低，直接摻入末煤產(chǎn)品會導(dǎo)致其發(fā)熱量降低。此外，細(xì)煤泥經(jīng)壓濾機(jī)處理后，除水分高外，松散程度也差，摻入末煤產(chǎn)品容易出現(xiàn)“粘倉”問題。如果煤泥直接落地，售價低且銷售困難，導(dǎo)致企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益大大降低[1]。

深度分級一般是指對原煤進(jìn)行<13 mm的干式分級。一般認(rèn)為，當(dāng)原煤外在水分在7%～14%之間時，以<13 mm的粒度進(jìn)行干式分級，物料處于難分級狀態(tài)，特別是對細(xì)粒煤進(jìn)行分級。這是因為原煤的外在水能使細(xì)煤粒相互粘結(jié)成團(tuán)，并粘附在大塊煤上；另外，這些粘濕煤粒還會堵塞篩孔，導(dǎo)致細(xì)煤粒難以透篩[2]。隨著選煤科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，一大批新技術(shù)得到了成功應(yīng)用，弛張篩的出現(xiàn)有效解決了細(xì)粒煤難分級的問題。采用弛張篩進(jìn)行深度分級，分級粒度6 mm的分級效率高達(dá)78.70%，3 mm的分級效率高達(dá)73.70%[3]。基于弛張篩的深度分級模式為：原煤經(jīng)13(6)mm干法分級后，篩下物直接進(jìn)入旁路另行處理，再與其他產(chǎn)品摻混形成最終產(chǎn)品，篩上物處理方式與傳統(tǒng)分選模式相同。

針對陜西海灣選煤廠末煤入選產(chǎn)生大量煤泥及由此引發(fā)的一系列問題，采用傳統(tǒng)分選模式和深度分級模式對入選原煤進(jìn)行處理，對比分析不同處理模式對洗選系統(tǒng)煤泥量、粗煤泥與細(xì)煤泥產(chǎn)率、最終產(chǎn)品數(shù)質(zhì)量的影響，探索末煤處理的最佳篩選工藝。

1 原煤煤質(zhì)分析

試樣來自陜西海灣選煤廠，煤種為低變質(zhì)程度的煙煤，具有中灰、特低硫、特低/低磷、高發(fā)熱量的特點；此外，其化學(xué)反應(yīng)性強(qiáng)，熱穩(wěn)定性好，可作為優(yōu)質(zhì)動力燃料用煤。試樣的自然級粒度組成如表1所示。

表1 試樣的自然級粒度組成

由表1可知：>13 mm粒級原煤的產(chǎn)率為35.38%，>6 mm粒級原煤產(chǎn)率高達(dá)52.02%，這說明末煤含量很高；13～6 mm與6～3 mm粒級原煤灰分較低，分別為14.71%和14.86%，這兩個粒級原煤洗選后灰分可下降約6個百分點，但是降灰效果不顯著；3～0.5 mm粒級原煤產(chǎn)率較高，該粒級在重介質(zhì)旋流器中的分選效果較差，加之次生煤泥產(chǎn)率較高，分選該粒級原煤的弊大于利；<0.5 mm粒級原煤產(chǎn)率為13.74%，灰分為29.05%，此粒級原煤在洗選系統(tǒng)不但得不到有效分選，而且會嚴(yán)重影響重介分選效果，還會加重煤泥水處理系統(tǒng)負(fù)荷。

通過上述分析可以看出：末煤洗選后的降灰效果有限，而洗選產(chǎn)品的外在水分增大，說明洗選對末煤產(chǎn)品發(fā)熱量提升的“貢獻(xiàn)”非常有限。此外，大量原生煤泥進(jìn)入洗選系統(tǒng)后，導(dǎo)致系統(tǒng)循環(huán)水量和煤泥量明顯增加，這不僅使后續(xù)煤泥水處理難度增大，還會使介耗、電耗等日常運營指標(biāo)增加。所以在實際生產(chǎn)過程中，應(yīng)將末煤預(yù)先脫除，并通過旁路另行處理。

2 指標(biāo)對比分析

為了準(zhǔn)確反映傳統(tǒng)分選模式與深度分級模式對分選系統(tǒng)和洗選產(chǎn)品的影響，通過洗選系統(tǒng)煤泥量、粗煤泥與細(xì)煤泥產(chǎn)率、最終產(chǎn)品數(shù)質(zhì)量四項指標(biāo)對兩種生產(chǎn)模式進(jìn)行評價。

2.1 洗選系統(tǒng)煤泥量

洗選系統(tǒng)的煤泥大致可以分為三類，即原生煤泥、次生煤泥、浮沉煤泥。原生煤泥是指原煤中本身存在的<0.5 mm粒級粉煤，浮沉煤泥是指在原煤分選過程中由于物料泥化生成的煤泥，次生煤泥是指在原煤分選過程中由于物料粉碎等產(chǎn)生的煤泥[4]。

根據(jù)相關(guān)研究成果[5-8]，次生煤泥的產(chǎn)率隨入選原煤粒度的減小而增大，此次研究中次生煤泥產(chǎn)率均按6%計算。不同生產(chǎn)模式下的洗選系統(tǒng)煤泥量對比結(jié)果如表2所示。

表2 不同生產(chǎn)模式下的洗選系統(tǒng)煤泥量

注：γs/γc表示深度分級模式下的煤泥量占傳統(tǒng)分選模式下煤泥量的百分比。

由表2可知：

(1)原生煤泥灰分較高(為29.05%)，說明矸石較脆易碎；次生煤泥灰分與原煤灰分相近，這是因為次生煤泥無法直接測出，僅能依照規(guī)范計算，其與實際生產(chǎn)狀況略有出入；浮沉煤泥產(chǎn)率很低，均小于1%，而灰分在60%左右，說明浮沉煤泥主要是由含量較低的矸石泥化形成的。

(2)經(jīng)13 mm深度分級后系統(tǒng)中僅有2.75%的原生煤泥，經(jīng)6 mm深度分級后系統(tǒng)中僅有4.12%的原生煤泥，說明深度分級可以將大部分的原生煤泥脫除，可以減輕其對重介分選系統(tǒng)的影響。次生煤泥和浮沉煤泥均是進(jìn)入洗選系統(tǒng)的原煤浸泡、粉碎、泥化后產(chǎn)生的，經(jīng)過深度分級后進(jìn)入洗選系統(tǒng)的原煤量大大減少，故次生煤泥量、浮沉煤泥量明顯下降。

(3)傳統(tǒng)分選模式下洗選系統(tǒng)煤泥量為18.98%，13 mm深度分級模式下洗選系統(tǒng)煤泥量為5.64%，僅為傳統(tǒng)分選模式的29.73%；6 mm深度分級模式下洗選系統(tǒng)煤泥量為8.05%，僅為傳統(tǒng)分選模式的42.38%。這說明末煤是次生煤泥、浮沉煤泥的主要來源，在實際生產(chǎn)中，三種生產(chǎn)模式下洗選系統(tǒng)的煤泥量差別更明顯。

由此可見：采用深度分級模式可使洗選系統(tǒng)煤泥量大大減少，而煤泥量大小直接影響煤泥水處理系統(tǒng)的繁簡程度。煤泥量少有利于減輕煤泥水處理系統(tǒng)負(fù)荷，可節(jié)省脫水系統(tǒng)設(shè)備投資和基建投資。此外，洗選系統(tǒng)煤泥量少，可使介耗、電耗等日常運營指標(biāo)降低。

2.2 粗煤泥與細(xì)煤泥產(chǎn)率

傳統(tǒng)分選模式下產(chǎn)出的產(chǎn)品有三類，即重介精煤(50～1 mm粒級)、粗煤泥(1～0.25 mm粒級)、細(xì)煤泥(0.25～0 mm粒級)。重介精煤經(jīng)脫介脫水篩與末煤離心機(jī)雙重脫水后，外在水分可降至8%；粗煤泥經(jīng)脫水弧形篩與煤泥離心機(jī)聯(lián)合脫水后，外在水分可降至18%；細(xì)煤泥經(jīng)濃縮壓濾處理后，外在水分約為22%[9]。采用深度分級模式對原煤進(jìn)行處理后，產(chǎn)品中增加了旁路原煤(<13(6)mm粒級)，旁路原煤外在水分取7.50%。不同生產(chǎn)模式下產(chǎn)品中的粗煤泥與細(xì)煤泥對比結(jié)果如表3所示。

表3 不同生產(chǎn)模式下的粗煤泥與細(xì)煤泥產(chǎn)率

由表3可知：

(1)以13 mm進(jìn)行深度分級時，旁路原煤產(chǎn)率為51.70%；以6 mm進(jìn)行深度分級時，旁路原煤產(chǎn)率為33.59%，這說明采用深度分級模式可使大部分末煤進(jìn)入旁路另行處理，故進(jìn)入重介系統(tǒng)的原煤量明顯減少，但是這將會導(dǎo)致原煤入選率明顯下降。

(2)不同生產(chǎn)模式下，重介精煤的灰分與水分差別不明顯；傳統(tǒng)分選模式下的重介精煤灰分略低，而深度分級模式下的重介精煤水分略低。由于粗煤泥和細(xì)煤泥的粒度均較細(xì)，無法在重介系統(tǒng)中得到有效分選，故其灰分偏高，且脫水效果較差，全水分均較高。

(3)采用深度分級模式時，粗煤泥、細(xì)煤泥產(chǎn)率明顯下降。與傳統(tǒng)分選模式相比，13(6)mm深度分級模式下的粗煤泥產(chǎn)率分別下降11.19個百分點和9.55個百分點，細(xì)煤泥產(chǎn)率分別下降9.07個百分點和7.44個百分點。

綜上分析可知：采用深度分級模式，可使原煤入選率大大降低，有利于節(jié)約設(shè)備選型和廠房布置等方面的投資。此外，13(6)mm深度分級模式下的粗煤泥產(chǎn)率僅為傳統(tǒng)分選模式的23.98%、35.12%，細(xì)煤泥產(chǎn)率僅為傳統(tǒng)分選模式的29.74%、42.37%，煤泥量的減少能夠有效緩解粗煤泥、細(xì)煤泥帶來的一系統(tǒng)問題。

2.3 最終產(chǎn)品數(shù)質(zhì)量

為了檢驗深度分級模式與傳統(tǒng)分選模式對最終產(chǎn)品的影響，將不同生產(chǎn)模式下的所有產(chǎn)品混合形成最終產(chǎn)品，對比分析不同生產(chǎn)模式下最終產(chǎn)品的數(shù)質(zhì)量變化。對于動力煤而言，發(fā)熱量是其質(zhì)量的核心要素，而灰分和水分是影響產(chǎn)品發(fā)熱量的重要因素，且灰分和水分的增大都會使產(chǎn)品發(fā)熱量降低。通過試驗檢測發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)品水分每升高1個百分點，發(fā)熱量降低0.227 6 MJ/kg；產(chǎn)品灰分每升高1個百分點，發(fā)熱量降低0.336 3 MJ/kg[10]。不同生產(chǎn)模式下的最終產(chǎn)品數(shù)質(zhì)量對比結(jié)果如表4所示。

表4 不同生產(chǎn)模式下的最終產(chǎn)品數(shù)質(zhì)量

注：ΔAd、ΔMt、ΔQnet,ar分別為灰分、水分、發(fā)熱量變化量。

由表4可知：

(1)傳統(tǒng)分選模式下的最終產(chǎn)品產(chǎn)率為90.87%，13 mm深度分級模式下的最終產(chǎn)品產(chǎn)率為91.23%，6 mm深度分級模式下的最終產(chǎn)品產(chǎn)率為92.58%，這說明深度分級模式下的最終產(chǎn)品產(chǎn)率略高。

(2)與傳統(tǒng)分選模式相比，13 mm深度分級模式下的最終產(chǎn)品灰分上升3.20個百分點，水分下降3.26個百分點；6 mm深度分級模式下的最終產(chǎn)品灰分上升1.30個百分點，水分下降2.86個百分點。

(3)與傳統(tǒng)分選模式相比，13 mm深度分級模式下的最終產(chǎn)品發(fā)熱量下降0.33 MJ/kg，而6 mm深度分級模式下的最終產(chǎn)品發(fā)熱量提高0.21 MJ/kg。

上述分析表明：深度分級模式下的最終產(chǎn)品灰分略高，水分略低，而灰分與水分互為相反的變化將對最終產(chǎn)品發(fā)熱量的影響降到了最低，故深度分級模式對最終產(chǎn)品發(fā)熱量影響較小。

3 結(jié)語

通過對比不同生產(chǎn)模式下洗選系統(tǒng)煤泥量、粗煤泥與細(xì)煤泥產(chǎn)率、最終產(chǎn)品數(shù)質(zhì)量指標(biāo)發(fā)現(xiàn)，陜西海灣選煤廠原煤采用深度分級模式處理優(yōu)勢非常明顯，13(6)mm深度分級模式下的洗選系統(tǒng)煤泥量僅為傳統(tǒng)分選模式的29.73%、42.38%，不但可以減輕煤泥水處理系統(tǒng)負(fù)荷，而且可使介耗、電耗等日常運營指標(biāo)降低；粗煤泥產(chǎn)率僅為傳統(tǒng)分選模式的23.98%、35.12%，細(xì)煤泥產(chǎn)率僅為傳統(tǒng)分選模式的29.74%、42.37%，能夠有效緩解粗、細(xì)煤泥帶來的洗選與產(chǎn)品銷售問題；最重要的是兩種生產(chǎn)模式下的最終產(chǎn)品發(fā)熱量接近，而深度分級模式下的最終產(chǎn)品產(chǎn)率略高。

[1] 昝劍青.淺析煤泥對末煤重介洗選的影響與控制[J].煤質(zhì)技術(shù)，2005(S1):45-46.

[2] 丁樂福，劉 平，李平旭，等.難篩分煤炭設(shè)備的調(diào)查與選用[J].中州煤炭，1998(4):29-30.

[3] 葛咸浩.弛張篩在紅柳選煤廠的應(yīng)用[J].潔凈煤技術(shù)，2013(6):9-12，29．

[4] 謝廣元.選礦學(xué)[M].徐州:中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2001．

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[6] 鞏 固,湯會鋒.弛張篩在寺河礦選煤廠的應(yīng)用[J].煤炭加工與綜合利用,2013(1):30-32.

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Discussion on precise thermal coal sizing process in Haiwan coal preparation plant of Shaanxi province

SUN Pei-lin1, ZHOU Jun2, TIAN Chun-hua3

(1.Schenck Process (Tianjin) Industrial Technology Co., Ltd., Beijing 100016, China; 2.ODSM (Beijing) Clean Coal Technology Co., Ltd., Beijing 100022, China; 3.Beijing Coal Cleaning Technology Co., Ltd., Beijing 100102, China)

In Haiwan coal preparation plant of Shanxi province, plenty of slime has been produced in small coal preparation process, which caused series of problems including slime content in the whole system, yield of coarse or fine slime, final product quality etc., in order to improve this situation, based on raw coal assay, the traditional separation technology is compared with precise sizing process. The analysis shows that: the precise process that raw coal is sized at 13(6) mm is superior to the traditional one, in which slime content is the only traditional process's that of 29.73% (42.38%) as well as yield of coarse or fine slime is the only traditional process's that of 23.98%(35.12%), 29.74%(42.37%) respectively; and calorific values of final product in these separation process are close, while yield of final product in precise sizing process is higher.

precise sizing; small coal; coal slime; calorific value

1001-3571(2015)05-0070-04

TD941+.3

B

2015-09-06

10.16447/j.cnki.cpt.2015.05.018

孫培林(1986—)，女，山西省大同市人，工程師，碩士，從事選煤工程設(shè)計方面的相關(guān)工作。

E-mail：splandlf@163.com Tel：13811161365