任家莊選煤廠二期重介系統優化改造實踐

葛咸浩，袁永勝，徐虎彪,艾杰廉

(中煤科工集團北京華宇工程有限公司，河南 平頂山 467000)

任家莊選煤廠二期重介系統優化改造實踐

葛咸浩，袁永勝，徐虎彪,艾杰廉

(中煤科工集團北京華宇工程有限公司，河南 平頂山 467000)

為了解決任家莊選煤廠二期重介主洗系統分選效果差、中煤帶煤量大的問題，從介質入料壓力穩定性、介質入料壓力大小和旋流器結構三個方面入手進行了優化改造，從而使中煤帶煤量得到明顯下降，解決了精煤損失嚴重的問題。

重介質旋流器；入料壓力；分選時間；中煤帶煤量；精煤損失

任家莊選煤廠是隸屬于神華寧煤集團的礦井型選煤廠，原設計處理能力為2.40 Mt/a，由北京華宇公司EPC形式承建，于2008年5月順利投產，后因礦井擴能需要，又入選部分外來煤，選煤廠于2012年進行了改擴建，新增設計規模為2.40 Mt/a，擴建后總能力達到了4.80 Mt/a。任家莊選煤廠主洗煤層為任家莊3號煤層、5號煤層和6號煤層等，屬中高灰、低硫、中高熱值的1/3焦煤[1]，生產工藝流程為：原煤經1 mm預先脫泥后，50～1 mm粒級采用無壓三產品重介質旋流器分選，1～0.25 mm粒級采用TBS分選，細煤泥進入浮選，浮選精煤由加壓過濾機回收，浮選尾煤進入濃縮機，采用兩段處理，一段由沉降過濾機回收，二段由壓濾機回收。原煤入選方式主要有：3號煤+5號煤按1∶1比例配選、3號煤單獨入選和5號煤單獨入選。由于入選原煤煤質波動較大，因此給重介主洗系統分選帶來了很大的壓力，導致分選效果較差。自2013年投產以來，該廠主要入選原煤為5號煤，由于5號煤屬于極難選煤，因此精煤損失嚴重，亟待對二期重介主洗系統進行優化改造。

1 存在的問題

1.1 介質入料壓力不穩

任家莊選煤廠二期采用了2臺WTMC1300/920型三產品重介旋流器作為主洗設備，在生產中二者共用一個合格介質桶，因此生產中存在兩臺合格介質泵“搶料”的問題，最終導致介質入料壓力不穩[2]。表1所示為不同時間段測得的2309重介系統和2310重介系統的介質入料壓力。由表1可知，2309介質入料壓力整體低于2310介質入料壓力，且兩套系統皆存在壓力不穩的情況，因此嚴重影響了分選效果，導致產品質量不穩定，精煤損失嚴重。

表1 原主洗系統介質入料壓力監測結果Table 1 Monitoring results of medium feed pressure in original main separation system

1.2 介質入料壓力小

根據技術要求，WTMC1300/920型三產品重介旋流器入料壓力為0.22～0.30 MPa，2309系統和2310系統入料壓力基本符合技術要求，但是由于兩套系統壓力的差異性，導致產品質量差異較大，如表2所示。由表2可知，壓力大小對于精煤損失量影響顯著，為了達到較好的分選效果應該提高介質入料壓力。

1.3 對入選原煤適應性較差

由于主要入選的5號煤σ±0.1含量超過了40%，屬于極難選煤，因此在實際生產過程中，精煤一段分選存在著分選不完全的現象，精煤在沒有完全分離的情況下進入了二段旋流器，最終導致中煤中<1.45 g/cm3密度級含量增高，精煤損失量大。單從旋流器自身的角度考慮，可能是因三產品旋流器二段入料口尺寸不合適，過大的開口導致入選原煤在一段分選時間變短[3]，沒有進行有效分選的情況下，從而使大量的精煤進入了二段，最綜導致精煤損失量大，中煤帶精煤嚴重。

2 優化改造

2.1 泵吸入口管道的優化

在兩臺合格介質泵共用一臺合格介質桶的情況下，易使合格介質供給不及時，形成不均勻紊流，導致兩臺泵吸入的流體不能充滿入口管道，進而造成泵出口壓力不穩。要想解決介質入料壓力的不穩定，重點在于解決泵吸入口管道搶料的問題[4]。鑒于現場實際條件的限制，為減少了相互之間的干擾，有助于吸入口管道流體的充滿，采用了將兩臺泵的吸入口管道錯開布置的方案(圖1)，從而避免了兩管道在同一基準線上的搶料問題；同時，將兩個吸入口的紊流中心距離加大，并在吸入口安裝喇叭口，以加大管道與流體的接觸面積，從而使流體更易于充滿管道。表3所示為優化改造后不同時間段測得的2309重介系統和2310重介系統的介質入料壓力。

表3 優化改造后主洗系統介質泵入料壓力監測結果Table 3 Monitoring results of medium pump feed pressure in modified main separation system

由表3可見，優化改造后兩系統入料壓力有了很大改善，壓力的穩定性大幅度提升，并且壓力值也有所提高，達到了預期的效果。

2.2 潤濕管路接出口位置優化改造

優化改造前潤濕管接出位置如圖2所示，接出位置在流體改向三通的盲板上直接開洞接出，這種接出方式使得接出口方向與流體改向前流體流動方向一致，從而易形成低壓區，直接導致流體從潤濕管路高速流出，泄壓嚴重[5]。

為提高介質入料壓力，優化改造后潤濕管接出位置如圖3所示，接出位置在流體改向之后的水平管路上，這種接出方式使得接出口方向與流體流動方向垂直，壓力差較小，使得流體分出一部分改向去潤濕管路的同時，絕大部分流體能夠沿著原來的方向進入旋流器，潤濕管路泄壓較小。

圖2 改造前潤濕管接出位置Fig.2 Joint position of wetting tube before modification

圖3 改造后潤濕管接出位置Fig.3 Joint position of wetting tube after modification

由表4可以看出，優化改造后介質入料壓力提升明顯，2309系統入料壓力由0.24 MPa提高到0.31 MPa，2310系統入料壓力由0.28 MPa提高到0.33 MPa。

表4 優化改造前后系統介質入料壓力對比 MPaTable 4 Comparative results of medium feed pressure before and after modification

2.3 重介旋流器的優化改造

設計采用了兩臺WTMC1300/920型三產品重介旋流器作為主選設備，但根據任家莊現場實際生產情況，分析認為導致重介旋流器中煤帶精煤量大的原因在于物料在一段分選時間過短，以致精煤沒有完全分離就進入二段，從而使精煤損失嚴重。為了延長一段分選時間，使精煤有足夠的分離時間，將旋流器二段入料口進行了重新設計，將二段入料口直徑由原來的920 mm減小到850 mm，使兩臺WTMC1300/920型三產品重介旋流器變為兩臺WTMC1300/850型三產品重介旋流器。

由表5可見，優化改造后綜合中煤中<1.45g/cm3密度級含量大幅下降，由優化改造前的23.5%下降到6.5%，效果相當明顯，達到了預期的目標。

表5 優化改造前后系統綜合中煤<1.45g/cm3密度級含量對比Table 5 Comparative results of content of minus 1.45g/cm3clean coal carried in middlings before and after modification

3 結語

在對原煤煤質進行分析的基礎上，任家莊選煤廠從介質入料的穩定性、入料壓力和旋流器的結構三個方面入手，通過優化布置泵吸入口管道，改變潤濕管路接出口位置，降低二段入料口直徑等措施，達到了穩定分選系統的壓力、提高入料壓力和延長三產品旋流器一段的分選時間的目的，最終解決了任家莊選煤廠二期主洗系統中煤帶精煤量大，精煤損失嚴重的問題。

[1] GB/T15715—2005 煤用重選設備工藝性能評定方法[S].

[2] 褚良銀，陳文梅.旋轉流分離理論[M].北京：冶金工業出版社，2002.

[3] 劉立文.影響重介質旋流器分選效果的因素[J].選煤技術，2007(5).

[4] 葉志剛，牛宏宇.無壓三產品重介質旋流器結構參數探討與實際應用[J].煤炭工程，2007(12).

[5] 黃海峰，陳 干，宋曉艷.無壓給料三產品重介質旋流器內物料切向速度對分選效果的影響[J].煤炭加工與綜合利用，2007(3).

Optimization and modification on second phase heavy medium separation system in Renjiazhuang coal preparation plant

GE Xian-hao,YUAN Yong-sheng,XU hu-biao,AI Jie-lian

(China Coal Technology & Engineering Group Beijing Huayu Engineering Co.,Ltd.,Pingdingshan,Henan 467000,China)

In order to solve problem caused by bad separation effect and much clean coal carried in middlings in second phase heavy medium separation system of Renjiazhuang coal preparation plant,the optimization and modification on this system is made in forms of medium feed pressure and its stability,cyclone structure. The application shows that content of clean coal carried in middlings is significantly reduced,and then loss of clean coal reaches minimum.

heavy medium cyclone; feed pressure; separation time; content of clean coal carried in middlings; loss of clean coal

1001-3571(2015)02-0053-03

TD942

B

2014-09-21

10.16447/j.cnki.cpt.2015.02.015

葛咸浩(1983—)，男，安徽省六安市人，工程師，從事選煤設計與技術管理工作。

E-mail：zhugexianhao@163.com Tel：15836912935