石圪臺選煤廠創新創效探索與實踐

白 龍，趙星檑，張佳彬，白小軍，張允龍

(神華神東煤炭集團 洗選中心，陜西 榆林 719315)

石圪臺選煤廠創新創效探索與實踐

白 龍，趙星檑，張佳彬，白小軍，張允龍

(神華神東煤炭集團 洗選中心，陜西 榆林 719315)

針對制約石圪臺選煤廠提質增效的各個因素，在充分分析產生原因的基礎上，提出創新創效方案并予以實施。在該方案成功實施后，實現了淺槽重介質分選機對中煤的有效回收，泥化的矸石泥被預先排出生產系統，10臺低壓風機分組分等級自動控制；商品煤的產率和煤泥水處理系統的處理效率均提高，商品煤發熱量也提高，企業生產成本和煤泥水處理系統的生產壓力均降低，生產效率提升顯著。

提質增效；創新創效；商品煤；煤泥水處理系統；空壓機

隨著煤炭市場的持續低迷，各煤炭企業的利潤不斷被壓縮，甚至出現嚴重虧損，在這種不利的形勢下，各企業紛紛側重于創新管理工作。對于選煤廠而言，創新管理主要是探索新的洗選工藝，選用新的加工設備，研究新的藥制劑度，從而提高煤炭產品的綜合回收率，降低洗選加工成本，提高企業經濟效益和社會效益。

石圪臺選煤廠隸屬于神華神東煤炭集團洗選中心，始建于2005年，設計能力為12 Mt/a。洗選工藝為：原煤以1.5 mm預先脫泥，再經25 mm分級，>25 mm粒級塊煤采用淺槽重介質分選機分選，25～1.5 mm粒級末煤采用兩產品重介質旋流器分選，1.5～0.5 mm粒級粗煤泥采用螺旋分選機分選，<0.5 mm粒級細煤泥直接采用加壓過濾機和板框壓濾機聯合處理[1]。

該選煤廠入選原煤來自石圪臺煤礦，為長焰煤和不粘煤。石圪臺煤礦原煤分為兩個煤層，分別是2-2煤層和3-1煤層，其中2-2煤層原煤煤質較差，矸石含量較多，在洗選加工過程中容易泥化成為細顆粒和矸石泥；由于開采條件特殊，3-2煤層原煤水分較大，兩個煤層的原煤混合后洗選，導致2-2煤層原煤中的矸石泥化程度進一步加劇，嚴重影響正常洗選和煤泥水處理。為此。該選煤廠針對工藝系統中的不良環節進行優化，實施創新創效工作，目的是實現高效生產。

1 存在問題

通過對該選煤廠原煤煤質和洗選加工過程分析，認為制約提質增效的主要原因為：

(1)淺槽重介質分選機停機時中煤回收困難，造成煤炭資源浪費。根據現場生產實踐，該選煤廠每天需要停車檢修一次，在停車過程中篩機首先停止給料，隨著進入淺槽重介質分選機物料的減少，輕產物對中間產物的上托作用減弱，原來應該進入輕產物的中間產物遺留在中煤層，無法從溢流堰排出。在這種情況下，設備繼續運行一段時間后，>1.70 g/cm3的重產物全部通過刮板輸送機排出，剩余物料懸浮在中煤層；在合介泵停止運行后，遺留的中間產物就會下沉到底部，再由刮板輸送機排到矸石脫介篩上，最終作為矸石排出[2]。

(2)矸石泥影響煤泥水處理系統的正常運行。螺旋分選機排出的矸石采用矸石旋流器分級，旋流器溢流進入濃縮池，其底流通過高頻篩脫水脫泥，高頻篩的篩上物外排至矸石帶式輸送機，原設計篩下水返回原生煤泥桶。但高頻篩的篩下水濃度和灰分均高(為85.92%)，其中的矸石顆粒容易泥化，在隨煤泥水循環時易泥化成細泥，這部分煤泥只有一個排出途徑，即經濃縮池濃縮后采用加壓過濾機和板框壓濾機回收。生產實踐表明：其進入濃縮池后極易在池內形成懸浮層，沉降緩慢甚至難以沉降，導致濃縮池使用效率降低，嚴重影響正常生產；此外，板框壓濾機和加壓過濾機的使用效率均下降，混煤發熱量降低[3]。

為了保證生產的流暢性，前期對其進行了技術改造，3#濃縮池單獨用于處理矸石旋流器的溢流、矸石磁選機的尾礦、高頻篩的篩下水。但部分矸石泥沉降緩慢，而另一部分能夠迅速沉降在入料穩流筒周圍，且壓的很緊實，極易引發“壓耙”事故；此外，在設備起車過程中，底流泵經常出現不上料的情況。

(3)低壓風機無效運行，造成電能浪費。該選煤廠共有10臺低壓風機，每臺設備的功率為250 kW，裝機總功率為2 500 kW。之前只要生產系統開啟，10臺低壓風機全部運行，且所有加卸載參數設定一致；在此過程中部分低壓風機加卸載頻繁，造成電能浪費。此外，10臺低壓風機全部開啟后，加卸載現象頻繁發生，致使風機各部件磨損加劇；多臺低壓風機同時開啟時發熱量增加，機房環境溫度升高，導致設備故障增多。

2 創新創效與實施

為了解決制約提質增效的主要問題，該選煤廠結合生產實際，展開積極探索，將理論與實踐相結合，提出創新創效方案并予以實施。

(1)采用犁式卸料器實現中煤回收。為了及時回收中煤，在淺槽重介質分選機的矸石帶式輸送機上安裝犁式卸料器，其所卸物料通過溜槽導入正下方的塊精煤帶式輸送機。在正常生產情況下，犁式卸料器抬起，即處于不工作狀態；在合介泵停止運行后，犁式卸料器投入運行，遺留在淺槽重介質分選機內部的中煤經矸石脫介篩處理后落在矸石帶式輸送機上，最終通過卸料器卸在塊煤帶式輸送機上[4-6]。

(2)采用砂水分離器實現高頻篩篩下水中矸石泥的沉降與分離。砂水分離器的箱體采用6 mm鋼板焊接而成，傳動系統采用廢舊軸和軸承座加工制造，電機轉速通過變頻器和減速器雙重調節；其主要特點是箱體上沿高度增加600 mm，箱內容積增大，矸石泥在其中的停留時間延長，有利于矸石泥的沉降，進而達到分離的目的[7-8]。

將原煤泥水處理系統中去往原生煤泥桶的篩下水引至砂水分離器(圖1)，其底流通過螺桿運輸裝置直接外排至矸石帶式輸送機，溢流返回濃縮池。高頻篩的篩下水經過砂水分離器處理后，每小時可以多排出20 t矸石泥，其對煤泥水處理系統的影響降低，煤泥處理設備壓力減小，混煤發熱量提高，煤泥水處理系統得到進一步完善[9-10]。

(3)實現低壓風機分組分等級自動控制。根據現場生產實際，將10臺低壓風機分成三組，并設定各組參數。第一組4臺低壓風機，加載參數為600 kPa，卸載參數為680 kPa；第二組3臺低壓風機，加載參數為550 kPa，卸載參數為630 kPa；第三組3臺低壓風機，加載參數為500 kPa，卸載參數為600 kPa。在現場生產時，啟動第一組2臺、第二組1臺、第三組1臺低壓風機，第一組2臺低壓風機始終在加載狀態下運行，其余兩組2臺低壓風機處于待機狀態，且待機時電機停止工作。當實際壓力小于加載值時，待機的低壓風機就會自動加載；當實際壓力大于設定值，低壓風機就會自動卸載。在設備運行過程中，每周需要更換設定參數。

圖1 煤泥處理系統原則流程

具體工作過程為：設備正常運行時，第一組低壓風機要求的風包壓力在600～680 kPa之間，當風包壓力大于680 kPa時，其中2臺低壓風機自動卸載；當風包壓力小于600 kPa時，其中2臺低壓風機加載。第二組低壓風機要求的風包壓力在550～630 kPa之間，當風包壓力小于550 kPa時，其中1臺低壓風機加載；當風包壓力大于630 kPa時，其中1臺低壓風機自動卸載。第三組低壓風機要求的風包壓力在500～600 kPa之間，當風包壓力小于500 kPa時，其中1臺低壓風機加載；當風包壓力大于600 kPa時，其中1臺低壓風機卸載。根據實際情況，4臺低壓風機同時加載能夠滿足要求，即當壓力上升至600 kPa時，三組1臺低壓風機卸載；當風包壓力繼續增加至630 kPa時，第二組1臺低壓風機卸載；當風包壓力小于500 kPa時，第三組1臺低壓風機再次加載，從而實現低壓風包的壓力在正常、異常、緊急三個狀態之間的自動加載與卸載。

3 應用效果

該選煤廠通過創新創效探索與工藝系統優化，最終取得以下成果：

(1)經測算，在正常停車過程中，單臺淺槽重介質分選機每次排出中煤3 t，兩臺此類設備排出的中煤質量為6 t。按照每月停車40次計算，當月可多回收中煤240 t，每年可多回收商品煤2 880 t。

(2)在末煤入選率為50%的情況下，高頻篩的高灰矸石泥產量為15 t/h，通過砂水分離器每小時可以排出10 t，混煤產量為1 600 t/h；按照混煤發熱量20.08 MJ/kg、矸石泥發熱量3.77 MJ/kg計算，工藝系統優化后混煤發熱量提高0.10 MJ/kg。這部分矸石泥預先排出后，濃縮池內的矸石泥減少，藥劑用量下降約10.10個百分點，全年可節約藥劑成本約13萬元。

(3)該選煤廠工藝系統優化后，在生產系統正常運行時，只需開啟4臺低壓風機，不但可以延長設備使用壽命，降低材料消耗，而且能夠節約大量電能，減少生產成本。根據預測，每年可以節約電能4 927 500度，按照電價0.56 元/度計算，每年可節約277萬元。此外，根據經驗，每年低壓風機需要大型保養一次，每次每臺的保養費用為2.50萬元，目前其保養周期延長至2 a，平均每年節約保養費用12.50萬元。

綜上分析，在對工藝系統優化后，該選煤廠每年可以創收290萬元以上，經濟成效顯著；同時，每年可以多回收2 880 t商品煤，減少了煤炭資源的浪費，具有一定社會效益。

4 結語

石圪臺選煤廠通過創新創效使生產效率提高，實現了10臺低壓風機分組分等級自動控制，商品煤產量得到提高，混煤發熱量得以提升，節約了一定生產成本，這充分體現了創新創效在選煤廠的重要作用，對于提高選煤廠效益有著重要意義。

[1] 栗金貴，朱子祺.神東石圪臺選煤廠煤泥水試驗研究[J].潔凈煤技術，2011，17(2)：21-24.

[2] 謝廣元.選礦學[M].徐州:中國礦業大學出版社,2001.

[3] 張明旭.選煤廠煤泥水處理(第1版)[M].徐州：中國礦業大學出版社，2005：87-168.

[4] 陳占文,郭 德. 我國中煤再選研究現狀與可行性分析[J]. 煤炭科學技術,2014,42(5):114-117.

[5] 張允龍,白 龍,趙星檑.淺槽分選機中煤回收工藝研究與應用[J].內蒙古煤炭經濟,2015(4):147，152.

[6] 張相國,韓春龍,沈笑君,等. 中煤再選的研究與探討[J]. 選煤技術,2007(3):45-48.

[7] 陳 璐，陳凡陣，王 文，等.城市污水處理廠除砂系統設計選型的探討[J]. 工業用水與刻水， 2008,39(1)：72-74.

[8] 馮 莉，劉炯天，張明青，等.煤泥水沉降特性的影響因素分析[J].中國礦業大學學報，2010，39(5)：671-675.

[9] 白 龍,張允龍,白小軍. 選煤廠煤泥水處理用砂水分離器的設計與應用[J]. 煤炭科學技術,2015(S2):182-185.

[10] 李敏賢. 新型連續式砂濾器的設計與研究[D]. 北京：北京化工大學,2012.

Study and implementation of the innovation and economic improvement schemes at Shigetai Coal Preparation Plant

BAI Long, ZHAO Xing-lei, ZHANG Jia-bin, BAI Xiao-jun, ZHANG Yun-long

(Coal Preparation Centre, Shenhua Shendong Coal Group, Yuli, Shaanxi 719315, China)

Product upgrading and improvement of economic performance at Shigetai Coal Preparation Plant are subject to the restriction imposed by a series of factors. Based on the result of an in-depth analysis of the causes giving rise to these factors, a technical innovation and economic improvement scheme is proposed and put into practice. The successful implementation of the scheme makes it possible for the plant to realize effective recovery of middlings with shallow-trough heavy-medium separator, pre-removal of degraded fine slime from coal washing system, automatic control of 10 air compressors by groups and grades, increase of yield and calorific value of saleable coal and efficiency of slurry treatment system, cutdown of operating cost, reduction of load imposed on slurry treatment system, and increase of production efficiency.

1001-3571(2016)05-0088-03

TD94

A

Keywordsproduct upgrading and increase of efficiency; innovation and improvement of economic performance; saleable coal; coal slurry treatment system; air compressor

2016-09-26

10.16447/j.cnki.cpt.2016.05.024

白 龍(1987—)，男，陜西省榆林市人，工程師，碩士，從事選煤廠生產工藝、煤質、科技創新管理工作。

E-mail：bailong1987@126.com Tel：15591283907

白 龍，趙星檑，張佳彬，等.石圪臺選煤廠創新創效探索與實踐[J]. 選煤技術，2016(5)：88-90，94.