李陽選煤廠工藝系統整改方案與實施效果

梁 華，郭洪利，連國欣

(1.煤炭工業鄭州設計研究院股份有限公司，河南 鄭州 450000；2.山西潞安集團和順李陽煤業有限公司，山西 晉中 030600)

李陽選煤廠工藝系統整改方案與實施效果

梁 華1，郭洪利1，連國欣2

(1.煤炭工業鄭州設計研究院股份有限公司，河南 鄭州 450000；
2.山西潞安集團和順李陽煤業有限公司，山西 晉中 030600)

為解決李陽選煤廠主選系統存在的問題，在對生產現狀分析的基礎上，根據選煤廠現場實際情況，對介質回收系統、煤泥水處理系統等進行整改。在對工藝系統整改后，浮選系統穩定性增強，原煤洗選能力由320 t/h提高至420 t/h，綜合精煤產率提高3.90個百分點，生產成本大幅下降，成效顯著。

主選系統；處理能力；介質回收

山西潞安集團和順李陽煤業有限公司選煤廠(以下簡稱“李陽選煤廠”)于2014年7月建成投產，設計能力為1.80 Mt/a，每小時的處理能力為420 t；設計工藝為200～50 mm粒級由淺槽重介質分選機分選、50～1 mm粒級預先脫泥后由無壓三品重介質旋流器分選、1～0.3 mm粒級由TBS干擾床分選機分選、0.3～0 mm粒級直接浮選的聯合工藝。按照廠區功能劃分，該選煤廠分為原煤準備、主選車間、濃縮壓濾、產品裝車、供配電房、調度化驗等六個區域，其中塊煤淺槽重介分選系統布置在原煤準備區域，末煤重介系統、浮選系統布置在主選車間，各系統配電室就近布置在廠房附近。入選原煤粒級為200～0 mm，煤種以貧煤為主，無煙煤、貧瘦煤次之，均為中灰、中硫、中高發熱量、易磨煤；主導產品為塊精煤和末精煤，塊精煤作為化工用煤，末精煤作為高爐噴吹用煤。

自投產以來，李陽選煤廠原煤準備系統運行基本穩定，但主選系統存在一些問題：原煤處理能力達不到設計要求，系統穩定性差，設備單位能耗高；精煤磁選尾礦灰分偏高且不穩定，摻入粗精煤后致使其灰分不能滿足要求；介質回收系統的設備選型偏大，導致系統復雜性增加。從節能降耗和企業經濟效益兩方面考慮，有必要對主選系統進行整改和完善。

1 生產現狀

1.1 加壓過濾機的入料泵“搶料”

李陽選煤廠設計煤泥入浮量為20%，采用兩臺XJS-20機械攪拌式浮選機(四槽)對煤泥進行浮選，并配置有兩臺GPJ-120加壓過濾機，其中一臺運行一臺備用，以保證系統的正常生產。在實際生產過程中，當原煤入選量超過320 t/h，煤泥入浮量大于20%時，一臺加壓過濾機不能滿足浮選精礦脫水的要求；而兩臺加壓過濾機同時啟用時，與之配套的兩臺入料泵就會“搶料”，導致其槽內液位迅速下降，倉內風壓快速降低，浮選精礦桶“冒料”，進而迫使生產中斷。

為了保證生產的連續性，實際生產中原煤入選量必須保持在320 t/h以下。當浮選精礦桶液位上升過快或桶內液位超過80%時必須立即停止生產，待桶內液位降至50%以下后方可恢復生產。在這種情況下，原煤實際入選量根本達不到設計要求，大多數設備出現“大馬拉小車”的現象，設備能耗增高，系統穩定性變差。

1.2 粗精煤硫含量超標

粗精煤由TBS精煤和精煤磁選尾礦兩部分組成，TBS精煤灰分在10%左右，硫含量在1%～1.10%之間，硫含量相對穩定；精煤磁選尾礦灰分約為15%，硫含量在1.30%左右，其含量波動較大。在實際生產過程中，為保證粗精煤灰分在11%以下，TBS精煤灰分必須控制在9.50%以內，導致TBS干擾床分選機的分選密度較小，部分合格精煤不能被及時選出。

李陽選煤廠入選原煤為中高硫煤，精煤硫含量在1%左右，這與開發硫含量小于1%的高爐噴吹煤的市場定位沖突。該選煤廠原煤采用常規重選和浮選脫硫效果不佳[1]，精煤中的硫分布相對均勻，大致呈現出精煤硫含量隨灰分降低而下降的趨勢，在實際生產中經常出現為了保證精煤硫含量而盡可能降低精煤灰分的現象。但精煤硫含量超過1%的情況仍有發生。這給精煤銷售帶來很大困難，也制約了精煤產率的進一步提高。

1.3 介質回收系統部分設備選型偏大

結合國內大多數選煤廠的建設經驗，并考慮未來產能提升的需要，在為該選煤廠分級系統、介質回收系統、煤泥水處理系統的設備選型時，預留了一定的富余量。在選煤廠設計與建設過程中，為設備預留富余量有利于擴能后生產系統的穩定運行[2]。

但由于該選煤廠多數泵采用工頻啟動，其輸送量通過閥門控制，致使精煤稀介桶、中矸稀介桶的桶內液位經常處于低位，即使將泵前閥門調至最小也無法提高桶內液位。在此情況下浮選機槽內液位波動較大，經常需要調節尾礦閥門，而閥門操作十分不便，導致浮選尾礦“跑煤”嚴重，浮選精煤產率低下。

1.4 其他問題

該廠TBS干擾床分選機的溢流和底流脫水使用的三臺AVR2460振動弧形篩篩板磨損較快，篩板中部經常斷絲；其中兩臺用于TBS溢流精礦脫水的弧形篩篩板平均使用壽命僅15 d，一臺用于底流脫水的弧形篩篩板平均每周需要更換一次。通過現場觀察發現，篩面物料較少或設備啟動之初，篩面與底部的管梁撞擊頻繁，這就是篩板容易損壞的原因。

為了延長篩板使用壽命，曾采用扁鐵對斷絲處進行補焊，但經補焊處理的篩板僅能使用1～2 d。此外，篩機篩面頻繁斷絲致使浮選系統經常“跑粗”，甚至出現弧形篩篩下溜槽及配套管道被堵塞的現象，疏通十分困難。

2 整改方案與實施

2.1 介質回收系統的整改

該選煤廠原設計精煤磁選尾礦自流至精煤磁選尾礦桶，如果尾礦灰分較低，就通過泵將其泵至振動弧形篩篩面，脫水脫介后成為粗精煤；如果尾礦灰分較高，就利用泵將其給入煤泥水桶，然后進行二次分選。

考慮到精煤磁選尾礦灰分、硫含量均偏高，在整改時去掉尾礦桶和配套泵，使精煤磁選尾礦直接流入煤泥水桶。針對精煤稀介桶、中矸稀介桶的桶內液位經常處于低位的情況，將中煤、矸石脫介篩的稀介段介質全部引入原精煤稀介桶，并將原中矸磁選系統停用。

2.2 浮選精礦桶的整改

原設計浮選精礦桶底部錐角為60°，兩臺加壓過濾機入料泵的兩根DN200mm進料管直接焊接在桶壁上，其與桶體的夾角均為30°，二者在桶內的水平距離僅為500 mm。通過研究發現，浮選精礦桶的底部錐角過大、兩根進料管布置不合理，這是發生加壓過濾機入料泵“搶料”的根本原因。

為解決入料泵“搶料”的問題，在不改變浮選精礦桶錐角的前提下，在桶內底部兩個入料管之間增設一層隔板(圖1)，并使其高出入料管1.2 m，通過隔板將桶內物料分為兩部分。為防止物料在桶內底部堆積，在遠離入料管的隔板一側中上部預留一個尺寸為300 mm×300 mm的方形連通孔。經此整改后，兩臺加壓過濾機同時工作時，入料泵“搶料”的現象徹底消失。

圖1 改造后浮選精礦桶內部結構示意圖

2.3 粗煤泥脫水系統的整改

對于粗煤泥處理系統振動弧形篩篩板使用壽命短的問題，該選煤廠在操作上要求，當TBS溢流出現后再啟動用于粗精煤脫水的兩臺振動弧形篩，以減少設備空轉時間；同時將TBS底流管直接接至中煤脫介篩稀介段篩面，減輕用于中煤、矸石脫水的振動弧形篩的負荷。

2.4 增設“籽煤”分級系統

李陽選煤廠的末精煤作為噴吹煤銷售，銷售價格偏低，且市場競爭力較弱。為滿足附近市場對“碳塊”的需求，實現企業經濟效益更大化，增設“籽煤”(粒度在20～40 mm的小塊煤)分級系統，從末精煤中分離出“籽煤”產品。

為了節省投資，整改時盡可能利用原有設備。在兩臺精煤脫介篩出料端各增加一臺塊煤直線振動篩，篩孔尺寸均為20 mm；重介精煤脫介后進入塊煤分級篩，<20 mm粒級末精煤經精煤離心機脫水后成為精煤產品；>20 mm粒級篩上物進入篩孔φ10 mm的吊掛式直線振動篩，分離出“籽煤”；“籽煤”產品由帶式輸送機送至廠房外新建儲煤場，吊掛式直線振動篩的篩下物返回末精煤刮板機。

3 整改效果

3.1 浮選系統穩定性增強

在對介質回收系統整改后，稀介桶的桶內液位保持在30%～40%之間，浮選系統的穩定性得到提高，兩臺加壓過濾機也能同時正常工作，這為洗選系統處理能力的提升提供了物質保障，此時原煤處理能力由320 t/h提高至420 t/h。工藝系統整改前后的浮選尾煤灰分對比結果如表1所示，整改前的浮選尾煤灰分為2014年8—11月的化驗數據，整改后的浮選尾煤灰分為2015年8—11月的化驗數據。由表1可知：浮選尾煤灰分的波動性顯著降低，平均灰分值由49.23%提高至58.98%。

表1 工藝系統整改前后的浮選尾煤灰分對比結果

3.2 綜合精煤產率顯著提高

精煤磁選尾礦再選后，粗精煤指標的可控性增強，避免了各分選系統相互“背灰”的問題，而各系統分選環境的改善和相互促進，有利于實現綜合精煤產率最大化[3-4]。工藝系統整改前后的綜合精煤產率對比結果如表2所示，表中數據分別為整改前2014年8—11月和整改后2015年8—11月兩個連續生產時間段內數據。

表2 工藝系統整改前后的綜合精煤產率對比結果

由表2可知：工藝系統整改后，末精煤產率提高1.82個百分點，增長幅度較大；副產品產率下降3.90個百分點，而“籽煤”產率為2.08%，產品附加值提高。

工藝系統整改后，李陽選煤廠的原煤實際洗選能力達到1.80 Mt/a，按照該選煤廠當前各產品銷售價格(末精煤420元/t、“籽煤”450元/t、中煤30元/t、煤泥15元/t)計算，每年可創收約2 047.82萬元。

3.3 洗選成本大幅下降

在對工藝系統整改后，精煤磁選尾礦桶和配套泵、用于中矸稀介處理的桶和泵、中矸磁選機和振動弧形篩等四套設備被停用，而備用精煤磁選機被啟用，綜合考慮和計算，洗選、脫水系統的設備能耗下降126 kW；同時，用于精煤脫水的振動弧形篩篩板使用壽命大大延長，由原來的15 d延長到現在的60 d。李陽選煤廠工藝系統整改前后的工藝技術指標對比結果如表3所示。

表3 工藝系統整改前后的工藝技術指標對比結果

工藝系統整改后，生產系統電能消耗下降6 951.13 kW·h/d，按照該選煤廠工作制度每年生產330 d、電價0.7元/度計算，每年可節約電費160.57萬元；此外，由于停用了部分設備，每年可減少設備維護成本和材料費約64萬元。綜合計算，每年可節約成本約224.57萬元。

4 結語

通過工藝系統整改，李陽選煤廠的洗選系統趨于完善，工藝流程得到簡化，生產系統更加穩定，綜合精煤產率和產品指標明顯提高，生產成本顯著降低，這有利于實現綜合效益最大化的目標。對于新建、改擴建選煤廠來說，在投產初期，洗選系統總會出現一些不適現象。針對這些現象，各選煤廠應該根據原煤煤質特征、工藝系統結構、產品市場定位等因素，綜合分析內在原因，進而采取合理、可行的整改方案。

[1] 鐵占續.微粉煤燃前干法永磁高梯度磁選脫硫基礎研究[D].徐州：中國礦業大學，2009.

[2] 戴少康.選煤工藝設計實用技術手冊[M].煤炭工業出版社，2010:260-261.

[3] 祝學斌,梁 華，趙新華，等.薛湖選煤廠分選工藝技術改造實踐[J].煤炭加工與綜合利用，2011(6).

[4] 王敏捷，蘇日華，郭牛喜.淺析新建現代化選煤廠的委托運營模式[J].煤炭工程，2012(1).

The improvements made through implementation of the scheme for rectification and reform of cleaning system at Liyang coal preparation plant

LIANG Hua1, GUO Hong-li1, LIAN Guo-xin2

(1.Coal Industry Zhengzhou Design and Research Institute Co., Ltd., Zhengzhou, Henan 450000, China; 2.Liyang Coal Co., Ltd., Shanxi Lu'an Group, Jinzhong, Shanxi 030600, China)

To cope with the troubles facing Liyang Coal Preparation Plant in its primary washing system, reform work is made on the media solids recovery and slurry treatment system following an analysis of the plant's current status and specific site conditions. The reform made has brought about substantial improvements: higher stability of flotation circuit; an increase of raw coal treating capacity from 320 t/h to 420 t/h; a rise of the yield of composite clean coal by 3.90 percentage points and a sharp decrease of operating cost.

1001-3571(2016)01-0064-04

TD94

B

Keywordsprimary washing system; treating capacity; media solids recovery

2015-12-14

10.16447/j.cnki.cpt.2016.01.017

梁 華(1985—)，男，河南省永城市人，工程師，工程碩士，從事選煤廠生產管理工作。

E-mail：lianghua0713@126.com Tel：15993986374