天宏5.0 Mt/a大型煉焦煤選煤廠設計分析

劉 謙，譚興富

(中國煤炭科工集團北京華宇工程有限公司，河南 平頂山 467000)

天宏5.0 Mt/a大型煉焦煤選煤廠設計分析

劉 謙，譚興富

(中國煤炭科工集團北京華宇工程有限公司，河南 平頂山 467000)

在對入選原煤煤質特征分析的基礎上，制定了天宏選煤廠的原煤洗選方案，重點介紹了其工藝設計特點。在設計該選煤廠的過程中，更加注重節能環保設計，不但追求企業經濟效益最大化，而且力爭實現企業的可持續發展。

煉焦煤選煤廠；煤質特征；節能環保

天宏選煤廠是一座設計能力為5.0 Mt/a的大型煉焦煤選煤廠，洗選工藝為50～1 mm粒級由無壓三產品重介質旋流器分選、1～0.25 mm 粒級由TBS干擾床分選機分選、0.25～0 mm粒級浮選的聯合工藝。入選原煤來自中國平煤神馬集團下屬礦井，目前，全礦區主要開采丁組、戊組、己組煤，丁戊兩組煤的可采儲量為586.84 Mt，所占比例為42.90%，己組煤的可采儲量為663.95 Mt，所占比例為48.53%。由于丁戊兩組煤的內在灰分高及精煤產率低等原因，洗選精煤通常作為優質動力煤，己組煤成為礦區各煉焦煤選煤廠的主要入選原煤。該選煤廠每年洗選己組煤3.50 Mt，洗選六礦和二礦原煤共計1.50 Mt。產品包括焦精煤(50～0 mm粒級，Ad≤10%，Mt≤13%；50～0 mm粒級，Ad≤18%，Mt≤13%)，分別作為冶煉和化工用煤；中煤(50～0 mm粒級，Ad≤50%，Mt≤14%)，作為鍋爐燃料；煤泥(0.5～0 mm粒級，Ad≤60% ，Mt≤15%)，作為電廠燃料和民用燃料；矸石(50～0 mm粒級，Ad≥80%，Mt≤14%)，作為矸石電廠、磚廠的生產原料。

1 煤質特征

由于該礦區面積廣闊，己組煤的變質程度差異較大，主要為高灰、低硫的肥煤、焦煤、1/3焦煤，六礦原煤主要為高灰、低硫、中等揮發分的1/3焦煤，二礦原煤中的己組煤為高灰、低硫肥煤。由于原煤牌號不同，需要分別對其進行洗選。天宏選煤廠入選原煤的粒度組成、密度組成如表1、表2所示。

由表1可知：各粒級產率較均衡，主導粒級均為3～0.5 mm粒級；各粒級灰分隨粒度減小而降低，說明煤質較軟易碎；己組原煤中<13 mm粒級產率為76.17%，六礦原煤中<13 mm粒級產率為78.07%，二礦原煤中<13 mm粒級產率為66.83%，說明原煤中的細粒物料較多。

表1 天宏選煤廠入選原煤的粒度組成

由表2可知：各入選原煤密度組成均呈現出“兩頭大中間小”的特點 ，也就是說<1.50 g/cm3密度級、>1.80 g/cm3密度級產率較高，1.50～1.80 g/cm3密度級產率較低，這有利于分選；各入選原煤中>1.80 g/cm3密度級產率在42.62%～57.01%之間，灰分在80%左右，說明矸石產率較高，且灰分較高，可通過高密度排矸將其排出。

表2 天宏選煤廠入選原煤的密度組成

依據天宏選煤廠50～0.5 mm粒級原煤浮沉資料繪制的可選性曲線如圖1所示，結合原煤可選性曲線，按照GB/T 16417—2011 《煤炭可選性評定方法》規定，對50～0.5 mm粒級原煤的可選性分別進行評定。

圖1 50～0.5 mm粒級原煤可選性曲線

由圖1可知：對于己組原煤來說，當要求精煤灰分為10%時，精煤理論分選密度為1.47 g/cm3，理論產率為47.75%，扣除沉矸后的δ±0.1含量為34.07%，其可選性為難選。對于六礦原煤而言，當要求精煤灰分為18%時，精煤理論分選密度為1.69 g/cm3，理論產率為48.56%，扣除沉矸后的δ±0.1含量為13.25%，其可選性為中等可選。就二礦原煤來分析，當要求精煤灰分為10%時，精煤理論分選密度為1.80 g/cm3，理論產率為42.98%，扣除輕產物后的δ±0.1含量為13.13%，其可選性為中等可選。

己組原煤的可選性為難選，六礦原煤、二礦原煤的可選性均為中等可選，需要對三種原煤分別進行洗選，考慮到重介分選工藝對可選性差的原煤適應能力較強，所以確定采用重介分選工藝對其進行洗選。

2 工藝設計

天宏選煤廠生產的精煤主要用于冶金和化工，由于焦煤資源的稀缺性，應該合理開發并充分利用這部分資源，在保證洗選產品質量滿足市場要求的前提下，實現企業經濟效益最大化。鑒于入選原煤來源廣、煤質差異大的特點，結合稀缺資源合理開發與充分利用的要求，以及實現經濟效益最大化目標的需要，選擇先進高效、適應性強、靈活方便、回收效率高的分選工藝。

最終確定的原煤洗選原則流程為：原煤以1 mm預先脫泥、50～1 mm粒級由無壓三產品重介質旋流器分選、1～0.25 mm粒級由TBS干擾床分選機分選、0.25～0 mm粒級浮選、浮選精礦加壓過濾機回收；煤泥水以兩段濃縮兩段回收方式處理，一段濃縮機底流采用沉降過濾離心機回收后摻入中煤，一段濃縮機溢流進入二段濃縮機，采用壓濾機回收二段濃縮機底流中的煤泥，煤泥經干燥后作為最終產品，濃縮機溢流作為循環水循環使用。

3 設計特點

(1)工業廣場新舊建筑交替布置，設計與施工難度都較大。天宏選煤廠在原焦化廠工業廣場上建設，需要拆除部分原有建筑。但由于工業廣場內原有的“80爐”擔負著向平頂山市區供應煤氣的任務，為其提供原料的選煤系統和精煤儲煤場及配煤系統需要保留。因此，在工程建設過程中要盡量不影響“80爐”的正常運行，在此情況下，工業廣場新舊建筑交替布置，設計與施工難度都較大。

(2)兩套系統相互獨立運行，互不干涉。根據實際生產需要，主選系統選用了兩臺φ1 400 mm的無壓給料三產品重介質旋流器，主廠房相應的布置了完全相互獨立的兩套系統，每個系統均集原煤分配入選、產品脫水脫介、介質凈化回收、粗細煤泥分選、介質添加于一體，各系統相互獨立運行，互不干涉。

(3)系統煤泥量較少，噸煤單位介耗量較低。TBS干擾床分選機對1～0.25 mm粒級粗煤泥分選效果很好[1]，其可以有效分選傳統浮選粒級內的粗物料，進而減少浮選系統入浮礦漿量，解決浮選尾礦“跑粗”問題，提高浮選效率和精煤產率，降低浮選生產成本；增設TBS干擾床分選機后，脫介篩的篩孔尺寸可以適當放大，而這有助于提高介質回收[2-3]；此外，進入重介系統的煤泥量減少，重介質旋流器的分選效果得到改善，處理能力相應提高。

天宏選煤廠入選原煤牌號多，煤泥量大，己組原煤的煤泥量約為17%，六礦原煤的煤泥量約為21%，二礦原煤的煤泥量約為16%，這些煤泥對洗選系統的正常運行和洗選產品質量的提高有很大的負面影響。基于預先脫泥的無壓三產品重介質旋流器分選工藝的有效分選下限低，生產過程中產生的次生煤泥量少，可有效降低矸石的泥化程度[4]；入選原煤經預先脫泥后，合格介質內的煤泥量得到有效控制，系統分流量減少，重介懸浮液的穩定性提高，有利于分選效率的提升；此外，分流量減少后，磁選機回收效率升高，噸煤單位介耗量較低，可控制在1 kg左右[5-6]。

(4)采用兩段濃縮、兩段回收工藝處理煤泥水，實現清水洗煤。天宏選煤廠采用兩段濃縮、兩段回收工藝對煤泥水進行處理，一段濃縮機底流中的煤泥采用沉降過濾離心機回收，一段濃縮機溢流進入二段濃縮機，二段濃縮機底流中的煤泥采用壓濾機回收。由于該選煤廠的煤泥量大、不易沉降，且粘結性較強，采用兩段濃縮兩段回收工藝不但可以有效解決煤泥不易沉降的問題[7]，而且能夠實現煤泥水的深度澄清，有效解決循環水中的細煤泥污染精煤的問題[8]。

(5)卸煤速度快，自動化程度較高。為滿足企業生產和鐵路調度的要求，在該選煤廠北邊新建兩條受煤線，在每條受煤線上各新建一座翻車機房，并布置兩臺“C”型貫穿式翻車機(一用一備)和一臺重車調車機。每個翻車機房下分別布置兩個容量90 t的緩沖倉，緩沖倉內原煤通過兩臺給煤機運至轉載帶式輸送機上，然后輸送至原煤處理系統。重車調車機可以完成重車的調配和空車的推送，無需絞車作業線。該鐵路來煤系統卸煤速度快，自動化程度較高，系統靈活且可靠，但是單臺翻車機的處理能力略有欠缺。

(6)節能環保方案設計合理，滿足環保要求。天宏選煤廠生產的精煤、中煤、矸石、干燥煤泥均進倉儲存，全部通過鐵路外運，矸石通過汽運通道外運，儲存、轉運過程中污染較小。煤泥水采用兩段濃縮、兩段回收工藝處理，在有效回收全部煤泥的同時，實現了洗水閉路循環和零排放。滾筒干燥機系統布置了兩段除塵設備，第一段采用高效旋風除塵器，回收的煤粉經封閉式排料機卸載到帶式輸送機上；第二段采用二次沖擊式濕式過濾除塵器，除塵器排出的煤泥水自流到煤泥水池內，再由排水泵送至濃縮水池濃縮[9-10]。主廠房采用落地窗設計，采光效果良好，可最大化的節約電能。

4 結語

在對入選原煤煤質特征分析的基礎上，以“設計合理、系統可靠、技術先進、效益優先、節能環保、持續發展”為指導思想，制定天宏選煤廠的選煤方法和洗選工藝。生產實踐表明：該工藝系統布置合理，自動化程度高，尤其注重節能環保設計，不但有助于追求企業經濟效益最大化，而且有利于實現企業的可持續發展。

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Analysis of the design of the large-sized 5.0 Mt/a Tianhong coking coal preparation plant

LIU Qian, TAN Xing-fu

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

Based on analysis of the property and characteristics of the raw coal treated, an appropriate washing scheme is finally selected for the plant. The elaboration is made in the paper with the focus centered on the special features of the washing process designed. In the design of the plant, particular stress is laid on energy conservation and environmental protection, with an aim to pursuing not only optimal economic performance but sustainable development of the enterprise as well.

coking coal washery; coal property; energy conservation and environmental protection

1001-3571(2016)01-0095-03

TD948.1

B

2016-02-15

10.16447/j.cnki.cpt.2016.01.025

劉 謙(1984—)，男，山西省太原市人，工程師，主要從事選煤廠設計工作。

E-mail：liuqian052@126.com Tel：13303904660