東灘煤礦選煤廠原煤準(zhǔn)備系統(tǒng)改造實(shí)踐

索永建，曹?chē)?guó)慶

(1.中煤科工集團(tuán) 北京華宇工程有限公司，河南 平頂山467002；2.國(guó)家能源集團(tuán) 神東煤炭集團(tuán)分公司，陜西 榆林719315)

東灘煤礦選煤廠是與東灘煤礦配套建設(shè)的礦井型選煤廠，1993年12月建成投產(chǎn)[1]；經(jīng)過(guò)后期擴(kuò)能改造后，原煤處理能力達(dá)到7.50 Mt/a。原選煤工藝為：原煤經(jīng)50 mm預(yù)先分級(jí)后，>50 mm粒級(jí)物料采用斜輪重介質(zhì)分選機(jī)分選，50～0 mm粒級(jí)物料采用跳汰機(jī)分選，煤泥水經(jīng)兩段濃縮后，粗煤泥采用離心脫水機(jī)回收，細(xì)煤泥采用壓濾機(jī)回收[2]，實(shí)現(xiàn)洗水一級(jí)閉路循環(huán)。為了滿(mǎn)足選煤生產(chǎn)需要，2008年該選煤廠新增一套處理能力為5.00 Mt/a的無(wú)壓三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器分選系統(tǒng)；2014年根據(jù)集團(tuán)公司統(tǒng)一部署，該選煤廠進(jìn)行了“全入選，全重介，全分選”技術(shù)改造，改造后的選煤工藝趨于完善。入選原煤屬于弱變質(zhì)氣煤，具有低硫、低灰、高發(fā)熱量特點(diǎn)，可生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)動(dòng)力煤和煉焦配煤。主要產(chǎn)品為動(dòng)力煤、精塊煤、混煤等。

該選煤廠原煤準(zhǔn)備系統(tǒng)承擔(dān)著入選原煤預(yù)先分級(jí)和排除大塊矸石的任務(wù)，與礦井原煤生產(chǎn)系統(tǒng)和運(yùn)輸系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)無(wú)縫連接。與原煤洗選系統(tǒng)相比，自投產(chǎn)以來(lái)，原煤準(zhǔn)備系統(tǒng)未曾進(jìn)行過(guò)升級(jí)改造。由于原煤破碎機(jī)破碎效果差，存在人工選矸可靠性差等問(wèn)題，嚴(yán)重影響重介系統(tǒng)的分選效果[3]。因此，該選煤廠急需提高原煤準(zhǔn)備系統(tǒng)機(jī)械化、自動(dòng)化水平，徹底取消手選矸石環(huán)節(jié)，提高工作效率和企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益[4]。

1 存在問(wèn)題

原煤經(jīng)主井提升到地面后進(jìn)行分級(jí)作業(yè)，>260 mm粒級(jí)物料落地，由揀選車(chē)間工人分選出大塊煤和矸石，大塊煤采用人工破碎后由裝載機(jī)運(yùn)輸給103帶式輸送機(jī)，然后進(jìn)入分選系統(tǒng)；<260 mm粒級(jí)物料采用105、106香蕉篩分級(jí)，<50 mm粒級(jí)物料經(jīng)轉(zhuǎn)載運(yùn)輸后進(jìn)原煤倉(cāng)或分選系統(tǒng)；260～50 mm粒級(jí)物料進(jìn)入107、108手選皮帶，由揀選車(chē)間工人選出大塊矸石，然后通過(guò)801帶式輸送機(jī)進(jìn)入矸石倉(cāng)，其他物料進(jìn)入重介系統(tǒng)分選。原煤準(zhǔn)備系統(tǒng)工藝流程如圖1所示。

圖1 原煤準(zhǔn)備系統(tǒng)工藝流程

由于礦井開(kāi)采環(huán)境復(fù)雜，部分毛煤未經(jīng)破碎直接進(jìn)入分選系統(tǒng)，加上原煤破碎機(jī)磨損嚴(yán)重，破碎效果變差，維修、停用時(shí)間增加，導(dǎo)致原煤中的超粒物料得不到有效處理[5]。超粒物料進(jìn)入重介系統(tǒng)后，造成斜輪重介質(zhì)分選機(jī)分選效果差，且處理能力不能滿(mǎn)足生產(chǎn)要求，進(jìn)而影響礦井正常生產(chǎn)[6]。為了保證礦井正常生產(chǎn)，人工選矸不僅不能撤除，有時(shí)還需增加選矸人員數(shù)量。而人工選矸的可靠性差，經(jīng)常出現(xiàn)揀選不及時(shí)的問(wèn)題，致使重介系統(tǒng)不能正常工作，進(jìn)而影響礦井正常生產(chǎn)。

2 改造方案

為了解決原煤準(zhǔn)備系統(tǒng)存在的問(wèn)題，經(jīng)過(guò)多方研究，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，對(duì)原煤準(zhǔn)備系統(tǒng)進(jìn)行改造。根據(jù)廠區(qū)建筑布置，選擇合理位置，新建一座篩分破碎樓，將101、102帶式輸送機(jī)延長(zhǎng)，礦井來(lái)煤經(jīng)101、102帶式輸送機(jī)進(jìn)入新增的1012、1022圓振動(dòng)篩。原煤經(jīng)這兩臺(tái)篩機(jī)處理后，篩上物(>200 mm粒級(jí)物料)進(jìn)入新增的1013、1023破碎機(jī)，被破碎到<200 mm后與篩下物一起運(yùn)至新增的1014、1024帶式輸送機(jī)，再轉(zhuǎn)載給103帶式輸送機(jī)，由其運(yùn)至原煤分級(jí)篩，200～50 mm粒級(jí)物料經(jīng)帶式輸送機(jī)運(yùn)至塊煤斜輪分選系統(tǒng)分選，<50 mm粒級(jí)物料經(jīng)帶式輸送機(jī)運(yùn)至原煤倉(cāng)儲(chǔ)存，進(jìn)行后續(xù)分選處理。改造后的原煤準(zhǔn)備系統(tǒng)工藝流程如圖2所示。

圖2 改造后的原煤準(zhǔn)備系統(tǒng)工藝流程Fig.2 Basic flowsheet of renovated raw coal pretreatment system

3 改造效果

2018年1月，該選煤廠原煤準(zhǔn)備系統(tǒng)改造完成，至今運(yùn)轉(zhuǎn)良好，完全滿(mǎn)足選煤生產(chǎn)要求。在生產(chǎn)系統(tǒng)運(yùn)行正常的情況下，該選煤廠技術(shù)人員對(duì)圓振動(dòng)篩的篩分效果進(jìn)行了多次檢測(cè)，并記錄了檢測(cè)結(jié)果。礦井來(lái)煤的粒度組成見(jiàn)表1，篩上物、篩下物的粒度-灰分曲線如圖3、圖4所示。

圖3 篩上物的粒度-灰分曲線

圖4 篩下物的粒度-灰分曲線

粒級(jí)/mm質(zhì)量/kg產(chǎn)率灰分分級(jí)粒度篩上累計(jì)灰分累計(jì)>20032.504.7288.25200.04.7288.25200～10045.406.5945.23100.011.3163.18100～50109.4015.8936.7650.027.2047.7550～25119.5017.3534.3225.044.5542.5225～2045.006.5330.8220.051.0941.0220～1363.709.2531.7213.060.3439.6013～6119.9017.4126.836.077.7536.746～359.408.6324.963.086.3835.563～154.907.9722.661.094.3534.471～0.525.203.6619.540.598.0133.91<0.513.701.9923.130.0100.0033.70合計(jì)688.60100.0033.70

依據(jù)下列計(jì)算式計(jì)算該篩機(jī)的篩分效率E[7]，

式中:α為入料中小于篩孔尺寸的物料含量；θ為篩上物中小于篩孔尺寸的物料含量；β為篩下物中小于篩孔尺寸的物料含量。

結(jié)合相關(guān)數(shù)據(jù)可計(jì)算出E=99.93%，滿(mǎn)足振動(dòng)篩篩分效率在90%以上的要求，也完全能夠滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)需求。

4 效益分析

(1)年折舊和維護(hù)費(fèi)用計(jì)算(采用年限平均折舊法)[8]。土建工程投資229.96萬(wàn)元，按30 a折舊計(jì)算，年折舊費(fèi)用為7.70萬(wàn)元。機(jī)電設(shè)備安裝及其他費(fèi)用投資769.96萬(wàn)元，按10 a折舊計(jì)算，年折舊費(fèi)用約為77萬(wàn)元。建構(gòu)筑物及設(shè)備年維護(hù)費(fèi)用為10萬(wàn)元。故總的年折舊和維護(hù)費(fèi)用約為94.70萬(wàn)元。

(2)直接運(yùn)行費(fèi)用計(jì)算。新增設(shè)備運(yùn)行負(fù)荷約為682.80 kW，按每年工作330 d、每天工作16 h[9-10]、電價(jià)0.50元/(kW·h)計(jì)算，每年的運(yùn)行費(fèi)用為180.26萬(wàn)元。

(3)增加效益。在對(duì)原煤準(zhǔn)備系統(tǒng)改造后，手工選矸環(huán)節(jié)被取消，可以節(jié)省作業(yè)人員55名。按人均成本6萬(wàn)元/a計(jì)算，每年可以減少人工成本330萬(wàn)元。礦井煤炭提升量約增加5.40 t/h，以2016年全年混煤平均銷(xiāo)售價(jià)格350.02元/t計(jì)算，扣除噸煤成本230元后，每年可以增效339萬(wàn)元。

綜合分析，該選煤廠原煤準(zhǔn)備改造后，每年可以產(chǎn)生395.60萬(wàn)元的經(jīng)濟(jì)效益。

5 結(jié)語(yǔ)

該選煤廠原煤準(zhǔn)備系統(tǒng)改造后，不但原煤中存在超粒的問(wèn)題得到徹底解決，而且生產(chǎn)系統(tǒng)的可靠性提高，節(jié)省了大量人工成本，降低了生產(chǎn)管理難度，并消除了諸如疏通卡堵帶來(lái)的人身和設(shè)備安全隱患。該改造項(xiàng)目的成功運(yùn)行，有力地響應(yīng)了集團(tuán)公司的“以人為本，建設(shè)和諧兗礦，促進(jìn)礦區(qū)和諧發(fā)展”號(hào)召。