煤泥兩段濃縮兩段回收在龍泉選煤廠的應(yīng)用

陳 輝

(太原煤炭氣化(集團(tuán))有限責(zé)任公司 選煤分公司，山西 太原 030024 )

龍泉選煤廠隸屬于太原煤氣化龍泉能源發(fā)展有限公司，位于山西省中部的婁煩縣境內(nèi)，是設(shè)計(jì)能力為5.00 Mt/a大型煉焦煤選煤廠，由大地工程開發(fā)(集團(tuán))有限公司承建，2014年元月投產(chǎn)。分選工藝為：50～1 mm粒級原煤采用無壓三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器分選；1～0.25 mm粗煤泥采用TBS分選；<0.25 mm細(xì)煤泥采用壓濾機(jī)回收。龍泉選煤廠入選原煤具有以下特點(diǎn)：原煤內(nèi)灰高，密度<1.4 g/cm3的原煤灰分為11%～12%；中煤產(chǎn)率高，在原煤三級浮沉試驗(yàn)中，中煤產(chǎn)率為49%。分選密度為1.39 g/cm3時(shí)，δ±0.1含量>40%，屬于極難選煤；矸石泥化現(xiàn)象嚴(yán)重，長期采用凝聚劑與絮凝劑聯(lián)合使用的混凝煤泥水處理工藝。

1 原有煤泥脫水系統(tǒng)存在問題

龍泉選煤廠實(shí)際中煤產(chǎn)率>60%,中煤銷售收益所占比例大。中煤作為動(dòng)力煤銷售，收到基低位發(fā)熱量是其重要的定價(jià)指標(biāo)，而水分對收到基低位發(fā)熱量有較大影響，水分越高發(fā)熱量越低。因此需要降低中煤水分，提高低位發(fā)熱量，增加綜合經(jīng)濟(jì)效益。龍泉選煤廠的中煤由塊中煤(50～1 mm)、末中煤(1～0.25 mm)、煤泥(<0.25 mm)三部分組成。其中,末中煤由高頻篩脫水，水分為20%，占原煤產(chǎn)率約為10%；煤泥由壓濾機(jī)脫水，水分為23%，占原煤產(chǎn)率約為8%；塊中煤由臥式振動(dòng)離心機(jī)脫水，水分為9%，占原煤產(chǎn)率約為42%；綜合中煤產(chǎn)品水分為12.7%。因此，降低中煤里細(xì)粒級物料水分可以有效降低綜合中煤的水分。

原有煤泥處理系統(tǒng)工藝為：原煤經(jīng)篩縫為1 mm的脫泥篩預(yù)先脫泥，篩下煤泥水與精煤磁尾混合，混合后的煤泥水通過分級旋流器分級，溢流去廠外濃縮機(jī)入料緩沖池，底流進(jìn)TBS分選。TBS精礦通過TBS精礦分級旋流器濃縮后，底流經(jīng)弧形篩、煤泥離心機(jī)脫水后落入精煤皮帶；溢流、弧形篩篩下水和離心液去廠外濃縮機(jī)入料緩沖池。TBS尾礦和中矸磁尾經(jīng)過TBS尾礦分級旋流器濃縮后，底流經(jīng)高頻篩脫水落入中煤皮帶；溢流、高頻篩篩下水去廠外濃縮機(jī)入料緩沖池。濃縮機(jī)入料緩沖池中的煤泥水流入2#濃縮機(jī)及3#濃縮機(jī)，兩臺(tái)濃縮機(jī)底流采用壓濾機(jī)回收，溢流作為循環(huán)水。技改前煤泥分選及脫水系統(tǒng)原則流程如圖1所示。

圖1 技改前煤泥分選及脫水系統(tǒng)原則流程圖

2 煤泥脫水系統(tǒng)技術(shù)改造方案

龍泉選煤廠目前入選原煤為7#煤，原煤泥化嚴(yán)重，致使分選出的末中煤難以通過高頻篩進(jìn)一步降低水分，壓濾機(jī)脫水回收的煤泥水分也無下降空間。龍泉選煤廠在設(shè)計(jì)時(shí)已經(jīng)建有備用濃縮機(jī)和預(yù)留沉降過濾式離心機(jī)安裝位置，煤泥回收可靈活改為兩段濃縮兩段回收工藝，即一段濃縮機(jī)底流由沉降過濾式離心機(jī)脫水回收；溢流進(jìn)入二段濃縮機(jī)，其底流再由壓濾機(jī)回收，溢流作為循環(huán)水使用。這種煤泥聯(lián)合脫水回收工藝是將沉降過濾式離心機(jī)作為細(xì)粒級煤中偏粗部分物料的脫水設(shè)備，發(fā)揮沉降過濾式離心機(jī)產(chǎn)品水分低物料松散、處理能力大的特點(diǎn)[1-2]；更細(xì)粒級煤泥由壓濾機(jī)來處理，實(shí)現(xiàn)洗水閉路循環(huán)，這樣可以在降低細(xì)粒物料水分的同時(shí)減少壓濾機(jī)的作業(yè)量。這種聯(lián)合脫水工藝在唐山國華建設(shè)的選煤廠中有著廣泛的應(yīng)用[3]。

2.1 技術(shù)改造工藝流程

濃縮機(jī)入料緩沖池中的煤泥水進(jìn)入一段1#濃縮機(jī)，一段濃縮機(jī)底流和TBS尾礦分級旋流器底流去截粗振動(dòng)弧形篩(篩孔尺寸為1 mm)，一段濃縮機(jī)溢流進(jìn)入2#和3#濃縮機(jī)；截粗振動(dòng)弧形篩篩上物摻入末中煤產(chǎn)品，篩下煤泥水進(jìn)入沉降過濾式離心機(jī)脫水；二段濃縮機(jī)底流由壓濾機(jī)回收煤泥，溢流作為循環(huán)水使用。壓濾機(jī)的濾液與沉降過濾式離心機(jī)的離心液返回一段濃縮機(jī)。TBS尾礦分級旋流器底流粗顆粒摻入沉降過濾式離心機(jī)入料，可有效降低細(xì)粒級特別是<0.045 mm粒級所占比例，極大改善沉降離心機(jī)脫水效果。技改后煤泥分選及脫水系統(tǒng)原則流程圖如圖2所示。

圖2 技改后煤泥分選及脫水系統(tǒng)原則流程圖

2.2 技術(shù)改造后工藝系統(tǒng)的特點(diǎn)

沉降過濾式離心機(jī)作為一種新型煤泥高效脫水設(shè)備，若要取得良好的使用效果，需要做到設(shè)備與脫水工藝的有機(jī)結(jié)合。根據(jù)設(shè)備入料粒度要求,入料粒度上限應(yīng)控制在1 mm,須配套振動(dòng)弧形篩截粗除雜，防止過濾段篩網(wǎng)破損[4-5]。若入料中<0.045 mm粒級含量超過40%，產(chǎn)品水分和離心液濃度迅速增加，固體產(chǎn)率和脫水效率明顯下降[6-8]。鑒于沉降過濾式離心機(jī)在脫水工藝中的特點(diǎn)，進(jìn)行了分級脫水實(shí)踐，采用沉降過濾式離心機(jī)與壓濾機(jī)的聯(lián)合脫水工藝，必要時(shí)也可進(jìn)行入料摻粗,改善入料粒度組成，以提高沉降過濾式離心機(jī)的脫水效果[9-10]。

該聯(lián)合脫水工藝特點(diǎn)是把沉降過濾式離心機(jī)和壓濾機(jī)各自優(yōu)勢有機(jī)的結(jié)合起來，發(fā)揮沉降過濾式離心機(jī)產(chǎn)品水分低、物料松散、處理能力大的優(yōu)勢；細(xì)粒級煤泥由壓濾機(jī)處理，確保最終固液分離及洗水閉路循環(huán)。相比較壓濾機(jī)單獨(dú)脫水回收煤泥工藝，聯(lián)合脫水工藝實(shí)現(xiàn)了部分偏粗物料松散，改善了中煤產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，有益于產(chǎn)品均質(zhì)化，減少了濾餅結(jié)塊對中煤發(fā)熱量和銷售的影響,深得用戶認(rèn)可[11-12]。

3 改造效果

2017年3月開始系統(tǒng)改造，雙系統(tǒng)各新增一臺(tái)唐山森普礦山裝備有限公司生產(chǎn)的LWZ1400×2000AⅡ型沉降過濾式離心機(jī)，改造后由沉降過濾式離心機(jī)脫水的末中煤水分為15.0%，占原煤產(chǎn)率升至13.5%；中煤泥由壓濾脫水，水分為23%，占原煤產(chǎn)率降至為4.5%；塊中煤水分和產(chǎn)率不變。中煤產(chǎn)品水分為11.40%，相比技改前中煤水分下降1.3%，低位發(fā)熱量Qnet,ar為20.14 MJ/kg，較技改前增加了420 kJ/kg左右，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效果。

4 結(jié)語

煤泥水通過水力分級后，粗細(xì)不同的煤泥水采用兩段濃縮兩段回收的煤泥水處理工藝，選用不同的脫水回收設(shè)備，可經(jīng)濟(jì)合理地實(shí)現(xiàn)煤泥高效回收。選用LWZ型沉降過濾式離心機(jī)與一段濃縮機(jī)配合，實(shí)現(xiàn)了細(xì)粒煤泥水分低且物料松散，摻入混煤易均質(zhì)化，增加低位發(fā)熱量；入料通過適度摻粗，物料脫水效果更佳。另外，壓濾系統(tǒng)處理量的減少，也降低了藥劑消耗，對洗水深度澄清有積極作用。