TDS 24-305智能干選機在靈新選煤廠的應用實踐

曹君杰，劉令云，侯寶宏

(1.安徽理工大學 材料科學與工程學院，安徽 淮南 232001；2.國能集團寧夏煤業集團有限責任公司選配煤中心 靈新選煤廠，寧夏 寧東 750411)

靈新選煤廠位于寧夏回族自治區靈武市，是一座隸屬于國家能源集團寧夏煤業集團公司選配煤中心的礦井型動力煤選煤廠。該選煤廠始建于1996年，原設計能力為2.40 Mt/a，經過多次改造后，生產能力增至3.60 Mt/a[1]。原來的選煤工藝為：>120 mm粒級塊原煤手選，150～40 mm粒級塊煤采用跳汰機排矸，<40 mm粒級末煤不洗選。主要產品有>50 mm粒級塊精煤、50～40 mm粒級精煤、<40 mm粒級末精煤；其中，>50 mm粒級塊精煤作為民用燃料，50～40 mm精煤作為化工原料和燃料，<40 mm粒級末精煤主要作為火力發電廠發電原料。

該選煤廠原來選用單段跳汰機對塊煤進行分選，矸石帶煤率不穩定，精煤損失嚴重，矸石帶煤率在4%～6%之間[2]。此外，跳汰機操作參數均由人工控制，自動化程度、全員效率較低。生產過程中洗水系統無法實現洗水閉路循環，大量煤泥水外排，不但浪費大量水資源，而且不能滿足環保要求[3-4]。為此，2017年11月該選煤廠采用TDS24-305智能干選機代替跳汰機，對塊煤進行分選。

1 存在問題

該選煤廠原塊煤分選系統原則流程為：120～40 mm粒級塊煤通過301帶式輸送機輸送至主選車間，經跳汰機分選后產出精煤和矸石；矸石經304、305兩臺斗式提升機轉載至220刮板輸送機，落地后裝車外運；精煤經306脫水篩脫水后進入307刮板輸送機，經刮板輸送機轉載和308分級篩分級后裝車銷售；306脫水篩的篩下水進入401濃縮機，濃縮機底流外排至煤泥晾干場，其被晾干后單獨銷售。原塊煤分選系統原則流程如圖1所示。

圖1 原塊煤分選系統原則流程

在實際生產過程中，該選煤廠存在以下問題：

(1)跳汰機選用單段跳汰機，跳汰機的篩板篩孔為13 mm，塊煤進入跳汰機后在吸啜作用下，<13 mm粒級末煤透篩進入矸石系統；加之跳汰司機控制水平存在差異，導致矸石帶煤指標不穩定，矸石帶煤率在4%～6%之間，精煤損失嚴重。

(2)跳汰生產一般根據產品指標調整入料量、風閥周期等參數，但該選煤廠這些參數均通過人工控制，自動化程度較低，導致全員效率較低。

(3)煤泥水處理設備一直處于停運狀態，煤泥水采用底流大排放方式，導致無法實現洗水閉路循環。煤泥水濃縮后由底流泵打到室外沉淀池沉淀、晾曬，煤泥晾干后回收。大量煤泥水外排，造成水資源大量浪費，且不滿足環保要求。

2 TDS24-305智能干選機

2.1 結構組成

TDS24-305智能干選機主要由給料系統、布料膠帶、識別裝置、電磁閥執行機構、供風系統、除塵裝置、配電系統、控制系統等組成[5]，如圖2所示。

該機給料系統采用一臺2436型振動篩，振動篩溜槽與布料膠帶之間布置有梳齒和擋簾，目的是使塊煤排列均勻；布料膠帶上安裝有變頻調速器，可在0～50 Hz之間調整，膠帶最高速度為2.70 m/s；識別裝置由X射線發射裝置和線陣接受裝置組成；電磁閥執行裝置由大小兩排高頻電磁閥組成，電磁閥最大頻率約為20次/s；除塵裝置主要由風機、除塵管道、空氣濾芯等組成[6]。

圖2 TDS24-305智能干選機工作原理示意圖

2.2 工作原理

在TDS智能干選機運行時，物料(含有塊煤、矸石等)通過布料篩均勻排列在布料膠帶上；塊煤和矸石經過X射線識別裝置時，采用智能識別方法，針對不同煤質特征建立與之相適應的分析模型，并通過大數據分析對煤與矸石進行數字化識別；物料通過分選室時執行機構分析識別結果，開啟對應的高頻電磁閥，通過噴吹識別出其中的矸石；在高壓風作用下，矸石運動軌跡發生變化，最終進入矸石溜槽[7-8]；該機除塵裝置采用負壓原理，對運行時分選室高壓風產生的粉塵進行收集。

2.3 技術參數

TDS24-305智能干選機的主要技術參數如下：

布料膠帶功率/kW

30

帶寬/m

2.40

帶速/(m·s-1)

2.00～2.70

處理能力/(t·h-1)

220～240

分選粒級/mm

40～200

運行風壓/MPa

0.65～0.80

外形尺寸/(mm×mm×mm)

12 000×4 300×3 900

2.4 技術特點

TDS24-305智能干選機具有以下技術特點：

(1)容易實現智能控制，故障可以自動檢測，設備智能化水平高。

(2)設備占地面積小，工藝系統簡單；無需清水和其他介質，不會產生煤泥，也沒有煤泥水處理環節。

(3)適用于>25 mm粒級塊煤的分選，煤帶矸石率和矸石帶煤率都較低，均在1%～3%之間。

(4)適用于缺水地區煤炭、褐煤的分選，或井下和露天礦塊煤排矸，有效分選上限達到300 mm，分選下限已突破至15 mm[9]。

3 改造后的塊煤生產系統原則流程

改造后的塊煤生產系統原則流程如圖3所示。改造后，在原煤準備車間準備好的200～40 mm粒級塊煤經301帶式輸送機運至主廠房后，采用302振動篩(用于布料)處理；篩上物采用TDS智能干選機分選，TDS精煤進入307刮板輸送機，TDS矸石經304帶式輸送機轉載給213帶式輸送機，并由其將矸石運到主廠房外；篩下物進入502帶式輸送機，再對其進行必要的處理。此外，精煤溜槽和矸石溜槽為雙向可切換溜槽，在原煤矸石含量超過60%時，可一鍵切換為“打煤”工藝，由吹矸石轉為吹煤。

圖3 改造后的塊煤生產系統原則流程

4 應用效果

4.1 生產效果

2018年1月TDS24-305智能干選機安裝成功，通過一段時間的調試后，生產系統運行正常，生產指標趨于穩定。在TDS24-305智能干選機運行正常時，對其物料進行取樣化驗，計算出矸石帶煤率，并將其與跳汰機的矸石帶煤率指標進行對比[10]。通過兩種分選機的矸石帶煤率(表1)可以看出：采用跳汰機分選時，月均矸石帶煤率比較穩定，但指標相對較高；采用TDS24-305智能干選機分選時，月均矸石帶煤率明顯降低。

表1 跳汰機和TDS智能干選機的矸石帶煤率

通過TDS24-305智能干選機的精煤帶矸率數據(表2)可以看出：精煤帶矸率穩定在2%左右，50～40 mm粒級精煤中的矸石含量相對較高。

表2 TDS智能干選機的精煤帶矸率

4.2 經濟效益

(1)在正常生產時，TDS24-305智能干選機系統比跳汰機系統的總能耗低148 kW·h，按照目前的生產能力3.60 Mt/a、TDS24-305智能干選機每天運行16 h、每年運行330 d計算，預計每年可節約電能781 440 kW·h，電價按照0.46元/(kW·h)計算，預計每年可節約電費35.95萬元。

(2) 采用跳汰機分選塊煤時，需要大量水作為介質，除礦井復用水外，每月還需約2 500 m3清水。采用TDS24-305智能干選機分選塊煤時無需清水，按照每噸清水采購價格4.80元計算，在TDS24-305智能干選機運行后，預計每年可節約水費約14.40萬元。

(3) 按照2017年的原煤產量3.67 Mt、矸石產量15.24萬t計算，在TDS24-305智能干選機運行后，預計每年可多回收精煤4 100 t；精煤銷售價格按照480元/t計算，預計每年可增加銷售收入196.78萬元。

(4) 跳汰機分選塊煤時會產生次生煤泥，而TDS24-305智能干選機不會產生次生煤泥，除矸石外全部作為產品。2017年跳汰機系統的煤泥含量為1.07%，產量約為3.20萬t，按照精煤與煤泥的銷售差價300元/t計算，預計每年可創收960萬元。

此外，靈新選煤廠的全員效率得到提高。該選煤廠處理能力為3.60 Mt/a，>40 mm粒級塊煤的占比為19.50%，即其產量為0.702 Mt/a。原來跳汰機系統每班需要3人，每天共需12人參加生產，全員效率為177.27 t/(工·日)；現在每班只需要1人，每天共需4人參加生產，全員效率為531.82 t/(工·日)，可見全員效率大幅提高。同時，TDS24-305智能干選機無需水，也不產生煤泥，不再向室外煤泥沉淀池排放煤泥水，在減少企業水資源使用量的同時，避免了對環境造成污染。

5 結語

為了解決塊煤生產系統存在的問題，靈新選煤廠采用TDS24-305智能干選機代替跳汰機，對200～40 mm粒級塊煤進行分選。在TDS24-305智能干選機運行后，生產系統連續而穩定，產品指標持續穩定。根據現場使用情況來看，TDS24-305智能干選機能夠創造可觀的經濟效益，并帶來一定的環境效益，同時全員效率得到大幅提升。