塊煤TDS智能干選機在曙光煤礦選煤廠的應用

侯鵬輝

(山西汾西礦業(集團)有限責任公司 曙光煤礦選煤廠，山西 孝義 032300)

1 曙光選煤廠概況

曙光選煤廠是一座現代化礦井型全重介質選煤廠，設計能力為 1.20 Mt/a，實際生產能力為1.50 Mt/a。原煤預處理工藝配有兩套塊煤動篩排矸系統，其中一用一備，分別建于2005年、2008年，選用德國KHD公司4 m2動篩和沈陽天安礦山機械科技有限公司4.6 m2動篩[1]。入選煤種為肥煤，其產品為煉焦用煤。

隨著井下地質條件逐步變差，入洗原煤中矸石含量逐年增加，原煤中小于1.4 kg/L密度級含量由45%降低至30%左右，特別是2014年以來原煤中小于1.4 kg/L密度級含量一直維持在25%左右，最低達10%。由于煤質發生變化，動篩入料中矸石含量由80%左右增加到94%左右[2]，而動篩選后矸石帶煤率為5%左右，導致動篩跳汰機基本上失去分選作用。鑒于煤炭在矸石中損失嚴重，且設備磨損加重，現動篩系統已停用，致使200～40 mm粒級的煤炭不能得到有效分選回收[3]。

為了回收200～40 mm粒級中的煤炭，節約資源，需要改造原煤準備車間的排矸系統。曙光煤礦選煤廠在2015年分別委托兩家設計單位對動篩分選系統進行改造，分別對淺槽分選機和TDS智能干選機兩種方案進行了對比。前者改造方案投資3 515萬元，需新建介質庫、濃縮池、壓濾車間；后者改造方案投資1 098萬元，工藝簡單。經過綜合對比，確定采用TDS智能干選機改造方案解決動篩排矸系統存在的問題。

2 改造前動篩排矸工藝

改造前動篩排矸原則工藝流程為：出井毛煤先經200 mm分級篩篩分，篩上大于200 mm粒級物料進入大塊矸石膠帶，篩下200～0 mm物料再經40 mm分級篩篩分；篩下40～0 mm物料進入原煤場，篩上200～40 mm物料進入動篩分選；動篩選出的矸石進入矸石膠帶，選出的塊煤經破碎后進入原煤場，煤泥水經斗提機、高頻篩脫水后，篩上物料根據灰分情況進入原煤場或矸石，篩下水經掃地泵輸送至主選系統處理。

3 TDS智能干選機工作原理及技術參數

3.1 工作原理

TDS智能干選機的工作原理為：采用智能識別方法，針對不同的煤質特征建立與之相適應的分析模型，通過大數據分析，對煤與矸石進行數字化識別，根據煤質情況確定“打煤”或者“打矸”。打出的煤與矸石分別通過精煤膠帶與矸石膠帶排出[3]。TDS智能干選系統包括給料、識別、執行3大主要系統以及供風、除塵、配電、控制等輔助系統，基本工作原理見圖1[4]。

圖1 TDS智能干選機工作原理示意

3.2 技術參數

TDS智能干選機根據分選粒度可分為300～50 mm、200～40 mm、100～25 mm幾款機型[5]，以帶寬2 000 mm列舉出不同規格的技術參數，見表1。根據實際情況，曙光煤礦選煤廠最終TDS智能干選機選型為TDS20-204，帶寬B=2 000 mm，分選粒級為200～40 mm，處理能力200 t/h[6]。

表1 TDS智能干選機技術參數

4 應用效果

4.1 改造后的系統工藝

曙光煤礦選煤廠應用的TDS智能干選機為雙排大小槍設計，共290個槍，其中大槍96個，小槍194個。分選時，大槍打大塊，以保證擊打出大塊物料，小槍打小塊，以達到較低的帶煤率。

因曙光煤礦出井毛煤水分較大且濕粘，造成40 mm分級篩篩分效率低。由表2即可看出，40 mm分級篩篩上200～40 mm粒級中小于40 mm物料占15.30%。另外，該廠采用的TDS20-204智能干選機分選粒度下限為40 mm，如果粒度小于40 mm，分選精度就會變差[7]。為解決以上問題，加強分級效率，決定在40 mm分級篩前再增加1臺40 mm正弦篩。

表2 分級篩篩上產物粒度分析

將原動篩及其配套設備拆除，安裝TDS智能干選系統。改造后的TDS排矸系統原則工藝流程如圖2所示。出井毛煤經200 mm分級篩篩分，篩上物進入矸石膠帶，篩下200～0 mm物料先經正弦篩進行40 mm分級，正弦篩下小于40 mm物料進入原煤場。篩上200～40 mm物料再經40 mm分級篩篩分，篩下40～0 mm物料進入原煤場，篩上200～40 mm物料進入干選機分選，干選機選出的矸石經另1臺40 mm正弦篩回收細粒后進入矸石膠帶，干選機選出的塊煤經破碎后進入原煤場[8]。

圖2 TDS干選系統原則工藝流程示意

4.2 改造后的運行指標

根據2015年動篩運行時的采樣數據和2018年TDS智能干選機運行以來的采樣數據(采取入料、選后矸石和選后塊煤，分別經過1.8 kg/L密度級浮沉后，小于1.8 kg/L視為煤，大于1.8 kg/L視為矸石)，以矸石帶煤率作為評價分選效果的標準，對比檢測結果見表3。

從表3中可以看出，改造前動篩運行過程中，選后矸石帶煤率4.89%，煤炭損失嚴重。應用TDS智能干選機后，矸石帶煤率0.83%，回收煤炭效果顯著。TDS智能干選機在曙光煤礦選煤廠應用以來，實際運行中矸石帶煤率均保持在1%以內。因干選機選出的煤炭還要再經主系統洗選，為最大限度回收煤炭，要求干選機將夾矸、疑似煤塊全部擊打出，因而造成煤中帶矸率偏高，在10%左右。運行結果表明，排矸系統改造后，TDS智能干選機分選效果較好。

表3 TDS排矸系統與動篩排矸系統分選效果對比

4.3 TDS運行效果

TDS智能干選機調試完成投運后，近6個月帶煤運行無較大故障；生產改為無人值守、有人巡查模式，減少了動篩崗位工，減輕了工人的勞動強度；解決了原動篩車間噪聲大、粉塵大、工人工作環境差的問題。智能干選機運行不需要水，不產生煤泥水，可節省大量水資源，有效解決了煤泥發熱量低、銷售困難和環境污染的難題[9]。

5 經濟效益

從TDS干選機實際生產及試驗數據可知，毛煤中200～40 mm 粒級占全樣約 16%，其中含煤約 6%。經TDS干選機分選后，選后矸石帶煤率按最大值1%，干選系統按1.50 Mt/a測算，因入料含煤量較少，可認為通過干選機回收了5%的煤炭，年回收塊煤1500000×16%×6%×5/6=1.2萬t，根據入洗原煤中精煤(-1.4 kg/L)與中煤(1.4～1.8 kg/L)比例，測算TDS回收的煤炭中精煤9 658 t，中煤2 342 t，產品售價按2018年上半年平均值測算，年可增加銷售收入1 192.19萬元，見表4。

表4 煤炭產品產量及單價

6 結 論

TDS智能干選機在曙光選煤廠應用以來，取得了較好的運行指標：選后矸石帶煤率在1%以內，精煤含矸率在10%左右，分選效果較好；具有較好的經濟效益和社會效益：年可增加銷售收入 1 192.18 萬元，節省人力資源，節約水資源，避免了環境污染[10]。近6個月帶煤運行無較大故障，減輕了工人的勞動強度，解決了原動篩車間工人工作環境差的問題。

實際應用表明，TDS智能干選機分選精度高，處理粒度寬，處理能力大，智能化程度高。在曙光煤礦選煤廠應用以來，生產能力、分選粒度及分選效果都達到了預期要求，有效解決了原動篩排矸系統存在的塊煤分選回收問題，應用效果顯著。