“TDS+螺旋溜槽”工藝設計與應用

趙 滏

（山西晉煤集團坪上煤業有限公司，山西 晉城 048203）

1 “TDS+螺旋溜槽”設計背景

坪上煤業受地質條件、煤質煤層厚度影響，開采下分層時底板混入的矸石量大，煤層局部含1～2層炭質泥巖夾矸，且井下原煤僅進行簡單的破碎和篩選，原煤80mm經過破碎篩分后進行25、13mm篩分，篩分后直接銷售，產品為80～25mm中塊煤、25～13mm小塊煤、13～0mm末煤。中塊煤經常由于人工排矸效率低，原煤含矸率高，灰分超標，造成銷售價格低，效益差，甚至造成煤質糾紛，影響銷售。因此，對塊原煤進行排矸處理勢在必行。鑒于坪上煤業主井運煤篩選系統現狀，擬對80～25mm塊煤分選采用TDS智能干選機排矸分選，且在中塊倉中安裝螺旋溜槽，以滿足當前的生產情況。

2 “TDS+螺旋溜槽”項目概況

2.1 TDS智能干選機安裝

TDS智能干選機是一種基于X射線識別，采用高壓氣槍執行的新型塊煤分選設備。其基本原理是：采用X射線智能識別方法，針對入選原煤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，最終通過高壓風智能排矸系統將矸石排出。TDS智能干選機主機可分為：布料系統、識別系統、執行系統、除塵系統、散熱系統、電控和REC系統等。TDS智能干選機基本原理圖如圖1所示。

圖1 TDS智能干選機基本原理圖

智能干選機是一種新技術，與傳統選煤方法按密度差異進行分選不同，智能干選是基于X射線識別的分選技術，由于煤的性質、元素差異會造成系統識別的差異，最終通過高靈敏、高可靠執行機構將矸石排出。見圖2。

項目改進方式：在篩分樓22m高處安裝一部801轉載皮帶，用于將振動篩篩分下來的80～25mm塊煤（含矸）運轉到帶式給料機。在篩分樓17m高處安裝1臺帶式給料機及1臺TDS智能干選機（型號為TDS16-082.5，處理能力100t/h，處理粒徑80～25mm，主機外形尺寸為9700×4500×3800mm），主機內含布料器（型號：NN-150，帶寬：1800mm，帶長：13m，帶速：2.5m/s），將其安裝在塊煤倉上，對80～25mm塊煤（含矸）進行分選。

圖2 選出的煤與矸石對比

圖3 篩選系統“TDS+螺旋溜槽”工藝設計示意圖

如3圖所示，井下原煤經過原有2ZXF3061/5型振動篩篩分后，13～0mm末煤經上倉皮帶進入末煤倉，25～13mm小塊煤進入小塊煤倉，而80～25mm中塊煤經新增801轉載皮帶進入帶式給料機，通過TDS16-102.5型智能干選機分選后，中塊煤進入中塊煤倉，矸石進入新增矸倉。

主要創新點：

（1）技術先進。TDS智能干選機是基于射線識別的選煤新技術，采用先進的檢測及執行技術，分選過程不用水，不用介，裝機功率低，生產加工成本低。

（2）綠色選煤。傳統濕法選煤在洗選過程中將產生煤泥，由于煤泥發熱量低，粘結成團難以利用，在無法銷售的情況下往往作為廢棄物外排，既浪費資源又污染環境。而TDS智能干選機不產生煤泥，有效解決了沾濕煤泥難處理的問題，避免了環境污染，真正實現了綠色選煤。

（3）系統簡單，建設周期短。TDS智能干選系統簡單，直接建在現有篩分樓上，不需要新建車間，自開工建設到調試僅僅用時3個月。若采用傳統選煤工藝，由于系統復雜則需要另建廠房，并配套設置濃縮車間，預計工期將不低于6個月。

2.2 中塊倉加裝螺旋溜槽

坪上煤業精塊煤的生產占總量的30%，精煤產品采用方倉（中塊倉高度為17m）儲存，通過汽車外運。由于無煙煤易碎，在裝倉環節容易因撞擊而破碎，因而使入倉后的塊煤合格率下降，直接影響著企業的經濟效益。為了提高塊煤合格率，確保產品質量，在801皮帶轉載處及TDS精煤入料口處安裝新型螺旋溜槽。見圖4。

圖4 中塊倉螺旋溜槽安裝實體圖及技術參數

項目改進方式：

改造前：從建礦到達產以來，中塊倉安裝的是普通直通式溜槽，直上直下式，由于無煙煤易碎，在入倉環節容易因撞擊而破碎，因而使入倉后的塊煤合格率下降，塊率損失嚴重，直接影響著企業的經濟效益。

改造后：該套新型螺旋溜槽是由TDS布料器將精塊煤運至倉口，落到螺旋溜槽的入料段上，按照一定的規律對煤流進行加速，并不斷改變煤流的方向，使煤流能夠以預定的速度平穩進入螺旋溜槽的標準段內，致使煤流在各種力的共同作用下保持平衡，即在運動方向無加速度，基本上以恒定的速度平衡運行，使煤流沿溜槽以勻速螺旋運動滑至倉底，將自由落體運動變為勻速螺旋運動，從而防止塊煤破碎，達到減少破碎的效果。見圖5。

3 效果分析

TDS智能干選機及中塊倉螺旋溜槽的技改投運后最大處理能力為100t/h，物料有效分選粒度為80～25mm。TDS分選后的煤中含矸率不大于3%，落地矸石中帶煤率不大于5%，且安裝使用的新型螺旋溜槽，將徹底解決塊煤合格率下降問題，大大地提升了煤炭塊率，對提高企業經濟效益，減少客戶爭議有著積極的意義。

（1）資金投入

設備及工具租賃費用每年約為160萬元，相關土建及安裝工程費用約為90萬元。

（2）產出效益

坪上煤業銷售中塊煤占每年產量約為27%，分選后中塊煤銷售價噸煤可提高20元，以坪上煤業年產量135萬t計，每年可增收729萬元（1350000×27%×20=7290000元）。

4 推廣應用情況

TDS智能干選系統及新型螺旋溜槽已在坪上煤業正式投用，分離矸石和炭塊效果顯著，且有效地提升了入倉后的煤炭塊率，提高了企業的經濟效益。

圖5 螺旋溜槽安裝示意圖及旋轉方向