寧東礦區(qū)動力煤洗選模式探索研究

艾杰廉

(寧夏煤業(yè)集團有限公司 生產(chǎn)指揮中心，寧夏 銀川 751410)

1 概 況

1.1 研究背景及意義

神華寧夏煤業(yè)集團有限公司選配煤中心共有10個分廠，已形成設(shè)計處理能力85.20 Mt/a。主要洗選工藝采用原煤25 mm分級，塊煤重介質(zhì)淺槽分選，末煤直接銷售(部分選煤廠末煤入洗)。產(chǎn)品主要用于發(fā)電、建材、高爐噴吹、化工、民用等行業(yè)，部分產(chǎn)品用于集團公司內(nèi)部煤化工和煤制油項目。

在煤制油項目滿負荷運行后，精煤需求量大增，精煤保供問題日益突出。無論是采用全級入洗還是外購精煤，均要提高生產(chǎn)成本。因此，如何低成本且高效組織生產(chǎn)意義重大。

1.2 發(fā)展趨勢

動力煤選煤廠具有產(chǎn)品結(jié)構(gòu)多元化、產(chǎn)品市場銷售價格低于焦煤價格等特點，選煤廠應(yīng)根據(jù)原煤特性，用戶對產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)和質(zhì)量要求，結(jié)合建廠規(guī)模及選煤廠實際情況，選擇先進合理、系統(tǒng)穩(wěn)定、適應(yīng)靈活的選煤工藝及設(shè)備。未來動力煤選煤廠將朝著設(shè)備大型化、生產(chǎn)高效化、廠型模塊化等方向發(fā)展。

寧東能源化工基地煤炭需求量占整個集團煤炭板塊銷售結(jié)構(gòu)的47%左右，其需求產(chǎn)品分布于整個寧東礦區(qū)。下一步，為提高企業(yè)競爭力，供煤單位的生產(chǎn)組織必須朝著高效化運行的方向發(fā)展。

1.3 主要研究內(nèi)容

本文主要研究寧東礦區(qū)的幾個主力礦井生產(chǎn)原煤的洗選運行模式，重點從產(chǎn)量、轉(zhuǎn)運成本、人力資源成本等方面進行分析，并在滿足現(xiàn)有需求的情況下，探索低成本加工動力煤的生產(chǎn)運行方式。

2 寧東礦區(qū)動力煤生產(chǎn)現(xiàn)狀

2.1 生產(chǎn)現(xiàn)狀

2.1.1 動力煤礦井及選煤廠簡介

寧東礦區(qū)各礦自北向南呈縱向分布，11個主要動力煤礦井及選煤廠規(guī)劃或設(shè)計處理能力見表1。

其中，清水營煤礦預(yù)計在2021年1月開始試生產(chǎn)。靈新煤礦、棗泉煤礦、羊場灣煤礦、梅花井煤礦、石槽村煤礦、紅柳煤礦、麥垛山煤礦、雙馬煤礦、金鳳煤礦、金家渠煤礦等10個礦井已經(jīng)出煤生產(chǎn)。

目前，清水營選煤廠已進入試生產(chǎn)階段，具備一定生產(chǎn)能力；金鳳選煤廠二期入洗金家渠煤礦原煤，生產(chǎn)系統(tǒng)正在建設(shè)中；其他礦井生產(chǎn)的毛煤分別由各自井口的選煤廠進行篩分后洗選，除紅柳、雙馬和金鳳3個選煤廠具備全級入洗能力外，其他選煤廠均只洗選塊煤，末煤全部銷售。洗選出的塊精煤進入各礦點煤場，按照粒度進行篩分后地銷或窖存。

表1 寧東礦區(qū)動力煤煤礦及選煤廠規(guī)劃處理能力

2.1.2 塊煤生產(chǎn)情況

2018年1—10月礦井及選煤廠生產(chǎn)計劃及生產(chǎn)塊煤率情況見表2。按計劃生產(chǎn)的塊煤率計算，各礦點的塊煤產(chǎn)量合計733.66萬t。

表2 寧東礦區(qū)2018年1—10月主要礦井商品煤及塊煤產(chǎn)量

2.2 塊煤供需簡介

目前煤制油、煤化工用煤需求量大，供給不足，保供壓力大。寧東能源化工基地原料煤每日消耗量為2.1萬t左右，考慮檢修情況，按330 d工作日滿負荷運行，全年原料煤需求量為693萬t。

目前原料煤煤質(zhì)符合寧東能源化工基地要求的煤礦有：羊場灣、棗泉、梅花井、靈新、金鳳、雙馬、金家渠煤礦。按照2018年的生產(chǎn)計劃，全年可供煤化工基地原料煤553.5萬t。如紅柳選煤廠能夠?qū)崿F(xiàn)分裝分運，麥垛山六煤、紅柳二煤分出后也可供煤化工使用，總量全年能夠提供633.7萬t。

目前雙馬選煤廠、金鳳選煤廠全級入洗，其他各選煤廠采取更換篩板以降低塊煤系統(tǒng)下限，來提高精煤產(chǎn)率，保證化工基地精煤量的供應(yīng)。

2.3 存在的問題

(1)末煤全級入洗導(dǎo)致的經(jīng)濟效益損失。2007年神華集團對下屬動力煤選煤廠進行了運行監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)累計的商品煤發(fā)熱量低于原煤。經(jīng)分析其主要原因是：在洗選過程中，煤泥的大量產(chǎn)生(尤其是粉煤入洗)造成洗選煤泥量急劇增加，降低了商品煤發(fā)熱量。如果煤泥增加帶來的商品煤發(fā)熱量降低，超過了排矸量增加帶來的發(fā)熱量提升，則造成洗選后煤炭發(fā)熱量低于原煤發(fā)熱量，則動力煤選煤廠會成為無效動力煤選煤廠。

因?qū)帠|礦區(qū)的煤炭易泥化，洗選的關(guān)鍵環(huán)節(jié)是煤泥水處理，如何減少進入系統(tǒng)的煤泥量是解決寧東礦區(qū)動力煤全級洗選的關(guān)鍵因素。目前紅柳、雙馬、金鳳3個全級入洗選煤廠的末煤洗選工藝為：25 mm以下粒級末煤采用弛張篩(6 mm)進行深度分級，25～6 mm粒級末煤利用有壓兩產(chǎn)品重介旋流器分選，6 mm以下粒級的末煤直接進入產(chǎn)品倉。但實際生產(chǎn)過程中原煤水分不易控制，造成篩分效率下降，煤泥減量化運行不徹底，末煤水洗后部分精煤損失到煤泥中，降低了經(jīng)濟效益。

以紅柳選煤廠為例，1 t末原煤水洗后，精煤產(chǎn)率70%，煤泥產(chǎn)率15%，矸石產(chǎn)率15%。動力末煤發(fā)熱量為18.81 MJ/kg的原煤320元/t，每升(降)4.18 kJ/kg，煤價加(減)0.06元/t。水洗后精煤發(fā)熱量達到22.57 MJ/kg，價格410元/t，每增加4.18 kJ/kg，煤價加0.1元/t；煤泥單價70元/t，矸石排除后不計價。如不計人力、水、電、設(shè)備磨損、排矸等費用，僅從售價上看，18.81 MJ/kg的原煤售價為320元/t，水洗后的精煤價格為410×0.7+70×0.15=297.5(元/t)，從煤價上計算每噸就虧損22.5元。僅按售價，精煤回收率75%是末煤入洗的臨界點，再考慮人力、水、電、設(shè)備磨損、排矸、煤泥泥化等因素，精煤產(chǎn)率臨界點還要提高，因此對煤泥減量化的分級粒度仍需進一步論證，同時如果從經(jīng)濟效益方面考慮，末煤全級入洗系統(tǒng)是否有開啟的價值。

(2)資源調(diào)配不均衡。各礦煤場銷售點的資源調(diào)配不均衡，組織生產(chǎn)占用人力資源較多，人力資源利用率不高。

按照目前的生產(chǎn)量，不全級入洗，只運行塊煤分選系統(tǒng)，提高精煤產(chǎn)率的合理方法就是降低原煤篩分尺寸，將13～25 mm的原煤進入塊煤分選系統(tǒng)，提高塊精煤的產(chǎn)率，事實證明這一措施是可行的，目前部分選煤廠已將原煤分級篩板由25 mm更換為13 mm，精煤產(chǎn)率提高約7%。

3 優(yōu)化探討

3.1 優(yōu)化后的運行模式

因清水營選煤廠能力空置，且離煤制油、煤化工基地較近(直線距離約12 km)，根據(jù)目前生產(chǎn)形勢，提出如下運行模式：

(1)除清水營選煤廠外，其他各選煤廠仍按照只洗選塊煤的模式進行生產(chǎn)，將各自生產(chǎn)的塊精煤全部入產(chǎn)品倉(各選煤廠更換原煤篩篩板尺寸后，塊煤系統(tǒng)生產(chǎn)出的精粒和精末煤裝入塊精煤倉)。

(2)根據(jù)集團動力煤選煤廠煤泥減量化實踐與發(fā)展，紅柳、雙馬、金鳳等全級入洗的選煤廠開展煤泥減量化后再運行，或根據(jù)市場需要，核算成本后決策是否開啟末煤系統(tǒng)入洗末煤。

(3)各礦點產(chǎn)品倉的塊精煤由火車轉(zhuǎn)運到清水營選煤廠進行集中處理。建議將塊精煤分為可供能源化工基地使用煤種和地銷其他煤種兩類。第一類：可供能源化工基地使用的塊精煤，篩分破碎后直接用帶式輸送機轉(zhuǎn)運到能源化工基地，富余量進行就地銷售。第二類：煤質(zhì)不符合能源化工基地要求的塊精煤，將其篩分后按粒度進行塊煤直裝銷售。

(4)各煤場工作量降低后，富余的人力資源由各礦自行調(diào)劑安置，主要配合選煤廠組織礦井外排劣質(zhì)煤和工程煤的回洗工作。

3.2 可行性研究

3.2.1 生產(chǎn)能力及轉(zhuǎn)運量核算

(1)清水營煤礦及選煤廠設(shè)計生產(chǎn)能力10.00 Mt/a，如果選煤廠年篩分733.66萬t塊精煤，則清水營選煤廠的篩分能力有進一步可用性。

(2)塊煤不落地，現(xiàn)各礦點都具有塊煤裝火車系統(tǒng)，如通過鐵路轉(zhuǎn)運塊煤到清水營選煤廠，轉(zhuǎn)運距離路線如圖1所示。

圖1 鐵路調(diào)運距離示意

各礦點塊精煤產(chǎn)量以及距清水營選煤廠的距離見表3。

表3 2018年各礦塊精煤產(chǎn)量及距清水營選煤廠距離

按照2018年計劃年生產(chǎn)塊精煤733.66萬t，如果其他礦點的所有塊精煤轉(zhuǎn)運到清水營選煤廠進行篩分，按照12306顯示的鐵道部貨運價格，煤炭產(chǎn)品5號運價為：每噸0.049 1元/km，預(yù)計全年火車調(diào)運總運費1 666.7萬元，與煤場轉(zhuǎn)運(每年需龐大的煤場費用)相比具有很大優(yōu)勢。

3.2.2 產(chǎn)品供需論證

原煤分級篩板由25 mm更換為13 mm后，精煤產(chǎn)率提高約7%左右，僅靈新、棗泉、羊場灣、梅花井、金鳳、雙馬共6座礦井全年精煤總量達到814.6萬t。從煤炭資源量上看，在雙馬、金鳳選煤廠不開全級入洗系統(tǒng)的情況下，精煤產(chǎn)量仍富余121.6萬t，精煤需求量完全能夠滿足集團公司內(nèi)部煤化工和煤制油項目的用煤需求。

4 效益分析

4.1 經(jīng)濟效益分析

假設(shè)僅僅靈新、棗泉、羊場灣、梅花井、金鳳、雙馬共6座礦井供煤制油化工的精粒煤或限下增加7%產(chǎn)率，則調(diào)運總費用2 162.4萬元。

煤場費用估算：2016年3月，選配煤中心煤場費用較低時，當月煤場費用為447萬元，估算全集團全年煤場費用為447×12=5364(萬元)。僅此一項與調(diào)運費用相比，全年可節(jié)約3 201.6萬元。

4.2 社會效益分析

(1)塊精煤全部集中后，能源化工基地需求的精煤量能夠得到最大量的支持，內(nèi)部決策程序簡化。

(2)各礦點煤場沒有落地塊煤，塊煤分散窖存在的著火風(fēng)險等將得到有效管控。

(3)清水營選煤廠距治安保衛(wèi)總隊很近，塊精煤集中后管理難度降低，工作效率提高，塊煤遭遇偷盜的經(jīng)濟風(fēng)險大幅降低。

(4)塊精煤不再煤場落地，各煤場用于塊煤的鏟車、汽運、轉(zhuǎn)運等費用消失。

(5)各煤場減量后將大幅壓縮各礦煤場用工，降低了人力資源成本。

(6)優(yōu)化結(jié)構(gòu)后完成了精煤保供工作，又實現(xiàn)了低成本高效加工。實現(xiàn)生產(chǎn)高效化，將大大提高集團公司的競爭力。

5 結(jié) 語

煤泥減量化已經(jīng)過論證，寧東礦區(qū)動力煤全級入洗需要進行成本分析，將所有塊精煤調(diào)運到清水營選煤廠集中處理，是具有可行性的。同時需要對清水營選煤廠到寧東能源化工基地12 km帶式輸送機占地進行勘察和規(guī)劃設(shè)計。