納林河二號選煤廠工藝設計特點分析

齊小豆，包永紅，趙樂田

(1.陜西煤化選煤技術有限公司，陜西 西安 710100；2.中煤西安設計工程有限責任公司，陜西 西安 710054；3.烏審旗蒙大礦業有限責任公司，內蒙古 鄂爾多斯 017399)

納林河二號選煤廠為納林河二號礦井的配套項目，位于鄂爾多斯市烏審旗納林河鎮，隸屬于烏審旗蒙大礦業有限責任公司，設計能力為8.0 Mt/a，屬特大型礦井型動力煤選煤廠。200～13 mm粒級塊煤采用淺槽重介分選，13～0 mm粒級末原煤先進行6(3)mm脫粉再入選，13～1.5 mm粒級有壓兩產品重介質旋流器分選，1.5～0.25 mm粒級螺旋分選機分選，煤泥采用加壓過濾機和壓濾機聯合回收流程。設備選擇大型先進設備，廠房階梯型布置、系統分區清晰、中間轉載環節少、煤流簡潔、順暢，便于生產管理。目前選煤廠已建成投產，運行效果好，給企業帶來較高的經濟收益[1-2]。該廠的建設對同類型選煤廠的設計與建設具有一定的借鑒[3-6]。

1 煤質特征

納林河二號礦井采煤方法為綜合機械化開采方法，主采3-1煤層，該煤層結構簡單，一般不含夾矸。選煤廠工藝設計煤質資料依據現場提供的《納林河選煤廠篩分浮沉試驗報告表》，所取煤樣為生產原煤，具有較強的代表性。

1.1 原煤篩分試驗

原煤篩分試驗結果見表1。

表1 原煤篩分試驗結果Table 1 Raw coal screen analysis %

由表1可知：

(1)>50 mm粒級的灰分為30.07%，遠高于原煤灰分19.75%，說明塊煤中含有較多的矸石，可以通過塊煤洗選加工，實現排矸降灰，優化產品煤質。

(2)50～0.5 mm粒級組成比較均勻，各粒級占比在10%～18%之間；隨著粒度級的減小，各粒級灰分逐漸減小，這也說明矸石大部分存在于塊煤中。

(3)原生煤泥的灰分為22.85%,比原煤灰分高約3.10%,說明煤質具有一定的泥化傾向，在工藝設計及設備選型中應給予重視。

1.2 浮沉試驗

200～13、13～0.5 mm粒級的原煤浮沉試驗結果見表2。

由表2可知：

(1)浮沉組成均呈“兩頭大，中間小”的分布規律，中間產物較少，分選難度不大。

(2)<1.4 g/cm3密度級的含量較高，200～13 mm粒級塊煤為63.01%，灰分為4.92%；13～0.5 mm粒級末煤為77.60%，灰分為4.58%，說明理論上可獲得優質的低灰精煤，且回收率高。

(3)>1.8 g/cm3密度級產率較高，200～13 mm粒級為21.67%，灰分為75.83%；13～0.5 mm為10.88%，灰分為79.87%，說明矸石純度較高。

表2 200～13、13～0.5 mm粒級原煤浮沉試驗結果Table 2 Float-and-sink analysis data of the 200～13 and 13～0.5 mm raw coal %

2 產品結構

結合地勘報告，納林河二號礦井原煤以不黏煤為主，長焰煤及弱黏煤次之，具有低灰分、低水分、中高揮發分、中高硫分、高熱值-特高熱值、高熱穩定性、較低-中等軟化溫度灰、無黏結性-弱黏結性等特點。納林河二號選煤廠產品煤主要作為電力、化工和工業動力用煤，其中電力和工業動力用煤主要供周圍各電廠使用，化工用煤供中煤遠興能源蒙大工業園區和博大實地化工使用。選煤廠產品結構如下：

洗精煤(<50 mm)：Ad<10.50%，Mt<11%，Qnet,ar>25.94 MJ/kg。

混煤：Ad<14%，Mt<14%，Qnet,ar>23.43 MJ/kg。

洗精煤產品可以不破碎，分級成200～80、80～30、30～13 mm三種粒級產品地銷。

3 工藝選擇

經過綜合比選各工藝，納林河二號選煤廠最終采用200～13 mm粒級塊煤淺槽重介分選，13～0 mm粒級末原煤先6(3)mm脫粉再入選，13～1.5 mm粒級有壓兩產品重介質旋流器分選,1.5～0.25 mm粒級螺旋分選機分選,煤泥采用加壓過濾機和壓濾機聯合回收工藝。該廠工藝原則流程如圖1所示。

3.1 原煤準備系統

300～0 mm粒級的原煤進入選前準備作業，準備分級的粒度為200 mm及13 mm，>200 mm粒級破碎后與200～13 mm粒級篩上物混合，200～13 mm粒級塊煤進入塊煤洗選系統，也可以破碎至50 mm以下作為旁路原煤產品。<13 mm粒級末煤進入末煤洗選系統6 mm脫粉后，13～6 mm粒級末煤進行洗選。

3.2 主選系統

(1)塊煤洗選系統：進入主選系統的200～13 mm粒級塊原煤先進行φ3 mm脫泥，脫除的<3 mm粒級末煤直接進入煤泥水處理系統；脫泥后的塊煤進行淺槽重介分選；分選出的精煤經脫介脫水后既可破碎到<50mm粒級以下的可能性，也可分級成200～80 mm粒級洗大塊、80～30 mm 粒級洗中塊、30～13 mm 粒級洗小塊。

(2)末煤洗選系統：進入末煤洗選系統的13～6 mm粒級末原煤先進行φ1.5 mm脫泥，脫除的<1.5 mm粒級末煤直接進入粗煤泥分選系統中；脫泥后的末煤進行有壓兩產品旋流器重介分選；分選出的精煤脫介脫水后作為最終末精煤產品。分選出的末矸石產品與淺槽重介分選的塊矸石摻混后作為最終矸石產品。

3.3 粗煤泥分選系統

粗煤泥分選部分的入料來自末煤分選系統煤泥桶，<1.5 mm粒級脫泥后的篩下水進入煤泥桶，煤泥經泵打入水力旋流器分級，底流由物料分配箱自流入螺旋分選機實現分選，精煤經分級旋流器、弧形篩脫水后，進入煤泥離心機最終脫水后成為最終精煤的一部分；分級旋流器底流也可以不經過螺旋分選機分選，直接進入弧形篩、離心機脫水后作為最終產品。尾礦經過分級旋流器、高頻篩脫水回收后最為最終矸石產品，分級旋流器溢流、弧形篩及高頻篩篩下水進入濃縮機。

在此，介質系統及煤泥水系統不再贅述。

4 設備選型

根據工藝原則流程和煤質資料進行生產過程數質量計算，通過流程計算結果，依據GB 50359—2005《煤炭洗選工程設計規范》選取不同生產的不均衡系數，計算后得出設備選型臺數[7-10]。主要工藝設備選型見表3。

表3 主要工藝設備選型

5 地面工藝布置

煤流的走向為：礦井原煤經帶式輸送機運至兩個φ30 m的原煤倉內，原煤倉總容量為6萬t，原煤經倉下帶式輸送機運至準備車間，在準備車間進行篩分破碎處理后的塊、末原煤分別由兩條帶式輸送機運至主廠房，塊煤進行洗選加工后運至產品倉，末煤與洗選后的洗末煤及煤泥混合后也運至產品倉，產品倉為4個φ30 m的圓筒倉，總容量為10萬t，其中兩個為<13 mm粒級末煤倉，一個為塊精煤倉，一個為<50 mm粒級化工用洗精煤倉。倉下設兩條(帶寬為2 000 mm)帶式輸送機運至產品倉轉載點，通過火車裝車站裝車外運，也可以通過帶式輸送機運至蒙大化工園區。另外，產品煤也考慮了地銷的可能性，塊精煤也可以不破碎，由帶式輸送機運至塊煤地銷倉，在倉上設分級或者通過倉上的轉載帶式輸送機運至產品倉中。塊煤地銷倉為3個φ12 m的圓筒倉，分別儲存200～80 mm粒級洗大塊、80～30 mm粒級洗中塊及30～13 mm粒級洗小塊精煤，同時設1個φ12 m的圓筒倉儲存矸石。

6 設計特點

(1)市場分析透徹，產品結構合理。納林河二號選煤廠產品煤主要作為電力、化工和工業動力用煤，其中電力和工業動力用煤主要供周圍各電廠使用，化工用煤供中煤遠興能源蒙大工業園區和博大實地化工使用。

設計考慮了單獨的化工用煤銷售及產品煤鐵路外運銷售通道，另外還設計了地銷分級塊煤的可能性[11]。

(2)工藝設備選型先進、可靠、高效，經濟合理。各設備選型以技術先進、可靠、高效，經濟合理，滿足工藝要求為原則[12-15]，采用了獨特的三段式過濾工藝的空氣式穿流壓濾機，保證煤泥濾餅吹干有效，濾餅水分穩定在20%左右，比快開式壓濾機濾餅水分降低了8%～10%。

(3)工藝總平面布置緊湊，占地面積小。工藝總平面結合地形地貌、工程地址及氣候風向等，土石方工程量小，地基處理費用低，生產及生活環境優；中間轉載環節少，煤流簡潔、順暢；布置緊湊，占地面積小，并為后期發展留有適當余地。

(4)充分體現了節能、環保的設計理念。設計盡量利用地形，減少物料提升高度和中轉環節來降低能耗；在煤泥水處理系統中，利用加壓過濾機和隔膜壓濾機回收煤泥，實現煤泥廠內回收、洗水閉路循環；煤泥與螺旋矸石摻混后供低熱值電廠，矸石考慮綜合利用；原煤和產品采用封閉儲存，保證堆存過程的環保性。

7 結語

納林河二號選煤廠煤質資料采用合理，選煤工藝可靠，設備選型先進，工藝布置靈活。自投產以來，塊煤系統噸原煤介耗穩定在0.6 kg/t左右，末煤系統噸原煤介耗穩定在1.05 kg/t左右，產品煤硫分降低到了1.5%以下，矸石灰分在75%以上，其余各項指標均滿足設計要求，并達到國內先進水平，取得了良好的經濟效益和社會效益。該廠在蒙陜地區脫粉入選工藝的試行者，在煤炭市場下行及國家環保要求的日益嚴格的環境下，通過脫粉降低入選下限、減少產品煤硫分，對提高產品的競爭力和煤質適應性取得了成功的嘗試，穩定了產品煤煤質，確保化工用戶，并且增加了市場競爭力。在該地區后續選煤廠設計中，可考慮降低淺槽重介入選下限，并預留末煤洗選的可能性。