動力煤選煤廠產品結構升級改造研究

鄭繼洪

(中煤科工集團 北京華宇工程有限公司，河南 平頂山 467000)

耿村選煤廠隸屬于河南能源化工集團義煤公司，位于河南省澠池縣，為大型礦井型選煤廠，設計處理能力為4.50 Mt/a。選煤廠于2009年開始分兩期進行改造，一期改造工程于2010年完成，生產工藝為：240～50 mm采用動篩排矸，煤泥濃縮+壓濾回收，小于50 mm末煤不洗直接作為電煤銷售；二期工程于2017年改造完成，改造后實現小于50 mm原煤重介分選。主要工藝為：原煤經8 mm分級，50～8 mm原煤采用無壓三產品重介旋流器分選，選后精煤、中煤合并成為混煤，經25 mm分級后，25～8 mm混煤摻入不入選的小于8 mm末原煤中，作為電煤銷售，50～25 mm塊精煤單獨銷售。粗煤泥采用分級旋流器+煤泥離心機回收；細煤泥兩段濃縮，一段底流經弧形篩+煤泥離心機回收后摻入混煤，一段溢流進入二段濃縮后，底流采用壓濾回收，改造后工藝流程見圖1。

1 選煤廠存在的主要問題

目前，選煤廠主要生產塊煤(25～50 mm，化工用煤，可出可不出)和混煤(25～0 mm，發熱量Qnet.ar為20.08 MJ/kg，硫分St，d≤0.4%，供電廠)。由于選煤廠現有產品結構以動力煤為主，工藝靈活性差，若組織生產化工煤，則需要增加三產品重介旋流器二段排矸量，導致精煤產率很低，現有工藝調控方法有限。

另外，現有重介主洗系統為2套φ1350/950無壓入料三產品重介旋流器(單臺處理能力為400 t/h)，為了多出化工煤產品，需要實現小于50 mm原煤全入洗，屆時重介系統入洗量最大可達到1 100 t/h，因此，現有主洗旋流器處理能力嚴重不足。

2 改造必要性

2.1 增加產品靈活性，提高企業競爭力

根據收集到的商品煤價格信息，義馬地區電煤價格季節性波動較大[1-2]，而化工煤價格全年相對穩定，因此，選煤廠應根據市場需求，提供多元化的產品結構才能更好地適應市場波動。

針對目前耿村選煤廠存在的主要問題，結合當前煤炭形勢及相關產業政策，在兼顧現有動力煤市場的同時，拓展化工煤市場，優化選煤廠產品結構，提高產品附加值，實現產品結構的合理化、多元化、效益化，解決產品結構單一、過度依賴電煤市場的情況，提高企業綜合經濟效益[3-5]。

2.2 企業可持續發展的需要

浩吉鐵路開通后對義煤公司電煤市場將形成較大沖擊，加上疆電、甘電、青電特高壓向河南省輸電，同時河南省要求省內電廠入爐煤標準的提高[6-9]。這些因素將影響義煤公司長焰煤的銷售價格和數量，特別是造成18.83 MJ/kg以下低發熱量動力煤將失去市場，嚴重制約義煤公司的長遠發展。而長焰煤具有成漿性好，流動性好的特點，經洗選加工提高發熱量后，可以作為優質的化工用煤。因此，相較于日漸萎縮的電煤市場，化工煤市場需求穩定，而且價格波動較小，拓展化工煤市場將有利于義煤公司的可持續發展。

基于以上原因，耿村選煤廠決定對現有脫粉工藝進行改造，實現原煤全部入洗。同時，將現有混煤產品中的中煤單獨排出，降低精煤灰分、提高精煤發熱量[10-11]，在兼顧動力煤的同時，生產部分化工煤。

3 工程設計方案

3.1 工藝流程

目前，耿村選煤廠中煤與精煤合并作為混煤，灰分過高，發熱量不能滿足化工煤指標要求。因此，中煤必須單獨排出，即在現有工藝基礎上對混煤脫介系統進行改造，增加中煤單獨脫水、脫介系統，不出塊煤，矸石脫介、脫水系統保持不變，粗煤泥回收及細煤泥濃縮、壓濾工藝仍保持現有工藝不變。

改造后工藝為：大于50 mm原煤由動篩排矸，50～0.5 mm采用無壓三產品重介旋流器分選，選后精煤、中煤及矸石分別經過脫介、脫水后，精煤作為化工煤產品，中煤作為動力煤產品，矸石排至矸石山，1～0.25 mm粗煤泥采用弧形篩+煤泥離心機回收后摻入中煤；小于0.25 mm細煤泥采用快開式隔膜壓濾機回收。改造后重介分選系統工藝流程見圖2。

圖2 本次改造后重介分選系統工藝流程

3.2 車間布置

將脫粉入洗改為全入洗，現有2臺φ1350/950無壓三產品重介旋流器的處理能力不足，需要升級為2臺φ1500/1100無壓三產品重介旋流器。同時，為實現單出中煤產品，需增加2套中煤脫水、脫介系統，因此，改造有以下2個方案進行對比。

方案一：擴建重介車間，內部新增2臺φ1500/1100無壓三產品重介旋流器及2套中煤脫水、脫介系統。

方案二：將現有重介車間內2臺φ1350/950無壓三產品重介旋流器均更換為φ1500/1100，在擴建重介車間內布置2套中煤脫水、脫介系統。

通過表1中經濟技術對比可知，方案一總投資雖略高于方案二，但生產化工煤與動力煤的工藝切換更方便，且施工過程不影響現有生產，因此，改造車間布置采用方案一更為有利。

表1 經濟技術對比

4 改造后經濟效益分析

4.1 成本估算

根據項目運行期間輔助材料、電力、維修費、折舊費、利息支出等幾個方面成本估算，編制出單位成本表，詳見表2。從表中可以看出，計算期內新增年平均成本及費用952.85萬元，噸煤單位成本增加2.12元。

表2 單位成本

4.2 營業收入估算

通過計算機模擬計算原工藝與工藝改造后的產品平衡表，見表3及表4。

表3 原工藝最終產品平衡

表4 工藝改造后最終產品平衡

商品煤價說明：以發熱量每0.418 MJ/kg(約100 kcal) 進行煤價增減，小于14.64 MJ/kg為7.8元/t、14.64～16.74 MJ/kg為8.44元/t、大于16.74 MJ/kg為8.90元/t。發熱量大于16.74 MJ/kg精煤，做電煤為500元/t，做化工用煤為550元/t。發熱量12.97 MJ/kg中煤按180元/t估算，煤泥70元/t，噸煤成本估算為22元。

根據以上商品煤價及改造前后產品結構進行計算，改造前營業收入為119 170.35 萬元/a，改造后營業收入為120 632.74 萬元/a，改造后新增營業收入1 462.40 萬元/a。

根據上述成本及新增營業收入測算，投資回收期約為6.77 a。

5 結 語

隨著社會能源需求的不斷變化，選煤廠產品結構也面臨著較多的挑戰。以耿村選煤廠為例，著重對其改造內容進行技術分析，涵蓋了選煤廠現狀、存在的主要問題、工程設計方案以及改造后經濟效益分析等幾個方面，改造有利于選煤廠產品結構優化與產品質量升級，促進企業可持續發展。