潘三選煤廠煤泥水處理系統(tǒng)的優(yōu)化實踐

周宏強(qiáng)，宗 召

(淮南礦業(yè)集團(tuán)潘三選煤廠，安徽 淮南 232096)

淮南礦業(yè)集團(tuán)潘三選煤廠為20世紀(jì)90年代初投產(chǎn)的礦井型動力煤選煤廠，原設(shè)計能力3.0 Mt/a，工藝流程：大于18 mm塊煤采用重介質(zhì)斜輪分選，末煤直接上倉銷售，煤泥水濃縮后壓濾回收[1]。新世紀(jì)初，國家工業(yè)發(fā)展迅速，煤炭等能源需求量加大，為順應(yīng)市場要求，該廠進(jìn)行了擴(kuò)能改造，新增塊煤淺槽和末煤重介質(zhì)旋流器系統(tǒng)，改造后處理能力達(dá)到5.0 Mt/a，工藝流程：大于13 mm塊煤采用淺槽分選，小于13 mm末煤采用有壓兩產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器分選[2]。2018年中央型潘集選煤廠建成投產(chǎn)后，潘三礦作為潘集煉焦煤廠的入選原料煤供應(yīng)點之一，為了減少不必要的浪費和降低洗選成本，潘三廠洗選工藝流程進(jìn)行了調(diào)整，調(diào)整后的工藝為：停開末煤系統(tǒng)，大于13 mm塊煤淺槽排矸、破碎后摻入篩末煤。隨著市場變化和洗選工藝流程的改變，煤泥水系統(tǒng)作為選煤廠煤炭洗選過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，也相應(yīng)經(jīng)歷了幾次優(yōu)化改造。

1 第一次優(yōu)化改造

1.1 設(shè)計之初煤泥水流程

2002年擴(kuò)能改造前只有塊煤煤泥水處理系統(tǒng)(末煤不入洗)[3]，改造后新增了末煤煤泥水處理系統(tǒng)，新增1臺NJG-30型高效濃縮機(jī)(615)，煤泥水處理系統(tǒng)工藝流程如圖1所示。

圖1 設(shè)計煤泥水系統(tǒng)工藝流程

從圖1可以看出，塊煤系統(tǒng)細(xì)煤泥水經(jīng)601濃縮機(jī)(φ18 m)濃縮后，底流又打到末煤經(jīng)水力旋流器分級+高頻篩再次回收，然后回到615濃縮機(jī)。

該生產(chǎn)工藝存在以下問題：

(1)分析該廠2005年煤質(zhì)資料，原煤篩分0.5～0 mm粒級產(chǎn)率為14.90%，而實際生產(chǎn)中小于0.5 mm煤泥產(chǎn)率高達(dá)19%。分析原因601底流增大了420旋流器組的入料量和入料濃度，加劇了煤粒的粉碎和泥化，增加了煤泥量。

(2)延長了細(xì)粒在煤泥水中的循環(huán)時間，增加了循環(huán)量，不利于615濃縮機(jī)中煤泥顆粒的沉降，使一些細(xì)粒、極細(xì)粒溢流回到循環(huán)水中，增大循環(huán)水濃度，嚴(yán)重惡化了濃縮機(jī)的沉降效果。

(3)601濃縮機(jī)未發(fā)揮應(yīng)有的作用，實際上全系統(tǒng)的細(xì)煤泥最終都由615濃縮機(jī)處理，增加了設(shè)備負(fù)荷[3]。

1.2 煤泥水系統(tǒng)優(yōu)化改造

改造后，601和602(φ18 m)2臺濃縮機(jī)并聯(lián)使用，采用一段濃縮+篩網(wǎng)沉降離心機(jī)回收、二段濃縮+壓濾機(jī)回收聯(lián)合工藝流程[4]，改造后細(xì)煤泥水處理系統(tǒng)工藝流程如圖2所示。

圖2 改造后細(xì)煤泥水系統(tǒng)工藝流程

改造后，一方面簡化了工藝流程，減少了煤泥在系統(tǒng)中的循環(huán)時間，降低了次生煤泥量[5]；另一方面，充分發(fā)揮了601、602濃縮機(jī)的濃縮效果，改善了循環(huán)水水質(zhì)。但隨著使用時間的延長，在生產(chǎn)中也暴露出以下問題。

(1)601、602濃縮機(jī)同時使用，出現(xiàn)事故后無備用濃縮池。

(2)601濃縮機(jī)煤泥量較之前增加，607、608底流泵管路細(xì)，存在底流泵無法上料的情況。

(3)篩網(wǎng)沉降離心機(jī)設(shè)計處理能力為65 t/h，以每天工作16 h計，日處理煤泥量1 040 t。煤泥產(chǎn)率19%，則每天的末煤入洗量約為1040÷19%=5 474 t，末煤系統(tǒng)帶煤量342 t/h，低于額定處理量，制約了該廠原煤洗選降灰能力，影響了商品煤質(zhì)量的提高。

2 第二次優(yōu)化改造

基于生產(chǎn)中出現(xiàn)的上述問題，該廠在2008年對煤泥水系統(tǒng)進(jìn)行第二次優(yōu)化改造，將塊末煤系統(tǒng)的煤泥水分系統(tǒng)處理。塊煤系統(tǒng)產(chǎn)生的煤泥水在塊煤車間采用弧形篩截粗+高頻篩脫水工藝回收粗煤泥[6]，細(xì)煤泥水采用一段濃縮+二段濃縮+壓濾回收工藝；末煤系統(tǒng)產(chǎn)生的煤泥水由末煤廠房水力旋流器組分級濃縮，底流高頻篩脫水處理，細(xì)煤泥水采用一段濃縮+壓濾回收工藝。調(diào)整優(yōu)化后的煤泥回收工藝流程如圖3所示。

圖3 進(jìn)一步優(yōu)化后煤泥回收工藝流程

調(diào)整后，使用601和615 2臺濃縮機(jī)，602和630作為事故備用濃縮機(jī)，生產(chǎn)系統(tǒng)更加穩(wěn)定；甩掉了篩網(wǎng)沉降離心機(jī)，解除了末煤小時處理量的瓶頸限制，原煤入洗比例進(jìn)一步提高，商品煤的發(fā)熱量突破20.08 MJ/kg，創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

2010年該廠又新增了塊煤系統(tǒng)煤泥水去末煤系統(tǒng)處理管路，如圖3所示。塊煤車間尾礦桶內(nèi)物料經(jīng)泵打到405脫泥篩上(篩縫尺寸0.75 mm)。從表1可以看出，其中有接近90%的物料可以從篩上進(jìn)入有壓兩產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器得到有效分選，從而使得商品煤質(zhì)量進(jìn)一步提高。同時增加了塊煤系統(tǒng)煤泥水的處理方式，使塊、末煤系統(tǒng)通過尾煤水處理聯(lián)系到一起，增加了整個系統(tǒng)的聯(lián)動性和靈活性，并保留了原有系統(tǒng)的相對獨立性，使系統(tǒng)應(yīng)對突發(fā)事故的能力大大加強(qiáng)。

表1 塊煤系統(tǒng)煤泥粒度組成

3 第三次優(yōu)化改造

3.1 煤泥水系統(tǒng)優(yōu)化簡化

2019年潘三廠開始向潘集選煤廠發(fā)運煉焦原料煤，為了降低洗選加工成本，單開塊煤系統(tǒng)，煤泥量也大幅減少，2020年全年煤泥量約為入選原煤的2%，為進(jìn)一步節(jié)約材料費，降低電耗，該廠對煤泥水處理系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化簡化。利用原有設(shè)備通過安裝閘閥和調(diào)整管路實現(xiàn)單開塊煤系統(tǒng)時，產(chǎn)生的細(xì)煤泥水能夠直接進(jìn)入615濃縮機(jī)處理，停開601高架濃縮機(jī)，實現(xiàn)煤泥水一段濃縮+壓濾工藝，615濃縮池循環(huán)水供塊煤廠房生產(chǎn)用水，實現(xiàn)洗水閉路循環(huán)。

優(yōu)化簡化后的煤泥水處理工藝流程見圖4。

圖4 優(yōu)化簡化后的煤泥水處理工藝流程

3.2 經(jīng)濟(jì)效益分析

(2)停開601濃縮機(jī)(功率5.5 kW)和607、608底流泵(功率30 kW)，全年工作340 d，按601濃縮機(jī)每天開機(jī)18 h，607、608底流泵每天開機(jī)3 h計，年節(jié)約電費(5.5×18+30×3)×340×0.76=4.88(萬元)。

綜上，加上節(jié)省的設(shè)備配件等維修費用，每年可節(jié)約成本費用20萬余元。

3.3 簡化后的不足之處

615循環(huán)水池內(nèi)循環(huán)水原給末煤系統(tǒng)篩子噴水等供水，現(xiàn)經(jīng)過管路改造，實現(xiàn)用681循環(huán)水泵給塊煤系統(tǒng)生產(chǎn)供水。681循環(huán)水泵型號為200ZJ-I-A60，流量735 m3/h，揚(yáng)程54 m，轉(zhuǎn)速980 r/min，配用電機(jī)功率185 kW。

塊煤車間3臺篩子噴水和301機(jī)頭沖水流量600 m3/h，幾何揚(yáng)程21 m，輸送距離77 m，彎頭15個，三通3個，閘閥10個，壓水管管徑300 mm，要求篩子噴水壓力不小于0.2 MPa。

當(dāng)量長度L1=77+15×9+3×30+10×3=332(m)。

計算管路總揚(yáng)程H：揚(yáng)程富裕系數(shù)a取1.1，管路摩擦損失系數(shù)f取0.0158[9]。

21+20.4)=51(m)

經(jīng)計算，681循環(huán)水泵各項參數(shù)均大于實際運行參數(shù)，現(xiàn)采用節(jié)流調(diào)節(jié)方式控制流量，管路磨損大且經(jīng)濟(jì)性較差，可采用變頻調(diào)節(jié)方式，適當(dāng)降低轉(zhuǎn)速，提高使用經(jīng)濟(jì)性[10]。

4 結(jié) 語

煤泥水處理環(huán)節(jié)做為選煤廠生產(chǎn)過程的重中之重，必須給與高度重視，隨著市場和洗選工藝流程的改變，煤泥水處理系統(tǒng)也要適時的作出調(diào)整，使其不斷優(yōu)化完善，從而達(dá)到選煤廠經(jīng)濟(jì)效益的最大化。