永定莊選煤廠煤泥系統優化設計研究

靖吉東

(晉能控股煤業集團大地選煤公司 永定莊選煤廠，山西 大同 037003)

永定莊選煤廠設計能力210萬t/a，屬大型模塊化動力煤選煤廠，根據環保要求，實現一級閉路循環。煤泥系統一直是選煤廠生產過程中的重點、難點。由于原設計的工藝系統存在一定的缺陷，使得實際生產運行過程中，藥劑消耗量較多商品煤質量影響較大，在處理相關事故時，影響系統運行時間較長。為了降低生產能耗，增加煤泥系統運行效率，通過對煤泥各分系統缺陷進行分析，采用最低成本進行了優化改進，使改造后的煤泥系統能夠滿足生產需求，符合清潔礦山發展理念。

1 煤泥系統優化設計

1) 小循環系統改造。選煤廠系統在出現“跑粗”情況時，濃縮機阻力升高，板框壓濾機濾布磨損加劇，上料管路容易堵塞，進而造成整個生產系統停滯，影響正常生產，所以需要啟動小循環系統，對濃縮池中的粗顆粒物料進行處理。原設計是將濃縮池中的煤泥打到302原煤脫泥篩上，使煤泥全部重新進入煤泥系統，進行一次再分級。但是在開啟小循環系統時，無法再進行原煤洗選，因為大量煤泥水進入302脫泥篩后，篩上的原煤遭到沖擊，無法鋪設均勻，脫泥效果變差，大量煤泥進入介質系統，造成分選密度紊亂，無法正常洗選，同時濃縮池的煤泥重新進入系統，系統的煤泥量驟然增大，濃縮池的阻力升高，也無法再正常運行。所以在處理“跑粗”時，原小循環系統啟動影響正常帶煤時間。原小循環系統流程示意,見圖1.

圖1 原小循環系統流程示意

通過對選煤廠工藝系統進行梳理，系統中的327高頻振動篩是處理煤泥中粗顆粒的最佳設備。327高頻振動篩篩縫0.375 mm，在系統中是0.5～1.5 mm粒度級的粗矸脫水設備，其下料溜槽為Y形，溜槽上安裝有液壓閘板，脫水后的產品根據產品質量調節，既可以進入342精煤膠帶，也可以進入343矸石膠帶。所以，將小循環系統的管路設計進行修改，經濃縮池底流煤泥打到327高頻振動篩篩上進行處理，>0.375 mm粒度級的粗顆粒脫水后，直接進入產品膠帶，<0.375 mm粒度級的細顆粒進入煤泥水系統。此時大量的粗顆粒排出系統，不會影響煤泥系統的正常運行。改造后的工藝流程,見圖2.

圖2 改造后小循環系統流程示意

2) 煤泥下料溜槽改造。壓濾車間處理煤泥的主要設備是板框壓濾機，該設備的工作特點是煤泥產品水分高、濾餅較大。目前市場上無煤泥濾餅破碎機，脫水后的煤泥濾餅直接掉在下方的刮板機中，通過落差將濾餅摔碎，達到對煤泥破碎的目的。由于濾餅較大，落入刮板機的煤泥顆粒較大，造成煤泥在精煤產品中的配比不均勻，影響精煤產品化驗指標。對板框下料溜槽進行改造，在溜槽中部焊接高強度長條形鋼板，提高煤泥濾餅粉碎程度，強化煤泥在精煤產品均勻混合。改造前、后煤泥產品粒度對比,見表1.通過對比可以看出，改造前大于25 mm的顆粒度約占一半以上，而改造下料溜槽結構后，雖然還存在大于25 mm的顆粒，但占比降低為15%左右。通過低成本的改造達到目前的效果，符合改造宗旨。

表1 煤泥下料溜槽改造前后煤泥產品粒度對比

3) 濃縮池入料管路出口設計改造。濃縮機入料管為單向出口，見圖3.煤泥水利用重力勢能自流到濃縮池穩流桶中，在穩流桶中形成旋渦，旋渦旋轉做圓周運動。旋渦中心處速度最大，壓強最小，受力最小；旋渦周圍速度小，壓強最大。旋渦的中心形成上升流，旋渦邊緣形成下降流，將造成煤泥絮團沉降效果差，增加了煤泥沉降難度，絮凝劑消耗也大大增多。

圖3 改造前濃縮池入料管路出口示意

更改煤泥水進入濃縮池的出口設計，將出口改造成Y形，利用水流雙向對沖，降低沖擊力，防止煤泥水在穩流桶中形成旋渦，使煤泥沉降環境更加緩和，煤泥沉降難度降低，通過物理沉降后，再進行絮凝劑化學沉降，最大程度地降低絮凝劑的消耗量，見圖4。

圖4 改造后濃縮池入料管路出口示意

改造前后的絮凝劑消耗對比，見表2。可以看出，改造后的絮凝劑消耗量降低了50%以上，優化效果明顯。

表2 改造前后的絮凝劑消耗對比

2 運行效果

小循環系統改造完成后，處理濃縮池“跑粗”事故時，大部分粗顆粒物料進入產品膠帶排出，商品煤指標無明顯變化，濃縮池的澄清層維持在1.8 m以上，系統正常運行不停車，取得了良好的效果。通過對板框下料溜槽的改造，煤泥的破碎粒度明顯降低，煤泥產品中>25 mm粒度級的物料產率降低為15.0%，使煤泥在精煤產品中混合更均勻。改造完成后，穩流箱中物料運行平穩，旋渦消除，通過統計，絮凝劑消耗大幅降低，6月～9月藥劑洗煤單耗為7.1 g/t，經濟效益得到保證。

3 結 語

永定莊選煤廠對煤泥系統的優化改造，操作簡單有效，可降低事故率。通過現場檢驗并成功應用，為其他選煤廠的擴能改造提供了示范作用，在一些小型化動力選煤廠或普通選煤廠都可優化安裝，確保設備運行的連續性，提高有效帶煤時間，保證選煤廠正常生產。通過研究形成以下結論：

1) 針對原工藝中脫泥篩上原煤無法鋪設均勻導致脫泥效果變差的問題，通過改造小循環系統管路，將經濃縮池底流煤泥打到327高頻振動篩篩上進行處理，>0.375 mm粒度級的粗顆粒脫水后，直接進入產品膠帶，<0.375 mm粒度級的細顆粒進入煤泥水系統，系統的分離效率和穩定性都得到提升；

2) 板框壓濾機形成煤泥濾餅落入刮板機的煤泥顆粒不均勻，影響精煤產品化驗指標，通過對板框下料溜槽改造，在溜槽中部焊接高強度長條形鋼板，提高煤泥濾餅粉碎程度，保證了煤泥濾餅落入刮板機的煤泥顆粒均勻；

3) 將原來煤泥水進入濃縮池的出口改造成Y形，利用水流雙向對沖，防止煤泥水在穩流桶中形成旋渦，降低煤泥沉降難度，進而降低絮凝劑消耗量。