選煤廠選煤工藝升級改造及生產能力驗證

羅中緒

（陽泉市燕龕煤炭有限責任公司， 山西 陽泉 045000）

引言

目前，煤炭在我國能源結構中占據主導地位。隨著開采工藝、綜采設備自動化水平的不斷提升，工作面生產能力顯著提升。選煤廠為對煤炭進行分選的場所，原煤從綜采工作面運輸出來以后中間夾雜著部分矸石且煤炭質量不均勻，為了能夠實現不同質量的煤炭應用于不同行業，必須對煤炭進行分選[1]。在上述背景下，提升選煤廠的選煤工藝不僅提升選煤廠的選煤效率，而且可提升選煤質量。本文將重點對選煤廠選煤工藝進行升級改造，并對最終的生產能力進行驗證。

1 選煤工藝現狀分析

對于綜采工作面的煤層而言，隨著煤層埋藏深度的變化其煤炭質量也各不均勻。鑒于某些煤礦的跨度區域較大，煤炭質量相差也較大。本文所研究原煤為己組煤，該類型煤炭的變質程度差異十分明顯，主要分為肥煤、主焦煤和1/3 焦煤。選煤廠當前的選煤工藝主要通過重介質斜輪主再選分選系統、浮選系統，包括有加壓過濾機、真空過濾機、濃縮機等。具體工藝如下：原煤運輸至選煤廠后，通過18 mm、25 mm 的分級篩對其進行分級處理，其中，30～180 mm 直徑大小的塊煤進入重介斜輪主再選分系統；上述分選所得的0.5～18 mm 的末煤二產品通過重介質旋流器進行再次分選；0.5 mm 以下的煤泥通過復選系統進行處理；最后，在加壓過濾機、真空過濾機以及壓濾機等設備的作用下完成最后的選煤工作，最后分選所得的精煤、中煤以及矸石分別運輸至各自的場地后待銷售[2]。

結合多年的生產經驗，當前選煤廠工藝系統在受煤系統、原煤倉、主廠房、粗煤泥車間、粗煤泥分選車間、濃縮車間、帶式輸送機棧橋、矸石倉等均或多或少存在問題，總結如下：

1）當前的老式O 型翻車機的故障率高，導致現場工作人員的勞動強度較大，效率較低。

2）原煤倉的配煤工作主要依靠人工進行控制，控制過程精度不足，整體穩定性較差。

3）主廠房中的刮板輸送機、帶式輸送機、循環水泵的流量問題主要表現為擴產后其運量無法滿足要求。

4）粗煤泥車間中的分級篩設備老化嚴重，其可靠性較低，車間中涉及到的刮板輸送機的運量不能夠滿足擴產后的運輸要求。

5）粗煤泥分選車間的主要問題為所得產品的脫介效果偏差，循環介質的密度變化幅度較大。

6）裝車系統的問題主要表現為落煤嚴重、稱重誤差較大、裝車速度較慢等。

2 選煤廠升級改造的關鍵設計

在對當前選煤廠設備性能和選煤工藝綜合評估的基礎上，本節重點針對性地對選煤廠升級改造中的關鍵環節進行設計[3]。通過對選煤廠的升級改造最終使得各個車間入料、排料的數量和質量滿足要求；使得整個工藝流程中的煤炭、水、分選介質以及分選質量達到平衡狀態。該選煤廠最終產品的平衡狀態如表1 所示。

表1 選煤廠各產品平衡狀態參數

綜合考慮本選煤廠中水量、分選介質以及循環介質的整體平衡狀態，要求循環水的消耗量應為2 822.78 m3/h，清水總的消耗量為199.68 m3/h，介質總消耗量為0.08 m3/h。

2.1 選煤工藝流程結構設計

擬定選煤工藝流程改造后的流程如下：原煤準備→分選流程（塊煤主再選流程、末煤分選系統、粗煤泥分級流程、浮選流程）→介質回收流程→煤泥水處理流程。

上述各個流程中具體改造的關鍵環節如下：

1）在粗煤泥分選流程中增加粗煤泥干擾床分選系統；

2）在塊煤主再選流程中將塊煤分選的下限值改造為16 mm，控制末煤二產品旋流器中的煤炭的量，最終降低煤炭中的矸石的比例，從而提升分選后產品的質量；

3）針對塊煤再選流程中分選能力不足的問題，將再選斜輪分選機更換為重介淺槽分選機。

2.2 選煤工藝設備的選型

針對當前選煤廠設備無法保證達到擴產后的生產要求，需對大部分設備結合擴產后的生產能力和改造程度重新進行選型設計[4]。選煤工藝升級改造后配置的關鍵選煤設備重新選型后的結果如表2 所示。

表2 選煤廠重新選型設計的關鍵設備的參數

以塊煤系統流程為例，改造后的工藝流程如圖1所示。

圖1 塊煤系統改造后的工藝流程

3 升級改造生產能力與效果驗證

選煤廠在原選煤工藝下生產，其對原煤本身的灰分要求較高，若灰分不滿足要求會導致最終產品的質量不達標[5]。同時，在實際選煤過程中原選煤設備的故障率較高，導致選煤廠的生產效率降低，而且設備維護的成本和周期較長；其次，原選煤工藝下所得產品質量的波動較大。

總的來講，對選煤廠工藝及相關設備進行升級改造后在很大程度上解決了原選煤工藝落后、設備穩定差以及關鍵環節工藝不完善的問題，從根本上解決了選煤工藝對原煤灰分要求較高的問題，為生產高質量精煤、降低生產成本和提高產率奠定了扎實的基礎。

從選煤廠的生產能力來講，原選煤工藝和設備對應的生產能力為18 036 t，經升級改造后生產能力可達30 303 t。也就是說，經升級改造后選煤廠的生產能力增加了40%，對應各項的消耗降低了35%左右，最高可達50%。

4 結論

選煤廠為對原煤進行分選的場所，經過分選后可對煤炭質量進行分類，進而將其適配于不同的行業。針對傳統選煤廠生產能力不足、當前選煤工藝和選煤設備不足以滿足擴產后生產能力的問題，本文重點對選煤廠工藝和設備進行升級改造，并總結如下。

1）主要改造內容如下：在粗煤泥分選流程中增加粗煤泥干擾床分選系統；在塊煤主再選流程中將塊煤分選的下限值改造為16 mm，控制末煤二產品旋流器中煤炭的量，最終降低煤炭中矸石的比例，從而提升分選后產品的質量。

2）對選煤廠選煤工藝和設備升級改造后，選煤廠生產能力提升了40%，生產成本最高可降低50%，平均降低35%。

3）針對塊煤再選流程中分選能力不足的問題，將再選斜輪分選機更換為重介淺槽分選機。