黃玉川礦井洗煤廠工藝設(shè)計(jì)淺析

·技術(shù)經(jīng)驗(yàn)·

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黃玉川礦井洗煤廠工藝設(shè)計(jì)淺析

譚興富，孔鵬

(中國(guó)煤炭科工集團(tuán) 北京華宇工程有限公司，河南平頂山467002)

摘要介紹了黃玉川煤礦4`#與煤層的煤質(zhì)特征，分析了原煤的可選性，結(jié)合市場(chǎng)需求情況，確定了以火力發(fā)電用煤為主的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)；從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)角度綜合考慮，制定了塊煤淺槽+末煤無(wú)壓三產(chǎn)品重介旋流器+煤泥壓濾回收的洗選工藝，這種工藝具有洗選系統(tǒng)先進(jìn)、生產(chǎn)方式靈活性強(qiáng)、設(shè)備可靠、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)豐富的特點(diǎn)。黃玉川礦井洗煤廠自投產(chǎn)以來(lái)，生產(chǎn)狀況良好，商品煤產(chǎn)率高,各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

關(guān)鍵詞動(dòng)力煤；煤質(zhì)；特征；市場(chǎng)需求；選煤工藝

收稿日期：2015-01-13

作者簡(jiǎn)介：譚興富(1984—)，男，四川射洪人，2007年畢業(yè)于黑龍江科技學(xué)院，工程師，主要從事選煤廠設(shè)計(jì)工作

中圖分類號(hào)：TD928

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1672-0652(2015)03-0007-04

AbstractIntroduces the coal quality properties of 4`# and 6`# upper coal seam in Huangyuchuan coal mine and analyzes raw coal washability. Defines the product structure which is sold to the coal-burning generating plant in order to adapt to the market. The preparation process is set out from technique and economy，the final preparation process includes lump coal shallow slot, dense medium cyclone for fine coal non-pressure three-product and chamber pressure filter for coal slime. The process has the characteristics of advanced systems, flexible production methods, reliable equipment and a variety of product structures. Since the Huangyuchuan coal preparation plant has been put into operation, production has been smoothed, and the yield of commercial coal is high, all economic and technologic indexes for production and construction are in accord with design requirements.

黃玉川礦井選煤廠隸屬于神華億利能源有限責(zé)任公司，為黃玉川礦井配套洗煤廠,設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力10.00 Mt/a，選煤廠位于神華準(zhǔn)能公司哈爾烏蘇露天煤礦儲(chǔ)煤場(chǎng)與鐵路裝車環(huán)線之間，2011年開工建設(shè)，2012年建成投產(chǎn)[1]。

1原煤煤質(zhì)特征與市場(chǎng)需求

1.1粒度特性

按照國(guó)標(biāo)GB/T477-2008對(duì)原煤進(jìn)行篩分試驗(yàn)，并依據(jù)統(tǒng)計(jì)得到的礦井毛煤灰分對(duì)篩分資料校正，校正后作為設(shè)計(jì)的篩分資料。校正后的原煤篩分試驗(yàn)結(jié)果表見表1.

4#原煤+13 mm產(chǎn)率為46.22%，粗粒級(jí)含量較多，說明機(jī)械強(qiáng)度較高；各粒級(jí)灰分隨粒度減小而降低，有波動(dòng)現(xiàn)象?；曳肿罡叩牧＜?jí)為+100 mm級(jí)，灰分為57.59%；灰分最低的粒級(jí)為1.5～0.5 mm級(jí)，灰分為30.55%，+3 mm粒級(jí)灰分均較高，說明在+3 mm各粒級(jí)中混入矸石較多。原生煤泥含量為7.57%，說明該礦區(qū)煤較硬，不易粉碎；原生煤泥灰分為33.09%，較原煤灰分明顯偏低，說明矸石可能泥化不明顯，但需泥化試驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證。

表1原煤篩分試驗(yàn)結(jié)果表

1.2密度特性

按照國(guó)標(biāo)GB/T 478-1987《煤炭浮沉試驗(yàn)方法》和GB/T 16417-2011《煤炭可選性評(píng)定方法》對(duì)原煤進(jìn)行浮沉試驗(yàn)，依據(jù)篩分試驗(yàn)數(shù)據(jù)校正浮沉實(shí)驗(yàn)結(jié)果，校正后的試驗(yàn)結(jié)果作為最終繪制可選性曲線的材料，最終得到圖1，2，3，4.

圖1　4 #煤+25 mm粒級(jí)可選性曲線圖

圖2　4 #煤25～0.5 mm粒級(jí)可選性曲線圖

圖 煤+25 mm粒級(jí)可選性曲線圖

圖 煤25～0.5 mm粒級(jí)可選性曲線圖

從圖1，2可以看出，λ曲線比較陡峭，說明煤炭中有機(jī)質(zhì)可燃體與矸石礦物微細(xì)而致密地結(jié)合，低密度級(jí)含量少，中、高密度級(jí)含量高，通過分選排矸能降灰，提高產(chǎn)品發(fā)熱量；但生產(chǎn)低灰精煤時(shí)可選性為極難選，精煤產(chǎn)率較低，經(jīng)濟(jì)效益差。25～0.5 mm粒級(jí)可選性曲線中λ曲線較+25 mm粒級(jí)可選性曲線中平緩，25～0.5 mm粒級(jí)有機(jī)質(zhì)可燃體與矸石礦物解離較好，可選性增強(qiáng)[2]。

從圖3，4可以看出，λ曲線上段較陡峭，低密度級(jí)含量高，灰分低且質(zhì)地均勻，下段位置較低且平緩，說明矸石含量少且純。25～0.5 mm粒級(jí)可選性曲線這種趨勢(shì)更明顯，從圖4來(lái)看，分選密度為1.3～1.4 kg/L時(shí)，+25 mm粒級(jí)塊精煤產(chǎn)率低，25～0.5 mm粒級(jí)末精煤產(chǎn)率相對(duì)較高且能生產(chǎn)低灰精煤[2]。

1.3市場(chǎng)需求與產(chǎn)品結(jié)構(gòu)

黃玉川礦井煤的牌號(hào)為長(zhǎng)焰煤，屬中灰分(21.48%)、高揮發(fā)分(37%)、低硫分(0.76%)、低磷、一級(jí)含砷、特低氯煤，中高熱值煤，二氧化碳反應(yīng)性較差，抗碎強(qiáng)度高，是良好的民用及動(dòng)力用煤。黃玉川煤礦選煤廠產(chǎn)品主要用于火力發(fā)電，用戶為東部沿海電廠、海外用戶以及周圍電廠。因此，針對(duì)市場(chǎng)需求，設(shè)計(jì)制定以下主要商品結(jié)構(gòu)：

1) 優(yōu)質(zhì)動(dòng)力煤：粒度50～0 mm，Qnet.ar>20.083～22.175 MJ/kg，供東部沿海電廠或出口。

2) 一般動(dòng)力煤：粒度50～0 mm，Qnet.ar≥18.828～20.083 MJ/kg，供區(qū)內(nèi)電廠。

3) 矸石：外排至矸石堆放場(chǎng)，與哈爾烏素選煤廠矸石一起儲(chǔ)存以便日后綜合利用。

4) 煤泥：既可以摻入產(chǎn)品，也可以落地晾干后地銷，供區(qū)內(nèi)電廠。

選煤廠還需具備先進(jìn)配煤技術(shù)，以應(yīng)對(duì)市場(chǎng)變化和客戶要求，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品發(fā)熱量(Qnet.ar)在18.828～22.175 MJ/kg的“無(wú)級(jí)調(diào)灰”功能。

2選煤工藝的制定

結(jié)合煤質(zhì)特征以及市場(chǎng)需求，確定采用工藝為：200～25(50) mm級(jí)塊煤入重介淺槽分選，-25(50) mm級(jí)末煤部分脫粉(或全部入洗)無(wú)壓三產(chǎn)品重介旋流器分選工藝，0.5～0 mm煤泥采用沉降過濾式離心機(jī)、壓濾機(jī)聯(lián)合回收?？紤]到原煤波動(dòng)的問題，為了提高塊末煤系統(tǒng)的適應(yīng)性，要求洗選系統(tǒng)能夠具備全部入洗的能力。末煤考慮全部入洗或6(8)mm部分脫粉入洗，脫粉量按照入旋流器量的25%考慮，末煤系統(tǒng)可以不開車或部分末煤系統(tǒng)開車，每套系統(tǒng)相對(duì)獨(dú)立，生產(chǎn)方式靈活。黃玉川礦井選煤廠生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)圖見圖5.

圖5　黃玉川礦井選煤廠生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)圖

3工藝設(shè)計(jì)特點(diǎn)

3.1末煤系統(tǒng)采用選前干法脫粉工藝

黃玉川礦井選煤廠末煤分選系統(tǒng)在入重介旋流器前經(jīng)過3臺(tái)分級(jí)篩6(8) mm干法脫粉，能避免粉煤進(jìn)入洗選系統(tǒng)后系統(tǒng)中產(chǎn)生次生煤泥，減少分選系統(tǒng)中的總煤泥量，提高了分選精度和分選效率；細(xì)煤泥的減少降低了產(chǎn)品脫水的難度，避免動(dòng)力煤產(chǎn)品摻配后的質(zhì)量波動(dòng)；脫粉后入選粒級(jí)范圍變窄，減少分選中的錯(cuò)配現(xiàn)象，提高分選設(shè)備的分選精度；脫粉后系統(tǒng)入洗量較少，可適當(dāng)減少基建、設(shè)備的投資，減輕煤泥水系統(tǒng)的負(fù)荷，降低生產(chǎn)成本[3-6]。

3.2塊煤系統(tǒng)采用選前脫泥工藝

塊煤在入淺槽分選機(jī)分選前采用3 mm直線振動(dòng)篩脫泥，減少可進(jìn)入塊煤介質(zhì)系統(tǒng)的煤泥量，一方面提高了分選精度和分選效率；另一方面重介系統(tǒng)煤泥量減少，分流量減少，降低了介耗[7]。

3.3塊、末煤系統(tǒng)介質(zhì)回收系統(tǒng)獨(dú)立

塊、末煤煤質(zhì)不同，分選密度也不同，塊煤系統(tǒng)中磁選尾礦中粗煤泥與塊煤脫泥篩下物經(jīng)過分級(jí)脫水后摻入末原煤，可直接經(jīng)過脫粉篩篩分作為產(chǎn)品，也可進(jìn)入末煤系統(tǒng)分選；末煤系統(tǒng)中磁選尾礦經(jīng)過分級(jí)脫水后摻入末中煤產(chǎn)品。

3.4兩段濃縮兩段回收工藝

濃縮旋流器溢流、煤泥脫水篩篩下水及高頻篩篩下水等均進(jìn)入一段濃縮機(jī)處理，底流去沉降過濾式離心機(jī)處理，離心脫水液與一段濃縮機(jī)溢流自流入二段濃縮機(jī)處理；二段濃縮機(jī)底流轉(zhuǎn)至壓濾機(jī)，溢流返回主廠房循環(huán)使用。為改善煤泥水在濃縮機(jī)中的沉降性能，設(shè)有有機(jī)和無(wú)機(jī)兩種藥劑全自動(dòng)加藥系統(tǒng)，并具有煤泥水濃度自動(dòng)檢測(cè)功能。4座濃縮池布置可根據(jù)實(shí)際洗水濃度情況，實(shí)現(xiàn)單獨(dú)、串聯(lián)或并聯(lián)同時(shí)使用。采用兩段濃縮兩段回收工藝能保證煤泥場(chǎng)內(nèi)回收、洗水閉路循環(huán)和清水洗煤[8]。

3.5設(shè)備選型合理、自動(dòng)化程度高

設(shè)備選型時(shí)要求設(shè)備具有技術(shù)先進(jìn)、高效低耗、可靠性強(qiáng)、大型化的特點(diǎn)，主要關(guān)鍵機(jī)械、電氣設(shè)備選擇國(guó)內(nèi)外大型高效設(shè)備，其余采用國(guó)內(nèi)知名廠家的先進(jìn)可靠設(shè)備；減少備品備件的種類，以利設(shè)備的維修；設(shè)備選型時(shí)，在保證設(shè)備性能的前提下，盡量做到同類設(shè)備采用一種規(guī)格或盡量減少不同規(guī)格品種的數(shù)量；為保證選煤廠自動(dòng)化水平，實(shí)現(xiàn)在線自動(dòng)檢測(cè)和監(jiān)控，減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度，設(shè)計(jì)中合理設(shè)置皮帶秤、灰分儀、采樣機(jī)。

3.6生產(chǎn)方式靈活、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)豐富

4選煤廠生產(chǎn)數(shù)據(jù)

黃玉川礦井選煤廠2013年7月15日完成了帶煤調(diào)試工作，2014年11月4日順利通過項(xiàng)目預(yù)驗(yàn)收。截止2014年10月31日，累計(jì)入洗原煤204萬(wàn)t，商品煤產(chǎn)量達(dá)到144萬(wàn)t，回收率為71%，產(chǎn)品發(fā)熱量達(dá)到19.049 MJ/kg，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)如電耗、介耗等均達(dá)到設(shè)計(jì)要求。各項(xiàng)生產(chǎn)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)表見表2，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)表見表3.

5結(jié)論

黃玉川礦井選煤廠在設(shè)計(jì)過程中，通過分析入選原煤煤質(zhì)特征，充分考慮產(chǎn)品定位以及客戶需求，從原煤準(zhǔn)備、分選工藝和商品煤配煤等角度保證生產(chǎn)方

表2黃玉川礦井選煤廠生產(chǎn)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)表

表3　黃玉川礦井選煤廠技術(shù)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)表

式和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的靈活性，最終制定出成熟高效、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)靈活的選煤工藝。目前，黃玉川礦井選煤廠生產(chǎn)狀況良好，商品煤產(chǎn)率高、質(zhì)量達(dá)標(biāo)，各項(xiàng)生產(chǎn)技術(shù)指標(biāo)達(dá)到或優(yōu)于設(shè)計(jì)要求，順利通過項(xiàng)目預(yù)驗(yàn)收。

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Analysis on Process Design for Huangyuchuan Coal Preparation Plant

TAN Xingfu, KONG Peng

Key wordsThermal coal; Coal quality; Characteristic; The market demand; Coal preparation process