新型TCS智能粗煤泥分選機在選煤廠的應用

王建南

(山西西山晉興能源有限責任公司 斜溝煤礦選煤廠，山西 興縣 033602)

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·技術經驗·

新型TCS智能粗煤泥分選機在選煤廠的應用

王建南

(山西西山晉興能源有限責任公司 斜溝煤礦選煤廠，山西 興縣 033602)

介紹了新型智能粗煤泥分選機(簡稱TCS)、傳統干擾床分選機(簡稱TBS)的分選原理、技術特征和使用情況，結合TCS在粗煤泥分選領域的應用實例，闡述了TCS和TBS的區別和聯系，通過優缺點對比，說明TCS具有分選密度調整范圍寬、自動化程度高、密度調節和尾礦排放持續穩定等優點。

智能粗煤泥分選機(TCS)；干擾床分選機(TBS)；分選效果；分選范圍；尾礦排料

近年來，隨著煤炭市場持續低迷，通過技術改造提高經濟效益成為越來越多煤炭企業的選擇，而粗煤泥分選作為選煤工藝發展的一個重要部分，粗煤泥分選設備以其經濟、實用、高效的特點推動了選煤工藝的發展，粗煤泥分選機越來越多地應用在選煤廠技術改造中。本文對常見的粗煤泥分選設備TBS和新型智能分選機TCS進行介紹和對比，重點結合新型智能粗煤泥分選機TCS在斜溝煤礦選煤廠工業試驗及改造后使用情況，對新型智能粗煤泥分選機TCS的構造、分選原理、使用情況、存在的問題提出一些見解。

1 TBS分選機工作原理

TBS(Teeter bed separator)即干擾床分選機，主要用于粗煤泥分選，分選范圍0.15～3 mm，分選密度小于1.5 g/cm3，產品灰分可達10%以下。其主要構成包括給料井、槽體、執行機構、傳感器、錐形閥門組件、布水板和控制系統。入料井的主要功能是使入料均勻分布在TBS槽體中部，通常采用氧化鋁陶瓷作為內襯防止磨損[1].執行機構為線性運動彈簧復位的是電液動執行器，接收來自控制器或控制系統的電流信號，電液推桿帶動排料閥門的開閉；傳感器主要用來探測分選床層密度，錐形閥門組件-排料閥及閥座位于TBS槽體底部的閥座內，密度超出設定值時，執行機構推動排料閥推桿下行排出粗重的物料；布水板的作用是使上升水流均勻地分布于整個槽體底部，上面分布孔徑為5 mm的孔，每個孔均裝有可更換的耐磨塞。

TBS分選機主要分選原理：水按照一定的壓力和流速進入分選機底部的壓力室，通過紊流板均勻分布在分選機底部，形成上升水流，礦漿由分選機上方中間入料井給入分選機，下降的物料和上升的水流相遇產生干擾床層，礦漿中的顆粒因密度、粒度的不同，在分選機中做干擾沉降運動，干擾沉降速度的差異為分選提供了條件，在動態的穩定狀態中，入料中密度低于干擾床層平均密度的顆粒將隨著上升流運動，通過溢流排出設備[2]；入料中密度大于干擾床層密度的顆粒將克服上升流的作用、穿透床層向下運動成為沉淀物，最終通過底部排料口排出。排料系統根據起分選作用的床層內的密度傳感器發出的信號控制，主要依靠控制梭閥的開度控制沉淀物排放量(見圖1)，達到控制分選床層密度的目的。

TBS分選機在低密度分選上使用效果良好，但是尾礦灰分低(尾礦灰分30%～50%)、波動大，而且經常出現尾礦排放口磨損快、排放口易堵塞、尾礦排放過程中分選密度波動大等問題，主要原因是排料機構中梭閥排料過程不連續，高密度排矸情況下梭閥開度小，歸根結底是排料結構特性決定的。

2 TCS分選機工作原理

新型智能TCS(Telligent Coarse Seperator)粗煤泥分選機是天津美滕公司在TBS基礎上自主創新研制出來的一種新型的智能粗煤泥分選設備，主要由驅動裝置、智能干擾裝置、行走平臺、分選筒體、入料桶、密度計、頂水噴嘴、底流箱等組成(主要構造見圖2).

圖1 TBS和TCS分選機排料機構工作原理示意圖

圖2 TCS分選機的構造圖

該分選機可以對3～0.3 mm的煤泥實現高效分選，克服了傳統TBS分選機不適宜高密度排矸的弊端，適合于現有選煤工藝要求的寬級別粗煤泥分選設備。TCS智能粗煤泥分選機依靠上升水流與智能干擾器共同作用，根據物料粒度的不同或密度的不同把物料分為兩部分。它和TBS一樣通過使上升水流和物料流互相干擾，從而在槽體內產生穩定的“干擾床層”。當入料顆粒以一定的速度沉降，水流通過槽體以一定的速度上升，顆粒沉降速度與上升水流速度相等的那些顆粒就會懸浮在槽體中，形成干擾床層，并在干擾床內產生自生介質，進而產生“干擾沉降”的情況。和TBS一樣，入料中密度大于干擾床層密度的顆粒將克服上升流的作用、穿透床層向下運動成為沉淀物，但是排料過程中，最終在尾礦泵的作用下通過底部排料口排出。排料系統根據起分選作用的床層內的密度傳感器發出的信號控制，主要依靠控制尾礦泵頻率和定壓補水閥門開度控制沉淀物排放量，達到控制分選床層密度的目的。

3 TCS分選機和TBS分選機的區別

TCS分選機和TBS分選機的區別是具有獨特的尾礦排料機構(見圖3)和智能干擾器，TCS尾礦排料機構經過定壓水箱的補水管與粗煤泥分選機底流箱的一端相連，另一端與排料泵入口相連，經排料泵出口排出尾礦，尾礦排料機構的定壓水箱通過溢流管排料保證水箱壓力穩定，底流箱通過調節手輪調整底流與箱體入口管的距離，排料泵設置變頻器，快速調節流量及揚程。通過泵實現了尾礦的均勻穩定排放，避免了間歇排料導致的分選床層密度不穩定和梭閥排料時尾礦排放口易堵塞的弊端，從而實現了低密度分選及高密度排矸的功能。而智能干擾器通過類似耙架一樣的結構，在低速運轉過程中，不僅能輔助沉淀物向排料口移動，還能產生輔助的干擾作用，強化干擾床層的分選效果，從而提高分效率。

圖3 TCS分選機獨特的尾礦排料裝置結構模型圖

4 工程實例

斜溝煤礦選煤廠首次采用天津美滕公司TCS分選機對煤泥水處理系統進行改造(改造前后工藝見圖4，圖5)，針對1.5～0.2 mm粗煤泥(分級旋流器底流)進入TCS分選機分選，TCS精煤采用濃縮旋流器+弧形篩+煤泥離心機聯合脫水回收后摻入洗混煤；TCS尾礦采用弧形篩+高頻篩脫水后進入矸石皮帶外排。TCS分選系統改造完成后，系統運行平穩，分選精度高，尾礦平均灰分63%以上，1.5～0.2 mm級粗煤泥全部進入TCS系統分選后，排矸量約占入料的30%[3]，從而將洗混煤產品定位由20.9 MJ/kg提升到22.1 MJ/kg，進一步開拓優質動力煤市場，同時可根據市場形勢變化，系統具有生產20.9 MJ/kg和22.9 MJ/kg的洗混煤產品的能力。改造完成后，經過現場生產驗證，該型TCS智能粗煤泥分選機具有底流排放穩定可調、分選密度穩定、分選精度高、尾礦灰分可以保證在65%以上，自動化程度高等優良性能。

分選機入料灰分30%～33%，精礦灰分18%～20%，尾礦灰分65%以上，TCS精礦尾礦產品化驗結果見表1，達到了尾礦排放到矸石山，精礦摻入洗混煤提高洗混煤發熱量的目的，改造后洗混煤產品發熱量由20.9 MJ/kg提高至22.1 MJ/kg，企業每年增加利潤7 000萬元以上(利潤受煤炭產品市場因素影響有波動)。在斜溝煤礦選煤廠工藝系統中，TCS分選機的應用不但彌補了原有選煤工藝的缺陷，提高了企業經濟效益，而且推動了國內干擾床分選機的發展，是干擾床分選機發展歷史的一次突破。

圖4 原有粗煤泥脫水工藝流程圖

圖5 改造后粗煤泥分選工藝流程圖

采樣時間TCS精礦產品Aad/%Mt/%采樣時間TCS尾礦產品Aad/%Mt/%21：5013 2211 920：5066 0311 422：5015 9311 522：5067 2510 20：5018 0210 90：5068 0714 02：5017 0610 82：5067 8813 54：5017 0113 84：5062 6411 96：5014 1811 96：5060 0913 68：5017 7311 98：5067 7211 710：5014 9111 010：5068 1710 412：5015 438 914：5016 2312 3平均15 9711 5平均65 9812 1

備注：TCS一期全開配洗精煤，采樣時間：2016年1月2日

5 結 論

TCS分選機和TBS分選機、RC分選機有著相同的分選原理和相似的構造，但是TCS分選機以其獨特的排料裝置和干擾裝置實現了分選效果的提高和分選范圍的擴大，克服了TBS和RC分選機在尾礦排量少時梭閥易堵塞、尾礦排料不連續的技術難題，實現了尾礦持續、穩定排料，提高了設備可靠性和分選穩定性，具有推廣價值。

[1] 高 豐.粗煤泥分選方法探討[J].選煤技術，2006(3)：40-41.

[2] 衛中寬.干擾床分選機(TBS)在張雙樓選煤廠的應用[J].煤炭加工與綜合利用，2008(1)：11-12.

[3] 黃健華.斜溝煤礦選煤廠產品結構優化探析[J].山西焦煤科技，2016(2)：4-5.

Application of New Type TCS Telligent Coarse Separator in Coal Preparation Plant

WANG Jiannan

Introduces the principle, technical characteristics and application of the new telligent coarse separator(TCS), traditional teeter bed separator (TBS), and the application of TCS in coarse separation, the difference and connection between TCS and TBS are expounded. By comparing the advantages and disadvantages, it is concluded that TCS has the advantages of wide range in density adjustment, high degree of automatization in operation, density regulation and stable tailings discharge.

Telligent coarse separator(TCS); Teeter bed separator(TBS); Separation effect; Tailings discharging

2016-06-09

王建南(1985—)，男，河南上蔡人，2010年畢業于河南理工大學，工程師，主要從事選煤技術管理工作(E-mail)316484679@qq.com

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