智能干選在選煤廠塊煤分選系統改造中的應用分析

吳文波

(煤炭工業太原設計研究院，山西省太原市，030001)

★ 煤炭科技·加工轉化★

智能干選在選煤廠塊煤分選系統改造中的應用分析

吳文波

(煤炭工業太原設計研究院，山西省太原市，030001)

塊煤預先排矸是目前煉焦煤選煤廠生產中的重要環節，針對棗礦集團新安煤業選煤廠現有塊煤排矸工藝中存在的矸石帶煤嚴重、動篩跳汰機故障率高等問題進行了論述。介紹了智能干選工藝的原理及特點，通過對動篩跳汰、重介淺槽以及智能干選的應用情況進行對比分析，提出了采用智能干選工藝對塊煤進行分選的技術改造方案，并對改造后的經濟效益進行了分析。分析表明，該廠采用智能干選工藝代替動篩排矸能夠取得良好的社會效益和經濟效益。

塊煤排矸 動篩跳汰機 智能干選 效益分析

棗礦集團新安煤業選煤廠(以下簡稱新安煤業選煤廠)生產能力為3.0 Mt/a，主要生產煉焦用煤,現生產工藝分別為300～50 mm采用動篩跳汰機排矸，50～1 mm采用三產品重介旋流器分選，1～0.25 mm采用TBS粗煤泥分選機分選，+0.25～0 mm采用浮選。本文通過分析現有塊煤分選工藝存在的問題、智能干選工藝的特點和優勢以及改造后所取得的經濟效益來評價智能干選機的應用效果。

1 目前塊煤分選工藝存在的問題

新安煤業選煤廠采用動篩跳汰機進行塊煤分選，動篩跳汰分選工藝流程圖如圖1所示。

動篩跳汰分選在生產過程中主要存在3個方面的問題：一是動篩跳汰機的分選效果差，動篩矸石帶煤率高達6%～8%，大量精煤隨矸石排棄，經濟效益損失嚴重；二是動篩跳汰機設計處理能力為 150 t/h，隨著井下開采深度的增加，原煤中矸石含量逐漸增大，跳汰機排矸輪負荷不斷加大。由于跳汰機排矸能力的制約，導致跳汰機故障率不斷升高，停機檢修時間增加，嚴重影響正常生產；三是受動篩跳汰機排矸能力不足的影響，大量矸石不能及時排出，通過塊煤破碎機破碎后進入重介分選系統。隨著矸石量的不斷增大，塊煤破碎機和三產品旋流器的運行負荷也隨之增大，進而影響旋流器的工況環境，同時對旋流器的分選效果也產生影響。

圖1 動篩跳汰分選工藝流程圖

以上問題對選煤廠實現減員增效、提高自動化水平、建設現代高效選煤廠形成了制約。因此，選用先進的塊煤分選技術對現有動篩分選工藝進行改造，并對改造后的成效進行分析十分必要。

2 煤質分析

新安煤業選煤廠塊原煤粒度組成見表1。

表1 新安煤業選煤廠塊原煤粒度組成

由表1可以看出，+100 mm粒級中矸石和夾矸含量占全樣產率分別為2.73%和1.30%;100～50 mm粒級中矸石、夾矸含量占全樣產率分別為6.51%和1.12%；原煤中+50 mm塊煤占全樣產率為24.21%，灰分為42.06%，矸石以及夾矸含量占+50 mm原煤產率達48.12%，灰分為69.64%，矸石含量大且灰分較純，提前將矸石盡可能的排出可以有效降低塊原煤灰分，減少進入后續系統的矸石量，降低塊原煤破碎機及后續洗選系統的運行負荷，避免由于排矸能力問題造成對重介系統分選精度的影響。

3 智能干選分析

3.1 智能干選機的工作原理

智能干選機區別于傳統的重力分選設備，采用傳感器和大數據分析，對每一塊原煤進行數字化分析，識別出煤與矸石后再通過高壓風將矸石排除。TDS智能干選機原理圖如圖2所示。

由圖2可以看出，物料布料均勻后進入干選機，干選機采用智能識別方法，針對不同的煤質特征建立與之相適應的分析模型，通過大數據分析，對煤與矸石進行數字化識別，最終通過智能排矸系統將矸石排出。TDS智能干選系統包括給料、識別、執行幾大主要系統，以及供風、除塵、配電、控制等輔助系統。

圖2 TDS智能干選機原理圖

3.2 智能干選機的特點

智能干選機分選粒度級寬，分選上限達到300 mm,分選下線可達25 mm；分選精度高，矸石中帶煤率低于3%；分選方式靈活可調，塊原煤中矸石多時將矸石分選出來，塊原煤多時將原煤分選出來；智能干選機分選過程中無需借助水和介質，系統簡潔且不產生煤泥，簡化了工藝流程；配套設備少，自動化程度高、人工成本低、備品備件及維修費用低、電耗低，可有效降低塊煤分選系統加工成本。

3.3 智能干選與傳統塊煤分選設備的比選

智能干選為干法選煤，主要設備為智能干選機，并增加配套供風系統。根據本選煤廠生產情況，300～50 mm塊原煤小時處理量為137.58 t/h。動篩跳汰、重介淺槽與智能干選工藝應用對比表情況見表2。

表2 動篩跳汰、重介淺槽與智能干選工藝應用對比表

由表2 可以看出，智能干選工藝配套設備具有使用臺數少、工藝簡單、生產管理方便等優點，其系統在運行負荷、噸煤加工費用、生產成本等方面與傳統塊煤分選工藝相比較帶有明顯優勢。矸石帶煤率明顯低于動篩跳汰、略高于重介淺槽，針對該廠現有工藝可明顯降低矸石帶煤損失，智能干選工藝分選精度不受煤質本身波動的影響，能夠保證分選的效果的穩定。

4 改造方案及效益分析

選用智能干選代替動篩跳汰排矸，改造方案為拆除原手選帶式輸送機、動篩跳汰機、斗式提升機、濃縮旋流器組、高頻篩、煤泥水桶及轉排泵，新增振動布料器、智能干選機及配套空壓機、冷干機、儲氣罐等。入廠原煤分級后，篩上+50 mm大塊直接進入智能干選機分選；分選的精煤進入現有破碎環節，分選的矸石進入現有矸石系統。改造后智能干選工藝流程圖如圖3所示，主要新增設備及其參數見表3。

圖3 改造后智能干選工藝流程圖

序號名稱主要技術參數數量單位1振動布料器B=1400mm，Q=140t/h，N=75kW1臺2大塊智能干選機B=1600mm，入料粒度為300～50mm，L=8m，總功率N=47kW1套3空壓機Q≥24m3/min，P=085MPa，N=132kW1臺

改造后智能干選機代替原動篩跳汰機對+50 mm塊煤進行排矸，矸石帶煤率低于3%，減少矸石帶煤5%左右，直接挽回精煤損失約1.8萬t/a，改造前后生產成本及效益分析見表4。

表4 改造前后生產成本及效益分析 萬元

由表4可以看出，改造前使用動篩跳汰機時所使用的生產材料投入費用為290.52萬元，而改造后使用智能干選機時所使用的生產材料投入費用為217.89萬元，可節省材料費用72.63萬元；按年生產330 d、生產16 h/d、電價0.75元/kW·h來計算，動篩跳汰機需要184.93萬元，智能干選機則需要128.70萬元，可節省電費投入56.23萬元；改造前，手選揀矸、動篩跳汰機、煤泥泵等設備需設崗位職工6人，采用智能干選后僅需1個巡視工。按人均薪酬7.2萬元/a來計算，改造后的人工工資可節省36萬元/a；原煤篩分中+50 mm塊煤平均灰分為16.48%，后續系統洗選后灰分為9.5%的煉焦精煤，按550元/t的原煤價格計算矸石帶煤損失，動篩跳汰矸石帶煤率約為6%～8%，按7%計算，矸石帶煤損失為1446.84萬元，智能干選矸石帶煤率為1%～3%，按2%計算，矸石帶煤損失為392.29萬元，可挽回1054.55萬元的矸石帶煤損失；改造后矸石中帶煤量降低，矸石處置量相應減少，暫以5元/t計算矸石處置費用, 動篩跳汰機的費用為187.90萬元，智能干選機的費用為178.31萬元，可節省9.59萬元。

采用智能干選改造后年增加直接經濟效益為1229萬元，改造投資約為1100萬元，投資回收期10.7個月。由于智能干選機分選過程中無需用水，塊煤分選系統不會產生煤泥水，可以減少次生煤泥量及煤泥水轉排運輸。挽回的矸石帶煤進入后續洗選系統分選，提高了煉焦精煤的回收率和稀缺煤種的利用率，為企業創造更大效益。

5 結論

采用智能干選工藝對塊煤預排矸系統進行改造，可有效降低矸石帶煤率，解決塊煤系統設備故障率高、檢修及占用生產時間長的問題；簡化生產工藝，提高自動化程度，便于生產管理；為企業創造良好經濟效益的同時，改善了生產工人的操作環境、減少了粉塵、噪音等對周邊環境的污染。

[1] 謝廣元，張明旭，邊炳鑫等.選礦學[M].徐州：中國礦業大學出版社，2001

[2] 戴少康.選煤工藝設計實用技術手冊[M].北京：煤炭工業出版社，2009

[3] 路慶華.西曲礦選煤廠塊煤排矸系統改造可行性分析定[J] .煤質技術，2011 (6)

[4] 周少雷，曾志遠. 西部煤炭潔凈加工利用新技術新工藝探討[J].煤炭加工與綜合利用，2016(7)

[5] 周少雷,鄧曉陽. 高效選煤廠及高效選煤技術[J].中國煤炭,2002(1)

[6] 劉國杰， 江雪梅.干法選煤廠設計[J].選煤技術，2007(3)

[7] 武維承，劉彥麗，吳廣明等.動篩跳汰機透篩物處理工藝改造研究[J].煤炭科學技術，2010(6)

[8] 張良畢，劉彥麗.動篩跳汰機的應用及工藝改造[J].山西煤炭，2010 (11)

[9] 曾慶剛，廖祥國，李平等.塊煤重介淺槽分選機在田莊選煤廠的應用[J] .潔凈煤技術，2012 (4)

[10] 程學珍,王偉,衛阿盈. 煤與矸石在線分選系統設計[J].工礦自動化,2013 (8)

[11] 許述純,高鋒,朱惠臣. 干法選煤廠運營效果分析[J].中國煤炭,2009(1)

Applicationandanalysisofintelligentdryseparationinlumpcoalseparationsystemimprovementincoalpreparationplant

Wu Wenbo

(Taiyuan Design Research Institute for Coal Industry, Taiyuan, Shanxi 030001, China)

Gangue exclusion in advance for lump coal was an important link in the production process of coal preparation plant of coking coal in current. The author discussed the serious coal gangue mixing coal problem and the high failure rate of movable sieve jig existed in lump coal gangue exclusion technology in coal preparation plant of Xin'an Coal Mine. The principle and characteristics of intelligent dry separation process were introduced, and a technical transformation plan using intelligent dry separation technology for lump coal was put forward by contrastively analyzing the application conditions of movable sieve jig, dense medium shallow groove and intelligent dry separation, and the economic benefits after technology transformation were analyzed. The results showed that using intelligent dry separation technology instead of movable sieve jig could achieve favorable social and economic benefits.

lump coal gangue exclusion, movable sieve jig, intelligent dry separation, efficiency analysis

吳文波. 智能干選在選煤廠塊煤分選系統改造中的應用分析[J]. 中國煤炭，2017，43(12)：123-126.

Wu Wenbo.Application and analysis of intelligent dry separation in lump coal separation system improvement in coal preparation plant[J]. China Coal, 2017, 43(12)：123-126.

TD948

A

吳文波(1987-)，男，四川德陽人，工程師，工學碩士 ，2010年畢業于太原理工大學礦物加工工程專業，主要從事選煤設計等方面的工作。

(責任編輯 王雅琴)