某選煤廠工藝現(xiàn)狀及改造可行性分析

王海番

(山西汾西中興煤業(yè)有限責(zé)任公司,山西 交城 030500)

對選煤廠選煤工藝改造及可行性進(jìn)行了分析研究。對選煤廠的煤源與煤質(zhì)、選煤廠的工作制度、選煤廠的建設(shè)規(guī)模及選煤工藝、工藝系統(tǒng)技術(shù)操作中的關(guān)鍵因素進(jìn)行了研究，初步形成了選煤升級改造的設(shè)計方案，確立了選煤廠升級改造的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，明確了改造中的工藝流程參數(shù)、設(shè)備參數(shù)，給出升級改造可行性的判斷依據(jù)。

工藝改造；可行性；煤源與煤質(zhì)；判斷依據(jù)

1 選煤廠煤源和煤質(zhì)

1.1 煤源

選煤廠屬于礦區(qū)型選煤廠，入選原煤為多煤層、多煤種的煉焦煤煤田，有氣煤、肥煤、主焦煤、1/3焦煤、瘦煤5個煤種。

煤的變質(zhì)程度隨煤層埋藏深度的增加而增加，同一煤層在水平方向上煤種呈條帶狀分布，由南向北，自西向東變質(zhì)程度增高。

目前，全礦區(qū)主要開采煤層為丁、戊組、己組煤。其中，丁、戊組煤由于內(nèi)在灰分高，精煤回收率低等原因，入選后通常作為優(yōu)質(zhì)動力煤，己組煤是礦區(qū)各煉焦煤選煤廠的主要原料。礦區(qū)可采儲量丁、戊組煤為586.84 Mt，占42.90%，己組煤為663.95 Mt，占48.53%。

1.2 入選原煤煤質(zhì)特征

選煤廠主要入選己組煤，由于礦區(qū)區(qū)域廣闊，己組煤變質(zhì)程度差異較大，形成3種牌號：肥煤、主焦煤、1/3焦煤。原煤分析基高位發(fā)熱量為22.07 MJ～31.35 MJ。結(jié)焦性：根據(jù)半工業(yè)性的200 kg小焦?fàn)t試驗結(jié)果，機(jī)械強(qiáng)度M40為63.4%～63.7%，耐磨強(qiáng)度M10為7.6%～7.9%，如果適當(dāng)配煤后，焦炭機(jī)械強(qiáng)度可以提高到67.9%～70.5%，耐磨強(qiáng)度可以提高到11.0%～11.3%[1-2]。本設(shè)計不改變選煤廠現(xiàn)有產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。

2 選煤廠工作制度

選煤廠設(shè)計的勞動定員是為了達(dá)到設(shè)計生產(chǎn)能力所需要的全部生產(chǎn)人員、服務(wù)人員和其他人員。

選煤廠的實物勞動生產(chǎn)率分為選煤廠全員效率和生產(chǎn)工人效率2個指標(biāo)，它們的計算公式分別為：

選煤廠全員效率(t/人)=

該項目中，選煤廠升級改造后的年處理原煤能力達(dá)到大型選煤廠的生產(chǎn)能力水平。按照全國大型選煤廠平均年入選能力10.00 Mt，每年生產(chǎn)330 d，每天生產(chǎn)20 h設(shè)計。根據(jù)2012年選煤廠人員出勤數(shù)據(jù)顯示，選煤廠每日生產(chǎn)人員出勤人數(shù)為1 308人，根據(jù)研究設(shè)計的要求，經(jīng)計算，選煤廠全員效率(t/人)為：30 303÷1 308=23(t/人)；生產(chǎn)工人效率(t/人)為：30 303÷1 021=29(t/人)。

選煤廠的工作制度為全年連續(xù)生產(chǎn)，生產(chǎn)工人的在籍系數(shù)按1.3～1.4選取，管理人員的在籍系數(shù)按1.0選取。管理人員占生產(chǎn)工人在籍系數(shù)的8%～14%，服務(wù)人員占生產(chǎn)工人在籍人數(shù)的6%～9%，其他人員占生產(chǎn)工人在籍人數(shù)的1%～2%。那么，設(shè)計改造項目的各類勞動定員出勤人數(shù)為：

每日生產(chǎn)人員出勤人數(shù)=30 303÷20=1 515(人)

管理人員人數(shù)=1 515÷1.2(在籍系數(shù)=330÷256)×14%=177(人)

每日生產(chǎn)工人出勤人數(shù)=1 515-177=1 338(人)

生產(chǎn)人員在籍人數(shù)=1 338×1.4+196=1 874(人)

服務(wù)人員人數(shù)=1 874×8%=150(人)

其他人員人數(shù)=1 874×1.5%=29(人)

升級改造項目實施后與2012年底選煤廠提供的勞動定員明細(xì)進(jìn)行對比，現(xiàn)有的選煤廠工作制度與勞動定員能夠滿足設(shè)計后的要求。具體見表1。

表1 設(shè)計前、后選煤廠勞動定員對比明細(xì)表 人

3 選煤工藝

3.1 生產(chǎn)工藝

礦區(qū)各生產(chǎn)礦井將毛煤準(zhǔn)備到300 mm以下后，運(yùn)至選煤廠，通過翻車機(jī)卸車后經(jīng)帶式輸送機(jī)運(yùn)至原煤倉緩沖貯存。倉中原煤經(jīng)給煤機(jī)給入帶式輸送機(jī)運(yùn)至主廠房，首先，經(jīng)過篩孔為18.00 mm、2.50 mm雙層分級篩分級，18.00 mm～300.00 mm粒級塊煤入重介斜輪主再選分選系統(tǒng)；0.50 mm～18.00 mm粒級末煤入二產(chǎn)品重介旋流器分選系統(tǒng)；-0.50 mm粒級煤泥入浮選系統(tǒng)。浮選精煤采用加壓過濾、真空過濾機(jī)、壓濾機(jī)脫水回收，浮選尾煤入濃縮機(jī)，濃縮機(jī)底流用壓濾機(jī)回收。選后精煤、中煤、矸石分別進(jìn)入各自貯存?zhèn)}儲存，再外運(yùn)。

本次設(shè)計維持現(xiàn)有塊、末煤分選系統(tǒng)和浮選系統(tǒng)工藝流程不變，考慮到0.25 mm～1.00 mm粗煤泥數(shù)量較多，增設(shè)粗煤泥干擾床分選系統(tǒng)，為提高中煤產(chǎn)品質(zhì)量，將塊煤分選下限降低至16.00 mm。由于擴(kuò)能增產(chǎn)后塊煤再選斜輪分選機(jī)處理能力不足，本次改造將其改為重介淺槽分選機(jī)[3-4]。

調(diào)整后選煤方法為：16.00 mm～300.00 mm采用塊煤斜輪主選，塊煤淺槽重介分選機(jī)再選；1.00 mm～16.00 mm末煤重介旋流器分選；0.25 mm～1.00 mm采用粗煤泥干擾床分選；煤泥浮選的聯(lián)合工藝流程。

改造主要內(nèi)容如下：

1) 受煤系統(tǒng)：現(xiàn)有O型翻車機(jī)更換為C型翻車機(jī)。

2) 原煤倉：電磁振動給煤機(jī)更換為電機(jī)振動給煤機(jī)。

3) 主廠房：主要是更換原煤分級篩、脫介篩，再選斜輪分選機(jī)更換為重介質(zhì)淺槽分選機(jī)。浮選系統(tǒng)、煤泥脫水系統(tǒng)處理能力不足，本次改造中作了相應(yīng)提升。

4) 粗煤泥分選車間：新增Φ=3 000 mm粗煤泥干擾床分選機(jī)2臺。

5) 濃縮車間：增加1臺Φ=45 m普通濃縮機(jī)。

6) 裝車系統(tǒng)：增加2套快速裝車系統(tǒng)。

7) 帶式輸送機(jī)棧橋：帶式輸送機(jī)運(yùn)輸能力按照擴(kuò)能后生產(chǎn)需要，作了相應(yīng)提高。

8) 矸石倉：增加2個7 m×7 m方倉，倉容660×2=1 320 t。

3.2 工藝布置

本次工程新增建筑有粗煤泥分選車間、矸石倉、矸石裝車點、帶式輸送機(jī)棧橋、快速裝車站等。

新增粗煤泥分選車間位于現(xiàn)有粗煤泥車間東側(cè)，原煤倉西側(cè)；新增矸石倉位于現(xiàn)有矸石倉西側(cè)，矸石裝車點位于現(xiàn)有矸石倉東側(cè)，快速裝車站位于現(xiàn)有裝車倉東側(cè)。

4 工藝系統(tǒng)現(xiàn)狀與問題

4.1 受煤系統(tǒng)

1) 現(xiàn)有翻車機(jī)為老式O型翻車機(jī)，專用車輛進(jìn)入翻車機(jī)后沒有固定就翻車，車輛和翻車機(jī)之間撞擊嚴(yán)重，對車輛和翻車機(jī)損害嚴(yán)重，事故率高、維修量大。

2) 列車解列由人工操作，勞動強(qiáng)度大，效率低。

3) 只能翻卸C60專用車輛，不能翻鐵路外來車輛和C70車輛，使得選煤廠很難入選局外鐵路運(yùn)入的外購煤。

4.2 原煤倉

1) 目前，選煤廠現(xiàn)有原煤倉8個(其中，2002年新建2個)。配備的6個倉下給煤設(shè)備均為20世紀(jì)60年代建廠時安裝的電磁振動給煤機(jī)，已超更換周期。選煤廠采取配煤入選方式，而配煤工作主要依靠人工控制，生產(chǎn)過程中經(jīng)常出現(xiàn)由于計量不準(zhǔn)確而造成質(zhì)量事故。

2) 現(xiàn)有倉上配倉、倉下集料帶式輸送機(jī)為TD62型已嚴(yán)重老化，穩(wěn)定性降低，運(yùn)輸量不能滿足擴(kuò)能后生產(chǎn)需要。

4.3 主廠房

1) 303、304原煤轉(zhuǎn)載刮板輸送機(jī)技術(shù)參數(shù)：B=1 200 mm；Q=510 t/h；V=0.516 m/s，運(yùn)輸量不能滿足擴(kuò)能后生產(chǎn)需要。

2) 目前，主廠房內(nèi)原煤分級篩、產(chǎn)品脫介篩、粗煤泥脫水篩等篩分設(shè)備已經(jīng)達(dá)到使用年限。設(shè)備維護(hù)量及維護(hù)費(fèi)用大增，設(shè)備運(yùn)行可靠性降低，生產(chǎn)過程中經(jīng)常出現(xiàn)故障，嚴(yán)重影響正常生產(chǎn)。由于煤質(zhì)變差矸石量增加，塊煤再選斜輪分選機(jī)排矸能力不足。為滿足擴(kuò)能后生產(chǎn)需要，需增加產(chǎn)品脫水系統(tǒng)、浮選系統(tǒng)生產(chǎn)能力。

3) 005末原煤刮板輸送機(jī)技術(shù)參數(shù)：B=800 mm；Q=250 t/h；V=0.516 m/s；N=30 kW，運(yùn)輸量不能滿足擴(kuò)能后生產(chǎn)需要。

4) 007末精煤刮板輸送機(jī)技術(shù)參數(shù)：B=800 mm；Q=250 t/h；V=0.516 m/s；N=37 kW，運(yùn)輸量不能滿足擴(kuò)能后生產(chǎn)需要。

5) 008末中煤刮板輸送機(jī)技術(shù)參數(shù)：B=600 mm；Q=200 t/h；V=0.516 m/s；N=22 kW，運(yùn)輸量不能滿足擴(kuò)能后生產(chǎn)需要。

6) 027矸石帶式輸送機(jī)技術(shù)參數(shù)：B=800 mm；Q=150 t/h；V=1.6 m/s；N=4 kW，運(yùn)輸量不能滿足擴(kuò)能后生產(chǎn)需要。

7) 415、416浮選精煤帶式輸送機(jī)技術(shù)參數(shù)：B=1 000 mm；Q=150 t/h；V=1.6 m/s；N=11 kW，運(yùn)輸量不能滿足擴(kuò)能后生產(chǎn)需要。

8) 720、721循環(huán)水泵流量不能滿足生產(chǎn)需要。

4.4 粗煤泥車間

1) 584～589粗煤泥分級篩使用年限較長，設(shè)備可靠性降低。

2) 590粗煤泥刮板輸送機(jī)技術(shù)參數(shù)：B=600 mm；Q=200 t/h；V=0.516 m/s；N=22 kW，運(yùn)輸量不能滿足擴(kuò)能后生產(chǎn)需要。

3) 591、592粗煤泥帶式輸送機(jī)技術(shù)參數(shù)：B=1 000 mm；Q=380 t/h；V=1.6 m/s；N=18.5 kW，運(yùn)輸量不能滿足擴(kuò)能后生產(chǎn)需要。

4) 591/1粗煤泥刮板輸送機(jī)技術(shù)參數(shù)：B=1 000 mm；Q=380 t/h；V=0.76 m/s；N=7 kW，運(yùn)輸量不能滿足擴(kuò)能后生產(chǎn)需要。

4.5 粗煤泥分選車間

通過生產(chǎn)實踐發(fā)現(xiàn)，目前選煤廠粗煤泥回收系統(tǒng)存在以下不足之處：原煤在主廠房進(jìn)行2.50 mm脫泥后，-2.50 mm部分原煤需轉(zhuǎn)運(yùn)至粗煤泥車間進(jìn)行0.50 mm分級，分級后又需要轉(zhuǎn)運(yùn)至主廠房末煤系統(tǒng)進(jìn)行分選。0.50 mm～2.50 mm部分原煤對重介旋流器分選效果產(chǎn)生很大影響，且造成產(chǎn)品脫介效果差，導(dǎo)致噸煤介耗高，循環(huán)介質(zhì)密度不穩(wěn)定，給生產(chǎn)管理帶來諸多不便。

4.6 濃縮車間

煤泥水處理系統(tǒng)：通過流程計算濃縮機(jī)入料量為3 589.96 m3/h(考慮1.25的系數(shù))所需沉淀面積3 600 m2，現(xiàn)有沉淀面積2 120 m2。濃縮機(jī)沉淀面積不能滿足生產(chǎn)需要，因此本次改造增加1臺Φ=45 m普通濃縮機(jī)，同時增加3臺底流泵(技術(shù)參數(shù)：150ZJ-I-A65，Q=280 m3/h；h=70 m；P=132 kW)。濃縮機(jī)溢流進(jìn)入現(xiàn)有循環(huán)水池，底流通過底流泵轉(zhuǎn)排至壓濾車間。

4.7 裝車系統(tǒng)

選煤廠裝車系統(tǒng)建于上世紀(jì)70年代，近年來生產(chǎn)系統(tǒng)不斷擴(kuò)能提產(chǎn)，但是裝車系統(tǒng)卻沒有進(jìn)行相應(yīng)改造，使裝車能力與生產(chǎn)能力不匹配，現(xiàn)有精煤裝車能力為2 800 t/h，多點裝車；中煤、煤泥裝車能力475 t/h，多點裝車；矸石裝車能力約800 t/h，單點裝車。

目前裝車系統(tǒng)存在以下問題：

1) 采用人工裝車方式，裝車質(zhì)量不穩(wěn)定，很容易造成偏裝、落煤等問題。

2) 裝車計量誤差大，由于采用邊裝車邊計量的裝車方式，影響了計量的精確度。

3) 工作環(huán)境惡劣，裝車時由于車廂與裝車溜槽之間的落差較大，產(chǎn)生了大量的揚(yáng)塵，污染了工作環(huán)境。

4) 裝車速度慢，人工裝車時為保證裝車質(zhì)量，必須適時調(diào)整裝車點，影響裝車速度。

5) 容易發(fā)生安全及生產(chǎn)事故，裝車系統(tǒng)對進(jìn)車、裝車過程的配合要求較高，配合不好容易發(fā)生事故。

6) 采樣工作在車廂上完成，勞動強(qiáng)度大，間接影響了裝車速度，精確度也有待于進(jìn)一步提高。

4.8 帶式輸送機(jī)棧橋

廠內(nèi)部分帶式輸送機(jī)從建廠初期一直使用至今，設(shè)備老化嚴(yán)重、維護(hù)量大。隨著生產(chǎn)能力的不斷提高，原煤及產(chǎn)品帶式輸送機(jī)運(yùn)輸能力已不能滿足生產(chǎn)需要，嚴(yán)重制約田莊選煤廠生產(chǎn)能力的進(jìn)一步提升。主要體現(xiàn)在：

1) 由于生產(chǎn)能力大幅度提高，原煤系統(tǒng)帶式輸送機(jī)運(yùn)輸能力已經(jīng)達(dá)到或超過額定運(yùn)輸能力，嚴(yán)重制約選煤廠生產(chǎn)能力的進(jìn)一步提升。原煤入倉帶式輸送機(jī)原設(shè)計運(yùn)輸能力為500 t/h，考慮翻車機(jī)卸車能力，本次改造后入倉帶式輸送機(jī)運(yùn)輸能力為1 200 t/h，倉下集料帶式輸送機(jī)及至主廠房帶式輸送機(jī)運(yùn)輸能力為900 t/h。

2) 由于煤質(zhì)變差中煤、矸石量增大，中煤、矸石帶式輸送機(jī)運(yùn)輸能力嚴(yán)重不足。

3) 設(shè)備型號為已經(jīng)淘汰的TD62型，該機(jī)型機(jī)架穩(wěn)定性差、功耗高、減速機(jī)維護(hù)量大，極不適合在大型廠礦使用。

4) 配合快速裝車系統(tǒng)改造，需將662、663帶式輸送機(jī)運(yùn)量增加到3 800 t/h。

4.9 矸石倉

選煤廠目前只有矸石倉1個(7 m×7 m)，容量為660 t。隨著入選能力的提高和煤質(zhì)的變差導(dǎo)致矸石量大幅度增加，小時矸石產(chǎn)量約為272 t。矸石倉的存儲能力明顯不足，緩沖時間僅為2.4 h，不滿足規(guī)范中矸石緩沖時間不低于8 h的要求。生產(chǎn)過程中經(jīng)常出現(xiàn)由于矸石倉滿而停車的現(xiàn)象，嚴(yán)重影響生產(chǎn)。

選煤廠矸石采用火車外運(yùn)，一次來車數(shù)量為16節(jié)，而目前矸石裝車作業(yè)線只能滿足8節(jié)車的裝車需求。列車需解體后才能裝車，增加了調(diào)車的次數(shù)，增長了裝車時間。

5 結(jié)論

本文在研究國內(nèi)外選煤廠及選煤工藝的基礎(chǔ)上，對選煤廠的選煤工藝、工藝布置、選煤設(shè)備、工藝系統(tǒng)技術(shù)操作進(jìn)行了分析，為優(yōu)化選煤工藝與工藝布置，提升選煤設(shè)備，設(shè)計工藝系統(tǒng)技術(shù)操作方案提供支撐。羅列了選煤廠升級改造的關(guān)鍵環(huán)節(jié)相關(guān)問題，這些問題的解決將對選煤廠產(chǎn)能的提升起到了關(guān)鍵作用。

[1] 賈永澤,王婉中.淺談我國選煤廠設(shè)計的發(fā)展方向[J].機(jī)械管理開發(fā),2011(2):32-33.

[2] 梁金鋼,趙環(huán)帥,何建新.國內(nèi)外選煤技術(shù)與裝備現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].選煤技術(shù),2016(1):60-64.

[3] 楊俊利.我國重介質(zhì)選煤技術(shù)創(chuàng)新的成就及今后重點開發(fā)方向[J].選煤技術(shù),2003(3):1-2.

[4] 楊世忠,何志明.南山選煤廠技術(shù)改造工程的總結(jié)與分析[C].全國煤炭分選及加工學(xué)術(shù)研討會論文集.徐州:中國礦業(yè)大學(xué)出版社,2004:255-261.