中心選煤廠產(chǎn)品結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案探索

彭 陽

(新礦內(nèi)蒙古能源有限責(zé)任公司 洗煤分公司，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 016217)

中心選煤廠設(shè)計能力為10 Mt/a，工程分三期建設(shè)，一期工程設(shè)計能力為3 Mt/a，2010年6月28日主體工程實現(xiàn)聯(lián)合試運轉(zhuǎn)；二期工程設(shè)計能力為4 Mt/a，2012年12月1日投入運行；三期工程隨其他礦井的建設(shè)需要及時跟進(jìn)。設(shè)計采用 50～1 mm粒級末煤由有壓兩產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器主再選、1～0.25 mm粒級粗煤泥由干擾床分選機(TBS)分選、0.25～0 mm粒級細(xì)煤泥浮選、浮選尾礦濃縮和壓濾的聯(lián)合工藝。入選原煤來自新礦內(nèi)蒙古能源有限責(zé)任公司所屬礦井(一號礦井、二號礦井、三號礦井、五號礦井)，主要為9#原煤，主導(dǎo)產(chǎn)品為六級冶煉精煤和電煤。

目前，由于煤炭銷售市場的制約，冶煉精煤產(chǎn)品滯銷，影響礦井正常生產(chǎn)。隨著上海廟礦區(qū)煤電轉(zhuǎn)化項目的布局，動力煤產(chǎn)品需求勢必增加，這對煤炭產(chǎn)品銷售有著積極的促進(jìn)作用。選煤生產(chǎn)必須以市場需求為導(dǎo)向，只有生產(chǎn)出適銷對路的洗選產(chǎn)品才能滿足用戶需求[1-2]。中心選煤廠需要優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，靈活組織原煤洗選加工，確保在滿足煉焦煤產(chǎn)品需求的同時，生產(chǎn)出適銷對路的動力煤產(chǎn)品，以緩解甚至解決精煤滯銷的不利局面，最大限度的提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。

1 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)

目前，中心選煤廠的洗選產(chǎn)品包括四種，即精煤、中煤、煤泥、矸石。精煤Ad≤8%，作為六級冶煉精煤，中煤和煤泥作為火電廠發(fā)電燃料，矸石轉(zhuǎn)運后作為建材。2015—2017年中心選煤廠的實際生產(chǎn)數(shù)據(jù)見表1。

表1 2015—2017年中心選煤廠的實際生產(chǎn)數(shù)據(jù)

根據(jù)中心選煤廠商品煤銷售價格，精煤為690元/t，中煤為300元/t，煤泥為90元/t；矸石委外處理，所需費用為14元/t。結(jié)合表1數(shù)據(jù)，在扣除噸煤洗選加工費用23.32元后，每洗選1 t原煤的實際收入為407.72元(沒有扣除原煤采購成本)。

在這種產(chǎn)品結(jié)構(gòu)模式下，新礦內(nèi)蒙古能源有限責(zé)任公司所屬礦井的產(chǎn)品年產(chǎn)量預(yù)測結(jié)果見表2。

表2 不同礦井各產(chǎn)品年產(chǎn)量預(yù)測結(jié)果

由表2可知：原煤年產(chǎn)量為7.50 Mt，六級冶煉精煤年產(chǎn)量為3.98 Mt，動力煤(中煤、煤泥)年產(chǎn)量為1.95 Mt，每年的產(chǎn)品銷售收入約為32.37億元。

2 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案探索

2.1 全部生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)動力煤

根據(jù)周邊市場需求，中心選煤廠可以全部生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)動力煤[2-4]，將發(fā)熱量20.93 MJ/kg的精煤作為主導(dǎo)產(chǎn)品，供周邊火電廠發(fā)電，副產(chǎn)品矸石轉(zhuǎn)運后作為建材。在這種情況下，采用50～1 mm粒級末煤由有壓兩產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器分選、1～0.25 mm粒級粗煤泥由離心機脫水、0.25～0 mm粒級細(xì)煤泥由濃縮機和壓濾機脫水的聯(lián)合工藝。

在全部生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)動力煤時，通過簡單洗選即可完成原煤洗選工作，不但可以簡化生產(chǎn)工藝，而且能夠節(jié)省洗選加工費用。其中，可以停開設(shè)備52臺，對應(yīng)的電機功率為2 867 kW，折算后噸煤能耗下降3.82 kW·h，對應(yīng)的電費下降1.83元。此外，浮選系統(tǒng)也可以省去，能夠節(jié)省浮選成本2.40元/t。與生產(chǎn)煉焦精煤相比，綜合生產(chǎn)成本下降4.23元/t，洗選加工成本僅為19.09元/t。

在這種產(chǎn)品結(jié)構(gòu)方案[5-7]下，原煤洗選后只產(chǎn)出兩種產(chǎn)品(精煤和矸石)，各種產(chǎn)品的指標(biāo)預(yù)測結(jié)果見表3。

表3 各種產(chǎn)品指標(biāo)預(yù)測結(jié)果

由表3可知：在原煤產(chǎn)量保持不變的條件下，精煤產(chǎn)率為79.58%，對應(yīng)的年產(chǎn)量約為5.97 Mt；矸石產(chǎn)率為20.42%，對應(yīng)的年產(chǎn)量約為1.53 Mt。在經(jīng)濟(jì)效益相等的條件下，計算精煤銷售價格需要達(dá)到540元/t。

2.2 部分生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)煉焦煤

生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)煉焦煤(冶煉精煤)時，各項工業(yè)指標(biāo)(表4)更好，可以有效地提高產(chǎn)品市場競爭力，進(jìn)一步拓展冶煉精煤市場。在生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)煉焦煤時，采用 50～1 mm粒級末煤由有壓兩產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器主再選、1～0.25 mm粒級粗煤泥由離心機脫水、0.25～0 mm粒級細(xì)煤泥由濃縮機和壓濾機脫水的聯(lián)合工藝。

表4 冶煉精煤工業(yè)指標(biāo)

根據(jù)測算結(jié)果，不同生產(chǎn)系統(tǒng)處理原煤的比例分別為重介處理系統(tǒng)76%、粗煤泥處理系統(tǒng)13%、細(xì)煤泥處理系統(tǒng)11%。9#原煤50～0.5 mm粒級的可選性曲線如圖1所示，結(jié)合該曲線對冶煉精煤的相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行測算。

圖1 9#原煤50～0.5 mm粒級的可選性曲線 Fig.1 Washability curve of the 9# 50-0.5 mm raw coal

2.2.1 生產(chǎn)灰分為7.00%的冶煉精煤

在這種生產(chǎn)條件下，TBS精煤、浮選精煤經(jīng)過濃縮脫水后摻入中煤，將重介精煤灰分控制在7.00%，即將重介精煤作為冶煉精煤。在生產(chǎn)灰分為7.00%的精煤時，理論產(chǎn)率為50%，理論分選密度為1.42 g/cm3，扣除沉矸后的δ±0.1含量為15.55%，數(shù)量效率為94%；>1 mm粒級產(chǎn)率為76%，重介精煤產(chǎn)率為35.72%，中煤產(chǎn)率為32.77%，煤泥產(chǎn)率為11%，矸石產(chǎn)率為20.50%。各種產(chǎn)品指標(biāo)測算結(jié)果見表5。

表5 各種產(chǎn)品指標(biāo)測算結(jié)果

由表5可知：在原煤產(chǎn)量保持不變的條件下，冶煉精煤產(chǎn)率為35.72%，對應(yīng)的年產(chǎn)量為2.68 Mt；動力煤產(chǎn)率為43.78%，對應(yīng)的年產(chǎn)量為3.28 Mt；矸石產(chǎn)率為20.50%，對應(yīng)的年產(chǎn)量為1.54 Mt。在經(jīng)濟(jì)效益相等的條件下，扣除洗選加工費用20.92元/t，動力煤銷售價格為365元/t(銷售單價為17.92元/MJ)，冶煉精煤銷售價格為761元/t。

2.2.2 生產(chǎn)灰分為6.50%的冶煉精煤

與上述生產(chǎn)條件相同，將重介精煤灰分控制在6.50%。在生產(chǎn)灰分為6.50%的精煤時，理論產(chǎn)率為46%，理論分選密度為1.38 g/cm3，扣除沉矸后的δ±0.1含量為24.44%，數(shù)量效率為93%；>1 mm粒級產(chǎn)率為76%，重介精煤產(chǎn)率為32.51%，中煤產(chǎn)率為35.99%，煤泥產(chǎn)率為11%，矸石產(chǎn)率為20.50%。各種產(chǎn)品指標(biāo)測算結(jié)果見表6。

由表6可知：在原煤產(chǎn)量保持不變的條件下，冶煉精煤產(chǎn)率為32.51%，對應(yīng)的年產(chǎn)量為2.44 Mt；動力煤產(chǎn)率為46.99%，對應(yīng)的年產(chǎn)量為3.52 Mt；矸石產(chǎn)率為20.50%，對應(yīng)的年產(chǎn)量為1.54 Mt。在經(jīng)濟(jì)效益相等的條件下，扣除洗選加工費用20.92元/t，動力煤銷售價格為370元/t(銷售單價同上)，冶煉精煤銷售價格為791元/t。

表6 各種產(chǎn)品指標(biāo)測算結(jié)果

2.2.3 生產(chǎn)灰分為6.00%的冶煉精煤

與前述生產(chǎn)條件相同，將重介精煤灰分控制在6.00%。在生產(chǎn)灰分為6.00%的精煤時，理論產(chǎn)率為43%，理論分選密度為1.34 g/cm3，扣除沉矸后的δ±0.1含量為35.60%，數(shù)量效率為92%；>1 mm粒級產(chǎn)率為76%，重介精煤產(chǎn)率為30.07%，中煤產(chǎn)率為38.43%，煤泥產(chǎn)率為11%，矸石產(chǎn)率為20.50%。各種產(chǎn)品的指標(biāo)測算結(jié)果見表7。

表7 各種產(chǎn)品指標(biāo)測算結(jié)果

由表7可知：在原煤產(chǎn)量保持不變的條件下，冶煉精煤產(chǎn)率為30.07%，對應(yīng)的年產(chǎn)量為2.26 Mt；動力煤產(chǎn)率為49.43%，對應(yīng)的年產(chǎn)量為3.71 Mt；矸石產(chǎn)率為20.50%，對應(yīng)的年產(chǎn)量為1.54 Mt。在經(jīng)濟(jì)效益相等的條件下，扣除洗選加工費用20.92元/t，動力煤銷售價格為374元/t(銷售單價同上)，冶煉精煤銷售價格為820元/t。

2.3 方案優(yōu)選

在經(jīng)濟(jì)效益相同的條件下，產(chǎn)品質(zhì)量與銷售價格測算結(jié)果見表8。

表8 產(chǎn)品質(zhì)量與銷售價格測算結(jié)果

由表8可知：在經(jīng)濟(jì)效益相同的條件下，適當(dāng)提高冶煉精煤產(chǎn)品的質(zhì)量，可使中煤產(chǎn)品的發(fā)熱量由16.74 MJ/kg提高到20.87 MJ/kg，能夠最大程度的適應(yīng)電廠需求[8-10]，也能滿足冶煉精煤的市場需要，有利于銷售工作的順利開展。綜合分析，第(3)種生產(chǎn)模式更適合中心選煤廠的生產(chǎn)實際，即生產(chǎn)灰分為7.00%的冶煉精煤更經(jīng)濟(jì)更合理。

3 結(jié)語

隨著上海廟礦區(qū)煤電轉(zhuǎn)化項目的建設(shè)，結(jié)合中心選煤廠的現(xiàn)狀，優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)成為急需開展的工作。適當(dāng)提高冶煉精煤產(chǎn)品的質(zhì)量，有助于提高中煤產(chǎn)品的發(fā)熱量，不僅可滿足火電廠燃料的要求，還能提高自產(chǎn)煤的使用比例，并降低外部煤的采購比例，最大程度地降低企業(yè)運營成本；更重要的是，這能夠有效緩解焦精煤滯銷、電煤短缺的不利局面。

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