煤泥兩段濃縮兩段回收在龍泉選煤廠的應用

陳 輝

(太原煤炭氣化(集團)有限責任公司 選煤分公司，山西 太原 030024 )

龍泉選煤廠隸屬于太原煤氣化龍泉能源發展有限公司，位于山西省中部的婁煩縣境內，是設計能力為5.00 Mt/a大型煉焦煤選煤廠，由大地工程開發(集團)有限公司承建，2014年元月投產。分選工藝為：50～1 mm粒級原煤采用無壓三產品重介質旋流器分選；1～0.25 mm粗煤泥采用TBS分選；<0.25 mm細煤泥采用壓濾機回收。龍泉選煤廠入選原煤具有以下特點：原煤內灰高，密度<1.4 g/cm3的原煤灰分為11%～12%；中煤產率高，在原煤三級浮沉試驗中，中煤產率為49%。分選密度為1.39 g/cm3時，δ±0.1含量>40%，屬于極難選煤；矸石泥化現象嚴重，長期采用凝聚劑與絮凝劑聯合使用的混凝煤泥水處理工藝。

1 原有煤泥脫水系統存在問題

龍泉選煤廠實際中煤產率>60%,中煤銷售收益所占比例大。中煤作為動力煤銷售，收到基低位發熱量是其重要的定價指標，而水分對收到基低位發熱量有較大影響，水分越高發熱量越低。因此需要降低中煤水分，提高低位發熱量，增加綜合經濟效益。龍泉選煤廠的中煤由塊中煤(50～1 mm)、末中煤(1～0.25 mm)、煤泥(<0.25 mm)三部分組成。其中,末中煤由高頻篩脫水，水分為20%，占原煤產率約為10%；煤泥由壓濾機脫水，水分為23%，占原煤產率約為8%；塊中煤由臥式振動離心機脫水，水分為9%，占原煤產率約為42%；綜合中煤產品水分為12.7%。因此，降低中煤里細粒級物料水分可以有效降低綜合中煤的水分。

原有煤泥處理系統工藝為：原煤經篩縫為1 mm的脫泥篩預先脫泥，篩下煤泥水與精煤磁尾混合，混合后的煤泥水通過分級旋流器分級，溢流去廠外濃縮機入料緩沖池，底流進TBS分選。TBS精礦通過TBS精礦分級旋流器濃縮后，底流經弧形篩、煤泥離心機脫水后落入精煤皮帶；溢流、弧形篩篩下水和離心液去廠外濃縮機入料緩沖池。TBS尾礦和中矸磁尾經過TBS尾礦分級旋流器濃縮后，底流經高頻篩脫水落入中煤皮帶；溢流、高頻篩篩下水去廠外濃縮機入料緩沖池。濃縮機入料緩沖池中的煤泥水流入2#濃縮機及3#濃縮機，兩臺濃縮機底流采用壓濾機回收，溢流作為循環水。技改前煤泥分選及脫水系統原則流程如圖1所示。

圖1 技改前煤泥分選及脫水系統原則流程圖

2 煤泥脫水系統技術改造方案

龍泉選煤廠目前入選原煤為7#煤，原煤泥化嚴重，致使分選出的末中煤難以通過高頻篩進一步降低水分，壓濾機脫水回收的煤泥水分也無下降空間。龍泉選煤廠在設計時已經建有備用濃縮機和預留沉降過濾式離心機安裝位置，煤泥回收可靈活改為兩段濃縮兩段回收工藝，即一段濃縮機底流由沉降過濾式離心機脫水回收；溢流進入二段濃縮機，其底流再由壓濾機回收，溢流作為循環水使用。這種煤泥聯合脫水回收工藝是將沉降過濾式離心機作為細粒級煤中偏粗部分物料的脫水設備，發揮沉降過濾式離心機產品水分低物料松散、處理能力大的特點[1-2]；更細粒級煤泥由壓濾機來處理，實現洗水閉路循環，這樣可以在降低細粒物料水分的同時減少壓濾機的作業量。這種聯合脫水工藝在唐山國華建設的選煤廠中有著廣泛的應用[3]。

2.1 技術改造工藝流程

濃縮機入料緩沖池中的煤泥水進入一段1#濃縮機，一段濃縮機底流和TBS尾礦分級旋流器底流去截粗振動弧形篩(篩孔尺寸為1 mm)，一段濃縮機溢流進入2#和3#濃縮機；截粗振動弧形篩篩上物摻入末中煤產品，篩下煤泥水進入沉降過濾式離心機脫水；二段濃縮機底流由壓濾機回收煤泥，溢流作為循環水使用。壓濾機的濾液與沉降過濾式離心機的離心液返回一段濃縮機。TBS尾礦分級旋流器底流粗顆粒摻入沉降過濾式離心機入料，可有效降低細粒級特別是<0.045 mm粒級所占比例，極大改善沉降離心機脫水效果。技改后煤泥分選及脫水系統原則流程圖如圖2所示。

圖2 技改后煤泥分選及脫水系統原則流程圖

2.2 技術改造后工藝系統的特點

沉降過濾式離心機作為一種新型煤泥高效脫水設備，若要取得良好的使用效果，需要做到設備與脫水工藝的有機結合。根據設備入料粒度要求,入料粒度上限應控制在1 mm,須配套振動弧形篩截粗除雜，防止過濾段篩網破損[4-5]。若入料中<0.045 mm粒級含量超過40%，產品水分和離心液濃度迅速增加，固體產率和脫水效率明顯下降[6-8]。鑒于沉降過濾式離心機在脫水工藝中的特點，進行了分級脫水實踐，采用沉降過濾式離心機與壓濾機的聯合脫水工藝，必要時也可進行入料摻粗,改善入料粒度組成，以提高沉降過濾式離心機的脫水效果[9-10]。

該聯合脫水工藝特點是把沉降過濾式離心機和壓濾機各自優勢有機的結合起來，發揮沉降過濾式離心機產品水分低、物料松散、處理能力大的優勢；細粒級煤泥由壓濾機處理，確保最終固液分離及洗水閉路循環。相比較壓濾機單獨脫水回收煤泥工藝，聯合脫水工藝實現了部分偏粗物料松散，改善了中煤產品結構，有益于產品均質化，減少了濾餅結塊對中煤發熱量和銷售的影響,深得用戶認可[11-12]。

3 改造效果

2017年3月開始系統改造，雙系統各新增一臺唐山森普礦山裝備有限公司生產的LWZ1400×2000AⅡ型沉降過濾式離心機，改造后由沉降過濾式離心機脫水的末中煤水分為15.0%，占原煤產率升至13.5%；中煤泥由壓濾脫水，水分為23%，占原煤產率降至為4.5%；塊中煤水分和產率不變。中煤產品水分為11.40%，相比技改前中煤水分下降1.3%，低位發熱量Qnet,ar為20.14 MJ/kg，較技改前增加了420 kJ/kg左右，取得了較好的經濟效果。

4 結語

煤泥水通過水力分級后，粗細不同的煤泥水采用兩段濃縮兩段回收的煤泥水處理工藝，選用不同的脫水回收設備，可經濟合理地實現煤泥高效回收。選用LWZ型沉降過濾式離心機與一段濃縮機配合，實現了細粒煤泥水分低且物料松散，摻入混煤易均質化，增加低位發熱量；入料通過適度摻粗，物料脫水效果更佳。另外，壓濾系統處理量的減少，也降低了藥劑消耗，對洗水深度澄清有積極作用。