選煤廠中矸粗煤泥脫水系統的改造研究

陳 高

（霍州煤電集團汾河焦煤股份有限公司三交河煤礦選煤廠尾煤車間， 山西 霍州 031400）

引言

三交河選煤廠設計年煤炭洗選能力為2.4×106t，實際生產能力可以達到3.0×106t。煤炭洗選的洗煤工藝采用脫泥有壓三產品重介旋流器分選+粗煤泥TBS 干擾床分選+（-0.5mm）煤泥直接浮選、尾煤泥快開壓濾回收工藝流程，可以適應原煤煤質變化，但是在中矸粗煤泥脫水環節存在一定問題。

1 中矸粗煤泥脫水系統存在的問題

脫水系統工藝流程見圖1，磁選尾礦進入到煤泥桶，通過煤泥泵送至分級濃縮旋流器[1-2]。

旋流器上層溢流到濃縮機濃縮、壓濾；底層流到振動弧形篩進行分選，篩下水進入到濃縮機濃縮、壓濾，篩上物通過離心機進行處理得到中矸煤泥產品，離心液重新流入到煤泥桶[3]。

圖1 原脫水系統工藝流程

在選煤廠生產過程中，中矸煤泥脫水系統存在下述主要問題[4-6]。

1.1 脫水過程能耗高

中粗煤泥脫水系統中采用的電氣設備類型以及功率具體見表1。機電設備的合計功率達到421.2 kW，若脫水系統正常運行時其負荷率為75%，每年生產時間為300 d，每天生產時間為14 h，則整個中粗煤泥脫水系統年電能消耗量為：300 d×14 h/d×421.2 kW×75%=1.33×106kW·h。

表1 電氣設備類型以及功率

1.2 設備后期費用高

脫水系統采用的離心機為立式刮刀離心機，設備的轉速為534 r/min，同時設備運行效率受到眾多因素的影響，篩籃磨耗嚴重，平均每10 d 就需更換一個篩籃（費用0.5 萬元/個），平均每年需要更換的篩籃達到36 個；設備配套的出口保護環（費用1 萬元/個）、螺旋刮刀（1.6 萬元/個）平均使用壽命也僅為2 年。就僅立式刮刀離心機而言，年平均的設備維護更換費用就達到19.3 萬元（36×0.5+1/2+1.6/2=19.3 萬元）。

1.3 設備維修困難

由于該選煤廠現采用的重介分選系統經后期技術改造而成，設備充分利用的選煤廠原有的生產廠房其設備安裝空間有限，作業空間狹小，同時在設備上方未安裝有重型起重設備，造成設備更換、維修不便。現場檢修業人員需要鉆進到設備底部進行，一臺設備檢修，臨近的多臺設備出于安全考慮都處于停機狀態，造成設備使用率降低。

1.4 揚程損失大、故障率高

濃縮分級旋流器安裝在選煤廠主廠房+23.7 m水平高程處，而煤泥泵在位于廠房地表平面上，旋流器與煤泥泵間高程在23 m 左右，同時煤泥輸送管路中轉彎點、閥門、法蘭盤等設備多，造成管路內的煤泥輸送過程中沿程損失、局部損失量過大，從而導致煤泥泵驅動電機電能消耗過高。同時煤泥在輸送過程中由于管路轉彎點多、揚程高、管路中的附屬設備多，加之管路使用時間長，造成煤泥在輸送過程中堵篩、泄漏等事故時常發生，不僅制約選煤廠中粗煤泥脫水系統正常運行，而且還增加作業人員勞動強度。

2 脫水系統的升級改造

針對現采用的中矸煤泥脫水系統現狀以及運行過程中存在的主要問題，選煤廠管理層決定從簡化脫水系統、降低煤泥輸送管路揚程等方面出發。具體為：拆除脫水系統中的振動弧形篩、煤泥離心機，并將濃縮分級旋流器安裝標高從+23.7m降低至+15.6 m，降低高度為8.1 m，減少煤泥泵揚程以及輸送管路輸送距離，如圖2 所示。在脫水系統中安裝1 臺高頻篩，實現中矸煤泥分離目的。

圖2 改造后的脫水系統工藝流程

相對于原中矸煤泥脫水系統，改造后的脫水系統減少了振動弧形篩、煤泥離心機，采用型號為GZ1031 高頻振動篩替代弧形篩、離心機功能，從而大幅度優化了中矸煤泥脫水系統，降低了系統復雜性，結構更為簡單。

3 改造效果

3.1 降低電能消耗

將濃縮分級旋流器從+23.7 m 降低至+15.6 m水平，可以減少煤泥泵揚程約8.1 m，降低了煤泥輸送管道長度、管道轉彎點數量以及管道附件使用量，管道的安裝關系更為簡化，大幅降低了煤泥輸送管理沿程損傷以及局部損失，采用變頻方法可以降低煤泥泵輸送壓力，從而達到降低煤泥泵能耗目的。在現場實踐中煤泥泵電能消耗量降低約45%。

同時將采用高頻篩代替原有的弧形篩、離心機后，電機功率從421.2 kW 降低至111 kW，按照每年生產300 d，每天生產14 h，電價為0.56 元/（kW·h），僅電能消耗每年就可節省72.9 萬元。

3.2 降低設備維護費用

拆除立式刮刀離心機后，省去篩籃、螺旋刮刀、出口保護環等更新、維護費用。就這方面而言，可以節省費用約為19.3 萬元。

3.3 降低故障制約生產時間

原脫水系統煤泥泵輸送管路長、輔助設備以及管道彎管等環節多，常發生煤泥堵篩管道問題，當立式刮刀離心機采用的篩籃不能及時更換時，會引起粗煤泥堵篩煤泥輸送管路。由于故障導致的選煤系統年停機時間達到60 h，粗略估算，由脫水系統故障導致選煤廠原煤處理能力降低約2.2 萬t。對脫水系統進行改造后，可以從源頭上杜絕系統故障率高的問題。

4 結論

1）改造后的煤泥脫水系統運行原理更為簡單，設備的可靠性以及穩定性得到較大幅度提升，降低由于煤泥脫水系統故障對選煤廠生產的影響。

2）改造后的煤泥脫水系統相對于改造前僅就電能消耗、設備更換維護等方面就可以每年節省約92.2 萬元，經濟效益顯著。