選煤廠煤泥系統的優化改造

張淑萍

（大同煤礦集團大地選煤有限公司塔山選煤廠， 山西 大同 037000）

引言

近年來隨著煤炭市場競爭的不斷加劇，用戶對煤炭質量提出了更高的要求。提高煤炭質量也是每個煤炭企業的目標，大多數的煤炭企業依靠增加洗煤量來提高產品質量。隨著洗滌速率的增加，在選煤生產系統中產生的煤泥量也增加，并且煤泥量的增加在一定程度上引起煤泥水系統的問題，這限制了洗滌量的增加率。由于來自熱選煤廠的大多數煤泥被混合到最終產品中出售，煤泥數量的增加導致最終產品的水分增加，熱值降低[1]。因此，在選煤過程中加強對煤泥的控制，實現對選煤生產的深度處理和減少煤泥具有現實意義。本文以塔山選煤廠為例，研究選煤廠煤泥漿系統的優化改造。

1 塔山選煤廠概況

選煤廠一車間設計年處理原煤1 500 萬t，小時處理原煤能力為3 000 t，實際小時處理原煤能力為3 000 t；二車間設計年處理原煤800 萬t，小時處理原煤能力為1 500 t，實際小時處理原煤能力為1 300 t。主要工藝為：原煤采用全部入選，150～13 mm 的塊煤采用重介淺槽分選；13～1.5 mm 末煤采用三產品重介旋流器分選；1.5～0.2 mm 粗煤泥采用螺旋分選機分選；0.2 mm 以下細煤泥采用加壓過濾機＋板框壓濾機聯合脫水回收。二車間調試期間煤泥系統一直處于不穩定的洗選狀態。表現為加壓過濾機耗風大，只能啟動一臺，處理量達不到要求，并且加壓和板框的產品水分都高，在25%以上。煤泥系統的不穩定運行已嚴重制約生產，更使精煤質量受到影響。日積月累，隨著礦井產量的不斷加大，煤泥系統工藝改造就顯得非常重要。

2 選煤廠煤泥系統主要存在的問題

塔山選煤廠二車間共安裝兩臺廣東佛山安德里茨加壓過濾機和兩臺景津板框壓濾機。調試生產期間，加壓過濾機耗風過大，工作風壓不足，濾餅水分高，啟動五臺GA250 空壓機也只能勉強保證一臺加壓過濾機使用。經營成本高，設備損耗大，處理量小，煤泥回收滯后，不能適應生產要求。經過多次研究排查，并對比一、二車間的洗選工藝和煤泥回收系統，發現加壓過濾機設備本身不存在漏風問題，空壓機產風量也能達到設定標準，工作正常。煤泥濃度在生產連續狀態下低于450 g/L，也在要求范圍內，濃縮池沉降添加劑為聚丙烯酰胺，復合混凝劑為聚合氯化鋁，完全符合工藝要求。影響加壓過濾機耗風量的幾個關鍵機械因素一一排查完成后，試著開始對煤泥進行系統工藝改造。通過分析對比二車間細煤泥粒度組成比例，發現在二車間的煤泥水中，0.074 mm 細微粒級以下占本級的比例較大，很不利于過濾脫水。

與此同時濃縮池開始出現“翻花”現象，看不到循環水溢流沿，沉降效果差，返黑水。由于礦井產量加大，為保證生產，一段時間內加藥量持續給大，藥耗急劇增加，達到15.5 g/t，比公司規定的藥耗增加了7.5 g/t，比計劃指標幾乎翻了一倍。另外，混凝劑消耗也明顯增大，一段時間內混凝劑消耗達到4.5 t，經營成本突增。經過檢測，煤泥水分也高達26%～27%。現場分選所得產品中發現尾煤中含有大量低灰粗顆粒產品，浮選系統有大量粗顆粒，導致浮選分選效果較差，造成了資源損失。經過對濃縮池沉降情況的現場觀察、取樣化驗，加壓過濾機運行情況觀察，細煤泥系統主要問題有以下幾個方面。

2.1 濃縮池沉降“翻花”現象嚴重

濃縮池沉降出現“翻花”現象嚴重，濃縮池入料管路設計在濃縮池液位以下，當入料管路入料太急的時候，管路里本來有的空氣會順著管路進入濃縮池入料管路進入濃縮池液位以下水面，空氣上浮到水面上出現“翻花”現象。在此過程中空氣上浮會沖擊已經聚集成絮團的煤泥，阻礙煤泥的沉降。濃縮池的翻花現象如圖1 所示。

2.2 濃縮池溢流液量太多

溢流液流入溢流槽時由于量太大，全都擁堵在溢流槽內，不能及時流入循環水池，造成溢流槽液位和濃縮池液位齊平，已經看不到溢流槽邊沿，如圖2所示。此種情況發生會導致溢流液不利于觀察，清水層里會混有游離的煤泥進入循環水池，繼而引發循環水系統堵塞。

圖1 濃縮池“翻花”現象

圖2 濃縮池看不到溢流液面

2.3 壓濾系統添加絮凝劑和混凝劑超標嚴重

壓濾系統中需要添加絮凝劑和混凝劑進行混凝處理，由于工藝系統設計不合理，煤泥水沉降速度慢，嚴重影響洗選系統的正常運轉，所以只能加大絮凝劑和混凝劑的使用使煤泥水加速沉降，導致絮凝劑使用量達到14.3 g/L，混凝劑使用量達到3 g/L，遠遠超出其規定使用量[2]。

2.4 其他問題

細煤泥中粒度小于0.074 mm 產量過高，使加壓過濾機成餅困難，用氣量增大，超出空氣壓縮機最大負荷，細煤泥系統紊亂，詳見表1。濃縮池沉降效果差，每班必須有約半小時停車進行煤泥沉降。

3 改造措施

為避免濃縮池入料管路里帶入空氣進入濃縮池中心旋轉電機，需要對濃縮池入料管路進行改造，使其在入料進入中心旋轉電機之前進行排氣處理。對濃縮池入料進入濃縮池前進行排風處理，可以在濃縮池入料管路進中心旋轉電機前接設一個排風管路，使其聯通大氣，進行排風處理[3]。

3.1 增設穩流箱

增設穩流箱可以緩沖濃縮池入料時廠房里弧形篩篩下物、離心脫水機篩下物、加壓過濾機下濾液、板框壓濾機濾液同時回料時因入料太多、流速太急對濃縮池正在沉降的煤泥沖擊，保證濃縮池沉降系統的正常運行[4]。

表1 細煤泥參數

3.2 改造濾液水循環管路

對濾液水循環管路進行改造，減少整個系統循環水使用量，減少濃縮池處理量。因加壓過濾機和板框壓濾機的濾液水是經過充分過濾的，其性能完全符合循環水的使用標準，所以分流加壓過濾機和板框壓濾機的濾液水為主選車間系統補水完全符合工藝要求。而分流濾液水可以減少濃縮池水循環量，降低沉降系統的負荷，使濃縮池使用效率更高效[5]。

3.3 增加濃縮池入料管路排風口

增設穩流箱，對濾液水循環管路進行改造，增加濃縮池入料管路排風口，避免管路中的空氣排泄到濃縮池沖擊煤泥水的沉降。為防止因離心機篩籃破損，大量粗煤泥涌入濃縮池造成壓耙事故，在廠房內增加了打循環分支管路，即用一根直徑250 mm 的管子一頭與4303 濃縮池底流泵接通，一頭接至煤泥桶。一旦發生事故，可以打循環處理。

4 應用效果

塔山選煤廠細煤泥工藝系統的改造充分實現了細煤泥系統的配粗工藝，減少了濃縮池煤泥水的系統循環量，減少了濃縮池的生產壓力，減少了循環水的使用量，簡化了整個洗選系統的水循環量。優化改造后的選煤廠煤泥系統運行正常, 大大降低了細煤泥產量，使粗煤泥回收產率大大增加，保證了煤炭生產的可持續發展，具有良好的社會經濟效益，并為選煤廠循環水的設計與應用提供了可靠的現實依據。