青龍寺煤礦選煤廠生產系統優化及實踐

高啟業，李 軍

(榆林神華能源有限責任公司青龍寺煤礦分公司，陜西 榆林 719400)

青龍寺煤礦選煤廠始建于2014年5月，設計加工能力5.00 Mt/a。洗選工藝為：150～13(25) mm塊煤重介淺槽分選，小于13(25) mm末煤有壓兩產品重介旋流器分選，末煤也可經6 mm弛張篩脫粉后入洗，1.5(3)～0.25 mm粗煤泥采用螺旋分選機分選，0.25～0 mm細煤泥經兩段濃縮后，采用加壓過濾機和壓濾機聯合回收。

近年來煤炭市場的競爭已經逐漸轉變為質量型、差異型的競爭，怎樣有效地控制成本，提高企業的生產效率才是應對激烈競爭的重要舉措[1-2]。選煤廠建成投產運營以來，原煤泥化嚴重，且隨著青龍寺礦井產能的提升，生產系統的各項問題愈來愈突出，處處制約著選煤廠的能力提升，因此，必須對選煤廠生產系統進行優化。

1 存在的主要問題

1.1 煤質問題

青龍寺煤礦選煤廠原煤篩分試驗結果見表1，0.5～0 mm小篩分試驗結果見表2。

表1 原煤篩分試驗結果

從表1、2可以看出：

(1)原煤灰分為 21.47%，均屬中灰煤；

(2)50～3 mm中間粒級的質量百分數相近，說明50～3 mm原煤的粒度分布較為均勻；

(3)小于0.5 mm 粒級含量均為 5.35 %，灰分為32.70 %，高于原煤和相鄰粗粒級灰分，說明矸石有泥化現象；

(4)小于0.5 mm 各粒級的灰分隨粒度的減小有升高的趨勢，小于0.075 mm 粒級的灰分均高于本級原煤灰分，說明小于0.5 mm 中含有一定的高灰細泥。

表2 0.5～0 mm小篩分試驗結果

依據國家標準GB/T 19833—2005《選煤廠煤伴生礦物泥化程度測定》的相關規定和流程進行泥化試驗[3-4]。煤矸石安氏泥化試驗結果表明煤矸石的泥化比0

綜上所述，原煤有比較明顯的泥化現象，含高灰細泥，造成分級篩篩板嚴重堵塞，分級效率低下，大于13 mm錯配物含量較高；煤矸石中泥巖遇水泥化，造成細煤泥沉降困難，壓濾機不成餅，細煤泥脫水效果差，嚴重拉低了產品質量；煤泥濕粘造成末煤、混煤溜槽以及煤倉掛壁、堵塞頻繁。

1.2 工藝問題

(1)原設計中設備單系統布置，工藝不靈活，且未考慮原煤只篩分不入洗的生產方式，生產系統應急能力不足；

(2)原煤干濕結合的分級方式，原煤過水時間長，造成泥化加重，且塊、末煤入洗方式切換時需大量更換篩機篩板，組織費時費力；

(3)煤泥水處理系統的2臺濃縮機獨立配置，無法實現相互快速切換，存在較大的應急隱患；

(4)按照礦井整體規劃，選煤廠系統小時處理能力有待提高；

(5)細煤泥經壓濾機脫水后直接回摻混煤，對混煤品質拉低明顯。

1.3 設備問題

(1)設備運行不穩定，故障多，如帶式輸送機跑偏嚴重，刮板機飄鏈，設備保護可靠性差；

(2)末煤收集刮板、塊煤離心機等設備處理能力配置不足；

(3)原煤13 mm分級篩篩網糊堵嚴重，6 mm脫粉篩因效果不佳閑置，篩分效率低下，影響產品質量。

1.4 運行管理問題

(1)介質回收率低，跑介嚴重。洗塊煤介耗高達1.5 kg/t，煤炭洗選成本遠高于行業平均水平；

(2)煤泥水沉降困難，藥耗較大；

(3)泵的軸封水和冷卻水消耗生活用水量大，導致全礦生活用水緊缺；

(4)熟練工種緊缺，生產組織模式有待改進。

總的來說，建廠初期青龍寺煤礦選煤廠多個方面需要夯實基礎，提升和加強組織管理。

2 優化與實施

針對選煤廠存在的問題，結合現場實際情況，對各個環節的問題提出了優化措施并付諸實施。

2.1 煤質源頭控制

(1)進行專項設計，井下實施煤和矸石分流通道，控制矸石進入煤流，減少矸石見水時間，降低高灰細泥含量，從源頭上彌補煤質缺陷。調整洗選工藝，減少原煤過水時間，實行部分脫粉入洗工藝。

(2)細煤泥摻粗，控制細煤泥水分[6]。礦井原煤泥化嚴重，次生煤泥多屬于高灰細泥，粘度高、粒度細，造成選煤廠加壓過濾機工作效率低下，且細煤泥濾餅水分嚴重超標，拉低了產品質量。通過對加壓過濾機工藝特性和煤泥屬性進行分析，專門設計安裝了細煤泥摻粗工藝管路，有效增加濾餅透氣性，充分發揮加過濾機效能，濾餅全水分由原來的38%降低到30%以下，既保證了混煤發熱量，又緩解了煤倉堵塞問題。

2.2 工藝優化

(1)增設原煤大于50 mm分級后直接破碎、末煤不入洗旁路生產工藝。綜合考慮改造價值、現場條件等因素，在不改變原設計生產方式的前提下，將原有210帶式輸送機由單向運行改造為選擇性可逆雙向運行，增強生產系統的靈活性。

(2)針對塊末煤系統切換困難的問題，結合煤質及設備處理能力情況，采取末煤不洗選，通過降低塊煤淺槽分選機入洗下限(由13 mm調整為10 mm)保證混煤煤質。

(3)通過對煤泥系統管路進行分析，巧妙利用濃縮池底流泵，設計2臺底流泵與入料緩沖池之間的聯通管路，并通過氣動閥門控制，實現2座濃縮池互為備用的功能。原來需要20 d才能完成的濃縮池切換縮短至為12 h，極大增強了選煤廠事故應急能力。

(4)目前，選煤廠采用10 mm塊煤入洗、末煤旁路的生產工藝，產品質量已基本能夠滿足客戶要求。根據礦井整體規劃，未來將采用火車裝車外運，并可能擴大礦井產能和收儲外購煤，這必定會對選煤廠系統生產能力和煤質適應能力提出更高的要求。為此，結合現有工藝和現場實際，比選引進新型篩板實現精準分級，積極探索8(6) mm深度分級和系統擴能的可行性，為發揮選煤廠提質增效提前進行技術儲備。

(5)針對細煤泥高水、高灰、低熱值的問題，通過大量市場調研，對細煤泥煤質和經濟指標綜合測算，制定了細煤泥落地干燥(晾曬)可行性方案。

2.3 設備優化

對達到使用壽命的設備、腐蝕磨損嚴重的設備、嚴重老化的設備等進行重點排查，進行大修處理，必要時進行更換，加強設備可靠性，保證正常的生產運行。

(1)由于安裝及膠帶質量問題造成帶式輸送機跑偏的，通過更換膠帶，優化入料溜槽角度，調整托輥架平整度、安裝前傾托輥、設計鼓型自糾偏滾筒的辦法控制膠帶跑偏；設計刮板機自清鏈裝置，控制飄鏈。

(2)針對塊煤離心機能力不足的問題，將進入離心機的塊精煤入料上限由50 mm調整為40 mm，克服離心機能力不足的問題。

(3)選煤廠原煤13(10) mm分級篩篩網糊堵嚴重，透篩率低下影響產品質量，同時造成工人清理勞動強度大，危險系數高。調研選用自清潔篩板，定期及時清理篩板。通過多次考察調研和技術論證，選用多種不同工藝和材質的自清潔篩板進行現場試驗。經過近八個月的對比分析，現已基本總結出了兼顧篩面傾角、透篩率、耐用性和經濟性的分級篩板篩面安裝組合方案。徹底解決了分級篩篩網糊堵和分級效率低下的問題，同時降低人工清理的勞動強度和危險系數。

(4)針對溜槽煤倉掛壁堵塞嚴重的問題，通過優化溜槽襯板材質和角度、加大倉下給煤機輪換頻率、縮短混煤倉存時間、定期放空清倉等措施，有效防范了煤倉掛壁自燃的問題。

(5)調研選用國內先進的設備電氣保護產品，并自行設計了專門針對粘濕原煤的特制門式防堆煤保護和雙橋式防刮板機跳鏈(斷鏈)保護裝置，大大提高了設備電氣保護的可靠性，保證選煤廠生產系統的正常運行。

2.4 運行管理優化

(1)優化介質回收系統。介耗高會引起一系列問題，磁鐵礦粉價格較貴，重介質會加速設備及管道的磨損，介質回收環節復雜，會增加管理難度。通過對系統進行詳細分析，現場多次試驗總結，采取了多種措施，如優化固定篩篩板的條縫方向，合理調整脫介篩噴水角度，設置2—3段噴水，適當加大噴水量[7]；定期為磁選機做檢查，保證各項操作參數滿足運行要求，保證入料濃度在合理范圍，并將磁選機脫介刮刀改為高壓噴水[8-10]；擴大篩機合格介質段截取溜槽，在篩機合格介質段設計安裝檔水堰篩板等，將選煤廠洗選介耗穩定控制在0.3～0.4 kg/t，大大降低了生產成本，年度節省介秏費用約180萬元。

(2)煤泥水沉降是煤泥水處理的重要環節，采用多點加藥，進口聚丙烯酰胺和國產配合使用，在大大降低藥耗的同時保證了煤泥水系統的高效運行。

(3)選煤廠45臺渣漿泵的軸封和冷卻用水原設計為生活用水，每天消耗水量約220 m3，不僅用水成本高，而且頻繁造成全礦生活用水緊缺。通過分析渣漿泵的軸封特性，自行設計渣漿泵冷卻水自循環系統，同時將系統補水由生活用水改為礦井水處理廠的凈化水。既能滿足選煤廠生產用水需求，又降低了礦井生活用水，每年可節約生活用水費用約100萬元。

(4)對選煤廠生產組織模式進行優化調整。針對選煤廠組織機構不合理、檢修質量不達標、生產任務不飽和、裝車外運不規律的實際情況，從工作紀律、組織建設和員工培訓方面入手，重點加強現場安全管控、制定詳細檢修計劃、合理安排生產任務等多方面入手，積極協調集中裝運、合理優化組織機構，取消選煤廠夜班作業，實現與礦井生產同步的“6280”組織模式。所謂“6280”是指早班檢修6 h，2 h生產；中班8 h作業，早班檢修完2 h生產和中班8 h作業是連續性的，交接班在崗位上進行；零點班也就是夜班取消作業，人機雙休，這是區別于傳統的“三八”式生產組織管理模式。青龍寺煤礦通過實踐證明，“6280”模式是可行的，也是當前企業最佳的生產組織管理模式，生產更優化，組織更緊湊，員工更健康，工效更高，礦井更安全。現代化礦井和配套選煤廠，少了三分之一的生產作業時間，卻能保質保量完成任務指標，職工幸福指數明顯上升，安全生產可控可防。

3 結 語

選煤廠的生產和運營是一個復雜龐大的體系，關乎煤質、工藝、設備、運行管理方方面面，青龍寺選煤廠投產運營以來，也暴露出來了各種各樣的問題，針對存在的各項問題，提出了優化和實踐思路。通過實施煤和掘進矸石分采分運、末煤旁路、細泥摻粗等方式，減少煤、矸石過水時間，降低泥化程度，降低高灰細泥帶來的煤泥帶水高等問題。同時提出了工藝、設備及運行管理等優化方案，改動少、周期短，有利于選煤廠的維護管理及生產運營，能夠有效地降低生產成本，實現產品質量和企業經濟效益雙增值。