袁大灘選煤廠工程設計實踐

陳警衛

(中煤西安設計工程有限責任公司，陜西 西安 710054)

1 選煤廠概述

袁大灘選煤廠為袁大灘礦井配套項目，位于袁大灘井田的中部劉家灣西北側約0.5 km的沙地中，生產能力為5.0 Mt/a，選煤方法為200～13 mm(預留下限降至8 mm的可能性)塊煤采用重介淺槽分選、小于13 mm末煤暫不分選但預留分選處理能力、粗煤泥采用離心機回收、細煤泥采用壓濾回收的工藝流程。選煤廠于2018年8月投產。入選原煤為中灰、中高全水、高揮發分、高熱值、中硫、低磷、低氟、低氯、一級含砷、高熱穩定性、較低軟化溫度灰、粘結性指數為0的不粘煤和長焰煤。2018年7月15日配套礦井投產，選煤廠開始帶煤試生產，并一次投料成功，產品數質量指標均達到設計要求，安全設施穩定可靠，符合設計規定要求，也滿足現場使用要求。

2 設計方案

2.1 煤質特征

本礦首采區為2煤層，對其進行鉆孔資料統計，預測原煤灰分，按照預測的原煤灰分校正就近生產煤礦小紀汗2號煤篩分浮沉資料，得到袁大灘選煤廠入選原煤篩分表和200～13 mm原煤浮沉表，分別見表1和表2。

表1 原煤篩分試驗結果

由表1和表2可得出以下結論：

(1)袁大灘礦井原煤灰分為18.80%，屬于中等灰分煤，不經過洗選可滿足一般動力煤用戶的要求，但對于發熱量要求較高的用戶，或井下煤質發生變化時，不經過洗選的原煤市場競爭力不強，企業效益未實現最大化，故增加原煤分選環節十分必要。

(2)大于13 mm塊原煤含量為45.78%，其灰分為19.38%，稍高于原煤灰分，說明塊煤中含有相對較多的矸石，工藝選擇時可考慮通過塊煤洗選加工，實現排矸降灰，優化產品煤質。

(3)小于0.5 mm原生煤泥含量為5.04%，灰分為26.14%，雖然含量較低，但灰分較原煤高，說明矸石較易碎且有一定泥化現象，因此在工藝選擇和設備選型中應予以重視。

(4)小于1.4 g/cm3和大于2.00 g/cm3密度級為主導密度級，小于1.4 g/cm3密度級灰分較低，大于2.00 g/cm3密度級矸石灰分高達76.56%，說明在采用較高密度分選時，可以排出純矸，洗選出大量精煤。

(5)1.4～2.0 g/cm3密度區間的中間物含量較少，說明本礦煤的可選性較好，分選密度在此范圍變化時，對精煤的產率影響不大。

(6)從浮沉煤泥含量和灰分來看，浮沉煤泥的量不大，灰分較原煤灰分低，說明矸石泥化不嚴重。

根據表2中數據，繪制入選200～13 mm原煤可選性曲線，見圖1。

表2 200～13 mm原煤浮沉試驗結果

圖1 200～13 mm粒級原煤可選性曲線

由可選性曲線可知，當分選密度低于1.3 g/cm3時，可選性為極難選；當分選密度等于1.4 g/cm3時，可選性中等可選。

2.2 選煤工藝

在保證洗選產品質量滿足市場要求前提下，遵循企業經濟效益最大化原則，選擇先進高效、適應性強、靈活方便、回收率高的分選工藝。最終確定的工藝流程(圖 2) 為：200～13 mm(預留下線降至8 mm的可能性)塊煤采用重介淺槽分選、小于13 mm末煤暫不分選但預留分選處理能力、粗煤泥采用離心機回收、細煤泥采用壓濾回收的工藝流程。

圖2 工藝流程

2.3 主要設備選型

選煤廠的工作制度為330 d/a、16 h/d，每天兩班生產，一班檢修。原煤倉前小時處理量與礦井一致，為Q=2 500 t/h，原煤倉后各環節不均衡系數根據GB 50359—2016《煤炭洗選工程設計規范》選取。所選設備處理能力均滿足塊煤洗選下限降至8 mm的通過量。主要設備選型見表3。

表3 主要設備選型

2.4 總平面布置

選煤廠主要單位工程包括原煤倉、準備車間、主廠房、塊煤地銷倉、產品倉、矸石倉、濃縮車間及泵房、火車快速裝車站、汽車快速裝車站、電控樓、綜合化驗樓、機電修理車間、材料棚等，根據廠區地形，采用一字型平面布置。

(1)原煤倉：原煤倉為2座φ22 m的鋼筋混凝土圓筒倉，每個倉容量10 000 t，總容量20 000 t。倉上采用膠帶輸送機加犁式卸料器配煤，每個倉下布置6個倉口，共設12臺振動給煤機，給煤機呈相對布置。原煤倉設置單獨的電梯間和檢修間，倉上設起吊梁和電動葫蘆。

(2)準備車間：采用鋼筋混凝土結構布置形式，準備車間外形尺寸35m×18m×20.40m(局部高26.40 m)。原煤由2臺雙層弛張篩進行分級作業(預留1臺雙層弛張篩位置)，弛張篩上層為固定篩，篩孔35 mm(出料端局部100 mm)，下層為弛張篩，篩孔為13 mm。同時準備車間原煤可通過203配倉刮板的卸料閘門(帶50 mm方格板)落入準備車間內的鍋爐煤倉儲存，末煤通過倉口溜槽閘門給入211帶式輸送機轉載，供鍋爐房用煤。

(3)主廠房：主廠房采用鋼筋混凝土結構布置形式，主廠房外形尺寸43m×22m×33.4m。主廠房設備布置按順煤流方向呈階梯狀和大廳式布置，主要層面5層，局部7層。工藝布置按系統分為塊煤洗選系統、粗煤泥回收系統、壓濾回收系統，主廠房功能分區明確，廠房明亮整潔。主廠房設置了提升孔和樓梯間，并考慮了汽車可以開進廠房內，設有檢修通道。主廠房設置1臺電動單梁橋式起重機，用于重介淺槽分選機、精煤脫介篩、壓濾機等主要設備的檢修。主廠房為鋼筋混凝土結構廠房，樓板為混凝土結構和網格板相結合樓板，各種跑冒滴漏和打掃衛生的煤泥水通過各層地溝很方便的進入底層平面，通過地溝進入集水池，然后由排污泵打入矸石脫介篩進行回收處理。

主廠房工藝布置主要有以下特點：① 布置合理緊湊，采用鋼筋混凝土布置，布置緊湊，廠房體積小，上煤點低；② 主要工藝設備采用先進可靠的大型設備，系統可靠性高，靈活性強；③ 按照工藝作業特點，分區明確，便于操作管理；④ 生產系統靈活，生產方式多樣，可以最大程度的適應市場需求和變化；⑤ 各設備采用分層布置方式，使上工序物料以自流的方式給入下一工序設備中，減少了中間運輸環節，物料運輸路徑短，管道省，減少了能耗和管路磨損；⑥ 主要工藝設備的上方留有合理的檢修空間和檢修孔，便于設備部件的檢修起吊。

(4)產品倉：設3座φ22 m的鋼筋混凝土圓筒倉，每個倉容量10 000 t，總容量30 000 t。倉上采用可逆式移動配倉輸送機，塊精煤(混精煤)產品可以均勻配至2個倉內，末煤(混煤)產品可以均勻配置3個倉內，產品煤可以實現最大程度的互換儲存。每個產品倉下設6個倉口，共設18臺振動給煤機，給煤機呈相對布置。產品煤通過分岔溜槽和閘門實現既可以去汽車裝車外運，也可以火車快速裝車外運銷售。產品倉設置單獨的電梯間和檢修間，倉上設起吊梁和電動葫蘆，用于起吊和檢修。

3 設計特點

3.1 先進、高效選煤方法

本礦煤為動力煤，其主要用途是作為電力、化工、民用等動力用煤。并且原煤灰分較低，發熱量高，所以在末煤沒有高端的用戶之前，分選粒級不宜太低。洗選加工以穩定煤質，降低灰分與硫分、提高發熱量、滿足用戶對產品的質量要求為原則，入洗下限以13 mm為宜。

在充分考慮煤質和市場變化的基礎上，結合目前國內外選煤技術的發展狀況，選煤廠可行性研究報告對塊煤采用重介淺槽分選、跳汰分選等多種選煤方法進行了技術分析，最終確定13～200 mm塊煤采用重介淺槽分選，小于13 mm末煤不分選。

3.2 工藝流程先進、靈活

工藝系統分為4大部分，即原煤準備系統 、主洗系統、介質回收系統和煤泥水系統。根據煤質和用戶的不同要求，確定了5種不同的生產方式，可以滿足不同用戶對產品的要求。

3.3 總平面布置合理、緊湊

總平面一字型布置，生產工藝順暢、合理；并妥善處理近期建設和遠期發展的關系，發展端盡可能預留在廠區邊界。在有利生產、方便管理的前提下，將不同功能的建、構筑物因地制宜、合理分區；在滿足生產使用、防火、衛生、安全、環保等要求下，將相同功能的建、構筑物聯合或同體布置，減少占地。

3.4 設備配置大型化、高效化、節能化

重介淺槽選用國內最大型號的淺槽分選機，處理能力大，系統布置得以大幅簡化。原煤分級篩選用2臺3.6×8.5雙層香蕉篩，上層篩孔φ200 mm，下層篩孔φ13 mm，脫介效果顯著。

3.5 生產管理現代化

重介系統自動調節對象為精煤脫介篩篩下合格懸浮液的自動分流箱分流閥及合格介質桶補加循環水閥，精煤預期灰分為外環給定，灰分測量儀測量值(反饋信號)與之比較，其偏差經過PI調節后輸出作為內環給定輸入，密度變送器測量值(反饋信號)與之比較，其偏差經過PID調節后輸出作用于執行器(分流箱分流閥及合格介質桶補水閥)，內環經過PID調節后設一個偏差比較器，當偏差Δd為正偏差時，輸出作用于合格介質桶補水閥；當偏差Δd為負偏差時，輸出作用于分流箱分流閥。

3.6 綜合自動化程度高

選煤廠的集控技術先進，自動化程度高，所需崗位工少，工藝參數顯示明了、直觀；采用智能綜合保護體系和人/機界面交互技術，能夠實現生產過程的高產、高效和崗位無人值守；實現了設備分選密度的自動控制、系統自動啟停車、事故自動報警、火車快速裝車，汽車裝車集空車稱重、自動裝車、自動加煤、重車過磅、自動打印于一體。

4 結 語

袁大灘選煤廠結合原煤煤質特點選擇先進、高效的選煤方法；根據煤質和用戶的不同要求，確定了5種不同的生產方式，滿足不同用戶對產品的要求；根據征地的特殊性，平面采用一字型布置，生產工藝順暢、合理；設備配置大型化、高效化、節能化，重介淺槽選用國內最大型號的淺槽分選機，處理能力大，系統簡單；采用先進的自動監測和重介密度自動控制系統，生產管理現代化。該廠投產至今已3 a，2019年、2020年的原煤處理量分別4.9 Mt、5.2 Mt，精煤平均灰分為7%，平均介耗為0.80 kg/t，各項指標均滿足設計規范要求。