動力煤選煤廠工藝系統局部優化改造實踐

成國利

(北京中煤煤炭洗選技術有限公司，內蒙古 鄂爾多斯 017000)

納林河二號礦井選煤廠位于內蒙古自治區鄂爾多斯市境內，行政區劃屬鄂爾多斯市烏審旗納林河鎮管轄，設計能力為10.00 Mt/a，屬特大型動力煤選煤廠。該廠分選工藝為: > 13 mm粒級塊煤采用淺槽重介分選機分選，< 13 mm 粒級末原煤采用有壓兩產品重介質旋流器分選，粗煤泥采用弧形篩 + 離心機聯合回收，細煤泥采用濃縮機 + 加壓過濾機或 ZCCA 新型煤泥壓濾機回收，粗細煤泥脫水后全部摻入混煤產品。該廠入選原煤以長焰煤為主，其次為不黏煤，是良好的民用及動力用煤。但是，該廠投入生產運營后生產能力不能達到設計要求，主要表現在部分設備選型不合理和設計存在缺陷，造成生產系統故障率高、生產效率低、系統小時處理能力低等。為此，對制約納林河二號礦井選煤廠生產效率提升的瓶頸進行了分析，并通過制訂、實施科學可行的解決方案，最終使選煤廠的生產效率得到了大幅提升。

1 存在問題

1.1 精煤破碎機產能嚴重不達標

納林河二號礦井選煤廠317#/318#精煤破碎機為雙齒輥破碎機，處理能力為400 t/h，入料粒度上限為200±30 mm，設計破碎機齒輥為外旋。在處理較大塊物料時(粒度>150 mm), 因其齒輥轉動方向以及破碎腔結構等因素的影響,使其不能高效運轉，導致其實際最大處理能力僅為200 t/h，嚴重制約了選煤廠生產能力的正常發揮。破碎機破碎腔結構示意圖如圖1所示。

圖1 破碎機破碎腔結構示意圖

1.2 定量裝車控制系統設計缺陷

納林河二號礦井選煤廠臨時裝車系統采用地量衡稱重+人工操作的方式，即當觀察到地量衡數值達到要求裝車噸位時，由人工手動操作閘板切換裝車位置，一車一切換，操作較為頻繁，不僅工作強度較大，且裝車效果受工作人員工作狀態等因素影響，無法精確控制裝車煤量，導致裝車煤量頻繁出現超裝或欠裝，需要對超裝或欠裝車輛進行二次補裝或超裝卸煤，嚴重制約了裝車效率。

1.3 泵軸封冷卻水控制系統設計不合理

納林河二號礦井選煤廠泵軸封水采用傳統設計，各車間內所有的軸封水均由一臺功率較大的清水泵供應，在停產期間，當檢修、檢查、打掃衛生等需要短時間啟動離心泵時，會頻繁啟動清水泵提供軸封水，容易造成泵故障，同時啟動清水泵時其他各泵盤根處都在進水，也造成清水資源浪費。

1.4 配電保護設計不合理

納林河二號礦井選煤廠由于集中控制系統電路合閘信號取自斷路器的輔助觸點，而隔離開關配電柜因未設計斷路器與隔離開關間的連鎖機構，致使電工在送電過程中存在因疏忽大意只送斷路器不送隔離開關的現象，此時集控室顯示設備已送電就緒，但設備卻不能正常啟動，從而產生生產延誤。

針對工藝系統中存在的上述問題，納林河二號礦井選煤廠逐一制訂了整改措施，并為每項措施制訂了科學可行的實施方案，同時將改造任務落實到人，規定完成期限，確保改造效果。此外，針對部分設備電氣保護不足的問題，選煤廠技術人員也根據實際需要進行了設計安裝。

2 改造方案

2.1 精煤破碎機擴能改造

通過對精煤破碎機運轉狀況及物料在破碎機內運動狀態進行研究分析，最終確定采用改變精煤破碎機齒輥旋轉方向以及增加破碎梁的方式對破碎機進行改造，從而優化了破碎腔結構及物料破碎的受力方式，并且提高了破碎機的處理能力[1-4]。

2.2 定量裝車系統改造

應用PLC控制技術對裝車系統進行自動化改造，現場安裝電腦、PLC控制器、翻板切換控制接觸器、繼電器等，通過電腦輸入預定裝車噸位，再經過通訊模塊、PLC控制器，實現了汽車地量衡數據的采集及與預設噸位的比較計算，在達到預設噸位后，切換控制翻板接觸器吸合翻板切換裝車位置，如此往復，實現了自動定量裝車控制[5-7]。

2.3 泵軸封冷卻水控制系統改造

在廠房高于用水點位置增設清水桶及管道增壓泵，增壓泵排水管與各泵軸封水管連接，并在增壓泵排水管與各泵軸封水管路上設置電磁控制閥門，實現點對點單線控制；增壓泵及電磁控制閥門通過PLC與各離心泵的啟動信號連接，當離心泵啟動時，增壓泵及電磁控制閥門立即啟動，實現選擇性運行；因增壓泵功率、結構與清水泵不同，相比之下運行更加穩定，從而避免了清水泵因頻繁啟動所造成的設備故障[8-10]。

2.4 配電保護升級改造

在隔離開關配電柜中加裝輔助觸點，在隔離開關出線位置取一相電，并將之加裝至交流接觸器線圈上，再將交流接觸器輔助觸點串接至PLC設備合閘信號點處，只有同時合斷路器與隔離開關，集控才能顯示設備已合閘就緒。

3 改造效果及效益分析

3.1 改造效果

3.1.1 精煤破碎機

改造后破碎機破碎腔結構示意圖如圖2所示。在精煤破碎機前增設預先篩分，提前將合格粒級分離，不僅降低破碎機負荷，提高物料總體通過能力，而且避免了物料的過度粉碎[11-12]。改造后，破碎機處理能力由原來200 t/h提高到350 t/h，破碎機小時處理能力提高約150 t，系統平均小時處理能力提高了400 t左右，達到了2 000 t以上，日均原煤處理能力突破4萬t。此外，改造后破碎機運行穩定，電流較改造前下降約30 A，破碎能力顯著提升，噸煤電耗較改造前下降0.7 kW·h，全年節約電能560 kW·h 左右，節約電費約260 萬元。

圖2 改造后破碎機破碎腔結構示意圖

3.1.2 定量裝車系統

改造后的定量裝車系統電腦顯示面板如圖3所示，PLC控制器如圖4所示。改造后，裝車效率大幅提升，每小時裝車量由原手動控制時的23車提升至32車，此外，裝車噸位的準確性也大幅提高，原手動控制誤差為±0.3 t，現自動控制誤差的±0.05 t。

圖3 電腦顯示面板

圖4 PLC控制器

3.1.3 軸封冷卻水控制系統

改造后，軸封冷卻水控制系統運行平穩，各離心泵啟動時軸封水壓力均能滿足生產需要，清水消耗量較改造前降低了30%。軸封冷卻水系統控制原理如圖5所示。

圖5 軸封冷卻水系統控制原理圖

3.1.4 配電保護系統

改造后配電保護系統控制原理如圖6所示[13-15]。此項改造實施后，徹底杜絕了送電誤操作情況，實現了技術保安的作用，優化了配電控制系統，提高了系統的安全系數。

圖6 改造后配電保護系統控制原理圖

3.2 效益分析

經過上述改造后，納林河二號礦井選煤廠生產系統愈加完善可靠，年處理能力較改造前增加528萬t，為企業創造了顯著的經濟效益。此外，系統的生產效率提高，降低了噸煤電耗，年節約電費260萬元；控制、保護等環節的優化改造，降低了職工的勞動強度，提高了職工作業的安全保障系數，降低了企業安全生產管理風險，社會效益顯著。

4 結語

通過對納林河二號礦井選煤廠工藝系統進行改造，突破了限制其生產能力及效率的“瓶頸”，使整個工藝系統的產能得到發揮，使塊煤系統處理能力由調試期的1 500 t/h提升到2 500 t/h，與設計產能1 893 t/h相比，處理能力提高了607 t/h；同時有效減少了設備故障次數，降低了設備維檢工作量，為安全、文明生產提供了先決條件，也可為其他情況相似、設施相近的選煤廠提供了借鑒。