葫蘆素選煤廠降低塊精煤水分的生產實踐

丁建偉，王小斌，王永剛

(1.中天合創煤炭分公司，內蒙古 鄂爾多斯 017000；2.北京中煤煤炭洗選技術有限公司，內蒙古 鄂爾多斯 017000)

1 概 述

中天合創葫蘆素選煤廠是中天合創煤制烯烴項目配套的礦井型動力煤選煤廠，設計能力13.00 Mt/a，服務年限為90.0 a。洗選工藝為塊煤重介分選[1]，即粒度150～13 mm塊煤采用重介淺槽分選機分選，產品為塊精煤和塊矸石；13.0～0.5 mm粒級末煤不入洗，直接作為混煤產品；3～0.5 mm粒級粗煤泥經離心機脫水后作為混煤產品；小于0.5 mm粒級煤泥經濃縮機濃縮澄清后，通過煤泥加壓過濾機和快開壓濾機聯合回收，脫水煤泥配入產品煤中。產品煤可以汽車裝車地銷，也可通過葫蘆素選煤廠輸煤棧橋膠帶輸送至圖克工業園區，供中煤鄂爾多斯能源化工有限公司圖克大化肥和中天合創煤制烯烴2個項目使用。

目前，葫蘆素選煤廠的精煤產品經配煤通過長距離帶式輸送機直接運輸至煤制烯烴項目，用作水煤漿氣化爐的原料煤及熱電鍋爐燃料煤使用。中天合創煤制烯烴項目主要由4.2 Mt/a甲醇、3.0 Mt/a二甲醚及其配套的600 MW熱電聯供電廠組成，其使用的原料煤要求全水分Mt不大于15%，灰分Ad不大于10%，收到基低位發熱量Qnet，ar不小于24.00 MJ/kg；燃料煤要求全水分Mt不大于14%，灰分Ad不大于20%，收到基低位發熱量Qnet，ar不小于21.90 MJ/kg。烯烴項目所用的原料煤、燃料煤對于水分要求都比較嚴格，水分高導致帶式輸送機溜槽粘煤堵塞，嚴重會影響裝置供料，因此控制精煤水分很有必要。同時，煤制烯烴項目所需原料煤煤量較大，因精煤缺口較大，每年需從外部調配精煤進行摻配供應。因此，提高葫蘆素選煤廠精煤煤質一方面是保證烯烴項目用煤水分要求，另一方面降低水分能提高熱值，相應通過配煤比例調整，提高供煤煤量，減少外購精煤煤量。葫蘆素選煤廠精煤產品主要由精煤離心機脫水后的13～40 mm粒級小塊精煤和40～150 mm粒級的大塊精煤經破碎后混合組成。其中精煤離心機采用3臺WL1400型臥式振動離心脫水機，篩籃直徑1 400 mm，篩縫為0.5 mm，單臺處理能力190 t/h。

2 精煤水分現狀分析

葫蘆素選煤廠入洗本礦井的出井原煤，原煤為不粘煤、長焰煤及弱粘煤。原煤開采涌水量大，排水困難，同時原煤的變質程度低，孔隙發達，毛細管作用強，與水接觸后大量吸附水分，導致原煤水分高，比未經洗選的產品混煤水分高[2-3]，而且給后續的洗煤產品脫水帶來困難。2017—2019年，葫蘆素選煤廠精煤年平均水分分別為12.34%、12.17%、12.09%，三年精煤平均水分為12.20%。由于煤的水分高直接影響了煤的使用、運輸和儲存，水分增加，煤中有用成分相對減少，且水分在燃燒時變成蒸汽要吸熱，因而降低了商品煤的發熱量[4-5]，同時也造成車輛運輸過程中往外瀝水，影響環保，還增加了無效運輸[6]。

對于動力用煤，產品煤中的水分過高，除了增加煤炭產品的無效運輸，同時在燃燒過程中帶走大量熱能，降低商品煤發熱量。水分指標不僅是生產技術的一個重要指標，更是動力選煤廠提高經濟效益的一個創新點。因此，從經濟效益角度出發，降低精煤產品水分，提高精煤產品熱值是必要的。

3 精煤水分高的原因分析

精煤產品的水分管理是選煤廠日常生產技術管理的一項重要工作[7]。對影響葫蘆素選煤廠精煤產品水分的原因進行分析發現，造成精煤水分高的原因主要是塊精煤中細粒級物料水分大、含量高[8]。一方面通過對精煤離心機來料做粒度分析，其中大于13 mm粒級物料占比86.9%、13～6 mm粒級物料占比7.1%、6～3 mm粒級物料占比3.8%、小于3 mm粒級物料占比2.2%，由此可知，塊精煤中小于6 mm粒級物料占比13.1%，該部分細粒級物料進入離心機，導致離心機脫水困難，嚴重會堵塞或糊死離心機篩籃[9]，造成精煤離心機出料水分高；另一方面是精煤離心機來料13～40 mm粒級小塊精煤總體水分高，導致離心機出料水分相應升高。對精煤脫介篩出料(即精煤離心機來料)和精煤離心機出料進行取樣分析，離心機來料13～40 mm粒級小塊精煤水分13.67%，經離心脫水后水分為12.5%，離心機脫水降低水分不明顯，現有精煤離心機的篩籃篩縫為0.5 mm，沒有增加篩縫大小的必要[10]，因此需控制精煤離心機的來料水分。根據以上2個方面的分析并結合實際生產情況進行總結，造成精煤細粒級物料含量高主要有如下幾個因素。

3.1 原煤分級脫泥效果差

原煤預濕分級篩分級效果不好，一是來料刮板機分配不均；二是原煤濕粘，篩板分級效果受到影響。原煤分級效果不好造成原煤中小于13 mm的物料進入重介淺槽分選機，同時預濕3 mm脫泥段效果不好，導致小于3 mm的細粒級粉煤進入重介淺槽分選機，這兩部分細粒級物料進入精煤離心脫水機，導致脫水機來料中細粒物料含量增加，脫水時物料透水性差，嚴重時糊死篩籃篩縫，直接影響離心脫水機的脫水效果。

3.2 精煤脫介篩脫水脫泥效果差

精煤脫介篩篩上噴水不能有效地將塊煤上細粒級物料沖洗干凈，導致進入破碎機的大塊精煤和進入離心脫水機的小塊精煤的表面均附著細粒級物料，直接影響精煤產品水分。

3.3 精煤脫介篩脫水、脫介面積不足

精煤脫介篩篩前兩排篩板為分級段，篩孔為40 mm，篩上大于40 mm的塊精煤直接進入塊精煤破碎機破碎，40～13 mm的塊精煤進入離心脫水機脫水。精煤篩稀介段共有5排篩板，篩分面積小，導致篩上物料不能充分脫水、脫介，造成篩前出料水分高。

3.4 生產外水混入影響

生產外水混入主要是由于生產系統停車檢修時，現場在沖洗溜槽和振動篩篩板作業過程中外水進入精煤帶式輸送機，洗選系統啟車前未能將帶式輸送機上的積水全部清理，或者設備運轉時，各處的清掃衛生用水進入產品帶式輸送機等。外水混入會導致短時間內產品精煤水分升高。

4 降低精煤水分的具體措施

通過對葫蘆素選煤廠精煤產品水分高的原因進行分析，從洗選生產過程管理和技術改造兩方面降低精煤產品水分，有效提高精煤產品質量。葫蘆素選煤廠從以下角度出發，降低選煤廠精煤產品水分。

4.1 加強洗選生產過程管理，降低精煤水分

4.1.1 提高原煤分級篩分級和脫泥效果

原煤分級脫泥篩選用進口組裝的4.2m×8.5m單層香蕉篩，干篩段篩孔φ13 mm，篩分效率85%，脫泥段篩孔φ3 mm，不銹鋼編織篩板。針對礦井原煤水分高、易泥化的特性，為提高篩分效率，根據原煤水分情況，選煤廠通過對不同類型篩板篩分效果對比試驗，選擇了彈性桿或自清潔篩板替代原有不銹鋼編織篩板，提高了原煤分級篩的分級效果，有效降低了分級篩竄末煤現象。在原煤水分高，濕粘特別嚴重的情況下，洗選系統減量生產，保證原煤分級篩分級脫泥效果，減少細粒煤泥在生產系統中的循環量[11-12]，進而降低細粒煤泥對洗選系統和產品精煤水分控制的影響。

4.1.2 提高精煤脫介篩脫泥、脫水效果

精煤脫介篩選用TH型單層直線振動篩，有效篩分尺寸為3.6m×7.3m，F=26.28 m2，傾角5°，出料端1 200 mm，出料端篩孔φ40 mm，兼起塊煤分級的作用，合格介質段篩縫φ0.5 m，稀介質段篩縫φ1.0 m，處理能力330 t/h，精煤脫介篩篩上設置有3道噴水。日常生產過程中加強篩上噴水管理，發現噴水嘴堵塞及時疏通，掉落及時更換，在篩上噴水上加設擋水膠皮，避免篩上噴水竄段進入篩前塊煤分級系統，降低篩前出料精煤水分。

4.1.3 加強精煤離心機來料分配管理

4臺精煤脫介篩對應3臺離心機，3臺離心機來料通過精煤分配刮板進行配料。因此根據離心機來料煤量、來料物料粒度組成和出料水分大小調整精煤離心機來料分配刮板，保證離心機來料均衡，提高精煤離心機脫水效果。

4.1.4 加強生產外水混入管理

洗選系統生產前做好各產品帶式輸送機上積水清理，通過在產品帶式輸送機上加裝液壓卸水裝置實現電控機械卸水，節約卸水時間。在卸水位置加裝攝像頭，嚴格把控帶式輸送機卸水作業。清理衛生時，嚴禁清掃水混入煤流，日常加強生產工藝管理考核[13]，從根本上杜絕生產外水混入。

4.2 結合生產實際，開展技術改造，降低精煤水分

4.2.1 改善原煤分級篩分級效果

原先原煤預濕分級篩的篩上噴水共3道，其中1道篩上噴水為洗選系統的磁選機尾礦通過泵打到篩上的，因磁選尾礦中含有一定量的煤泥，該部分噴水將導致分級篩噴水效果差，噴嘴易堵。通過技術改造，將洗選系統的磁尾噴水改為系統循環水，提高原煤分級篩預濕脫泥效果。同時為了提高分級篩上物料預濕效果，采用聚氨酯單幕和雙幕的噴嘴相結合，前后錯開安裝，防止噴水出現交叉打架現象，確保篩上噴水能全斷面覆蓋料層，提高原煤分級篩的篩上物料預濕分級效果。

針對原煤分級篩來料分配刮板分料不均，導致分級篩上物料厚薄不均勻，篩上物料分級效果差的問題，選煤廠將原煤分配刮板機的對開式液壓閘板改成階梯插銷式閘板，改造后刮板機閘板即使調小后，閘板面整體都會落料，分料效果明顯得到改善。現場也可以根據實際情況進行調整，原煤分級篩來料分配效果有顯著提高，有效提高了原煤分級篩篩面的分級效果。

針對原煤分級篩篩前脫泥段分級效果差，導致細粒級末煤進入塊煤淺槽分選機，影響重介洗選和后續精煤產品水分和灰分的問題。選煤廠對原煤分級篩脫泥段進行了改造，在原有的2排脫泥篩板基礎上增加到3排脫泥篩板，提高了原煤分級篩3 mm脫泥效果，減少進入塊煤洗選系統中細粒級物料含量。

4.2.2 延長精煤脫介篩篩上物料脫水時間

為保證精煤脫介篩脫水脫泥效果，在稀介段上加設3排帶檔水堰的篩板，延長精煤脫介篩上的塊精煤通過時間，提高精煤篩脫泥、脫水效果。

為降低進入離心機前的塊精煤水分，在篩板出料端增加1排脫介脫水篩板，并將精煤脫介篩的稀介段篩下接料溜槽延長，提高精煤脫介篩的篩上稀介段脫水脫介面積，一方面降低精煤產品帶介量，提高介質回收效果；另一方面降低精煤脫介篩出料水分，降低進入精煤離心機物料的水分。

5 應用效果

通過采取以上措施，葫蘆素選煤廠精煤產品水分降低明顯。通過對精煤脫介篩出料、精煤離心機出料和精煤產品帶式輸送機上物料進行取樣分析，大于40 mm粒級物料水分為11.2%，13～40 mm粒級小塊精煤水分為13.27%，小塊精煤離心脫水后水分為12.1%，精煤產品整體水分由原來的12.2%，降低到11.8%，降低0.4個百分點，精煤熱值提升0.126 MJ/kg。精煤水分降低后精煤煤質大幅提高，供煤制烯烴項目原料煤、燃料煤中精煤比例降低，供煤量提高，減少外來精煤調配煤量，企業整體經濟效益得到提高。

6 結 語

通過對葫蘆素選煤廠精煤產品水分高的原因進行分析研究及長時間生產改造試驗，降低了精煤產品水分。首先是提高原煤13 mm分級和3 mm脫泥效果，減少細粒煤泥進入塊煤系統，并降低細粒級煤泥在生產系統中循環量；其次通過降低精煤篩出料物料水分，降低離心機出料水分，最終精煤產品水分得以降低。本文主要側重于從加強洗選生產過程管理和技術改造兩方面降低精煤水分，通過生產實踐論證，效果比較顯著。但就選煤廠精煤產品離心脫水困難、出料水分仍較高等問題，仍需進一步對生產和工藝進行研究探索。