安太堡選煤廠產品煤降水分實踐與效果

趙 磊 劉富寶 牛東方

（中煤平朔集團有限公司，山西 朔州 036000）

1 概述

中煤平朔安太堡選煤廠是一座處理能力15.00 Mt/a 的特大型動力煤選煤廠，采用全重介生產工藝。主廠房內布置有配置基本相同而又彼此獨立的四套系統，原煤經分級篩篩分后，13～150 mm 塊煤采用重介淺槽分選機進行主再選，1～13 mm 末煤采用重介旋流器進行主再選，分選出塊精煤和末精煤進入精煤產品煤皮帶，塊中煤和末中煤進入中煤產品煤皮帶。0.35～1 mm 粗煤泥采用“分級旋流器+弧形篩+煤泥離心機”聯合回收，分級旋流器溢流進入濃縮機，底流經弧形篩脫水，篩上物由煤泥離心機脫水混入產品煤皮帶，篩下水及離心液回煤泥水桶后再次經旋流器分級。小于0.35 mm 的細煤泥采用“濃縮機+加壓過濾機”聯合回收，濃縮機底流經加壓過濾機脫水后，全部摻配入產品煤皮帶。

水分是影響動力煤發熱量的一個重要因素，水分越高，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[1-2]。安太堡選煤廠實際生產過程中，產品煤水分高，在輸送轉載時，溜槽易粘貨后堵冒，造成生產延誤和裝車困難。另外，大量的水分增加了商品煤的無效運輸，浪費鐵路運力，增加運輸成本，特別是冬季時，車皮在運輸過程中容易出現凍結，導致在港口不能順利卸車[3]。因此，為提高經濟效益，安太堡選煤廠加強對產品煤水分的控制是十分必要的。

2 產品煤水分高的原因

產品煤的水分管理是選煤廠日常生產技術管理的一項重要工作[4]。近年來，安太堡選煤廠產品煤水分長期偏高，其中精煤產品平均水分10.7%，中煤產品平均水分10.3%。通過對生產過程分析，產品煤水分高的原因主要有：

（1）安太堡選煤廠的精、中兩種產品煤都由塊煤、末煤、粗煤泥及細煤泥四部分組成，脫水后塊煤水分＜末煤＜粗煤泥＜細煤泥，因而這四部分的占比將直接影響產品煤的綜合水分。隨著入選原煤煤質變差，粉煤含量急劇增加， 0～13 mm 粒度級含量由53.68%增加至73.17%，且其含量波動范圍大，0～0.5 mm 粒度級的煤泥含量由6.13%增加至13.81%，因而造成產品煤中細粒級比例隨之上升，水分居高不下。

（2）粗煤泥回收的煤泥離心機選型上過于保守，離心脫水機水分一直沒有達到要求。安太堡選煤廠四個系統在粗煤泥回收工藝上略有不同，一、二系統的分級旋流器底流經并聯的兩臺粗中煤泥弧形篩進入FC-1200 立式煤泥離心機（處理量50～80 tph），脫水后混入中煤皮帶；三、四系統的分級旋流器底流與精煤磁選機尾礦混合后，經三組兩臺串聯的粗精煤泥弧形篩進入FC-1200 立式煤泥離心機，脫水后混入精煤皮帶。由于來料量大，弧形篩脫水能力有限，煤泥離心機入料含有大量水分并且入料濃度不均，基本處于超負荷運轉，篩籃磨損嚴重，篩籃更換頻繁，且達不到理想脫水效果，脫水后粗煤泥水分在18%以上，使產品煤水分增加。特別是在系統啟停車過程中，煤泥離心機入料煤泥含量低時，出料經常發生“跑水”，造成產品煤輸送皮帶失速跑煤，不僅影響生產正常進行，而且加大了員工的勞動強度。

（3）原煤中末煤含量增加，末精煤產率提高，脫介篩上末煤厚，為保證脫介效果，噴水加大，造成脫水不充分，篩面竄水，末煤臥式離心機的入料水分高，導致出料中末精煤水分增加，使精煤產品水分升高。另外，三、四系統末精煤脫介篩噴水開大，使進入精煤磁選機尾礦水量增大，從而增加了粗精煤泥弧形篩的處理量，在運行過程中竄料嚴重，弧形篩和煤泥離心機的脫水效果進一步惡化。

（4）由于入選原煤中煤泥含量增加，加上洗選過程中發生泥化而產生次生煤泥，致使濃縮機入料中細煤泥含量明顯增加，煤泥水系統長期過負荷運行。原煤中風氧化煤數量多，加大絮凝劑加藥量，沉降效果仍得不到有效改善，反而使濃縮機底流煤泥粘度增加，加壓過濾機濾扇上的濾餅薄，透氣性差，堵塞濾布，透水量小，處理困難，排料周期長，濾餅水分23%左右。為保證濃縮機安全運行，只能減少分選系統帶煤量或運行個數，增加加壓過濾機開啟臺數排出細煤泥，不僅影響選煤廠正常生產，而且產品煤中摻配細煤泥比例提升，綜合水分急劇增加。

（5）外來水進入產品煤皮帶也會造成局部產品煤水分高。安太堡選煤廠外來水主要是清理地面或設備衛生時沖水濺到皮帶上或者用水沖溜槽所致。由于產品煤中細粒級含量大，水分高，皮帶輸送機和給料機溜槽極易粘貨，為防止堵溜槽冒煤，經常需要用水清理溜槽內的積煤，造成產品煤二次進水。

3 降低產品煤水分的措施

3.1 技術改造

（1）由于粉煤不進入洗選系統，可以避免洗選過程中發生泥化而產生次生煤泥，系統中的總煤泥量降低，從而提高分選設備的分選精度，減少煤泥水系統的壓力，降低煤泥產品的脫水難度[5]。安太堡選煤廠考慮引入干法脫粉篩分工藝，預先脫除原煤中的部分粉煤，混入中煤產品煤。通過研究分析，彈性篩板與其他脫粉篩分工藝改造方式相比，僅通過更換篩板就可達到煤泥減量化生產的目的，生產工藝改造難度小，投入少，風險低，見效快[6]。因而，決定采用彈性篩板對現有振動篩在不影響原有洗選系統正常運行的情況下進行改造，具體方案為：

對原煤分級篩下料溜槽和干段下層篩板進行改造和調整，將原煤分級篩下層篩的后排篩板改為HPM 高頻彈性篩板（4 mm），并在干段篩下加設帶有閘板的溜槽，將原有的濕法篩分脫泥工藝調整為后排篩板干法篩分，前排篩板濕法脫泥工藝，實現下層篩干段物料直接進入中煤皮帶。改造后原煤中的部分粉煤不進入洗選系統，直接摻配入中煤產品，并可以快速實現脫粉與不脫粉入洗工藝之間靈活切換。

改造后，對產品煤水分的影響主要有：煤泥水系統壓力減輕，濃縮機運行穩定，基本不需要減少分選系統帶煤量或運行個數來排出細煤泥。絮凝劑用量大幅下降，加壓過濾煤泥產率下降約1.83%，平均水分約21.5%，即產品煤中摻配的細煤泥量不僅減少，且水分更低；部分1～13 mm 末原煤不進入洗選系統，末精煤脫介篩上末煤減少，可適當減小噴水量，脫節篩脫水效果得到改善，進而保證了末煤臥式離心機脫水效果；彈性篩板篩下物水分（見表1）僅為7.35%，這部分粉煤不需要進入洗選系統，經離心機和加壓過濾機脫水再摻配入產品煤中，而是直接摻配入中煤皮帶，改變了中煤產品煤組成，可有效降低中煤產品煤水分。

表1 彈性篩板篩下物粒度組成

（2）安太堡選煤廠入選原煤煤泥含量增加，且波動范圍大，原有FC-1200 立式煤泥離心機處理量已達不到要求，且存在“跑水”現象。由于與立式刮刀離心機相比較，臥式刮刀離心機具有脫水效果好、易損件少、節省空間和檢修方便的優點[7-8]，一、二系統選用WGL-1300 臥式刮刀離心機（處理量90～120 tph），三、四系統選用天馬臥式刮刀離心機H-1200（處理量70～100 tph）代替原有FC-1200 立式煤泥離心機。

新選用的臥式刮刀離心機處理量大，脫水效果好，一、二系統粗煤泥水分基本穩定在13.5%左右，三、四系統粗煤泥水分穩定在14.5%左右；臥式刮刀離心機出料未發生一起“跑水”現象，極大減輕了員工工作量；運行可靠，維護量小，篩籃不易磨損，材料費用降低。

（3）為保證末精煤脫介篩脫水效果，在脫介篩篩前原來1 排檔水篩板基礎上，另外在稀階段增加2 排擋水篩板，延長精煤脫介篩上的末精煤通過時間，充分脫水，防止篩面竄水，保證末精煤臥式離心機脫水效果。

3.2 管理改進

（1）加強檢修，提高相關設備的完好率，提高設備的工作效率。對影響產品煤水分的設備（脫介篩、弧形篩的篩板、離心機的篩籃）進行檢查并對磨損超標的篩板、篩籃進行更換，制定相關設備定期更換制度，保證相關脫水的關鍵設備處于最佳工作狀態。

（2）在生產過程中，崗位員工加強對弧形篩的操作管理，若弧形篩的脫水效果變差，應及時將其進行上下顛倒一下，延長弧形篩篩板壽命并恢復其脫水效果，降低煤泥離心機入料水分。

（3）提高員工認識，清理地面或設備衛生時，嚴禁外來水進入產品煤皮帶。

4 效果及經濟效益

通過一系列技術改造和管理上的改進，安太堡選煤廠克服了煤質變差和設備選型產生的諸多問題，產品煤水分逐步降低，精煤產品煤平均水分降至9.2%，每噸發熱量提升411.6 J，中煤產品煤平均水分降至8.7%，每噸發熱量提升340.2 J；由于產品煤水分降低，皮帶輸送機和給料機溜槽粘貨明顯減少，基本不需要用水清理溜槽內的積煤，減少了生產延誤；裝車產品質量穩定，裝車合格率提高7%～8%；避免了因欠煤及堵倉造成的裝車延誤，并且2.5 h 內裝車完成效率為95%左右。以年入選原煤1500 萬 t，噸煤運費90 元計算，產品煤水分降低可減少無效運輸18.4 萬t，僅運費一項可節約成本1657 萬元左右，經濟效益顯著提升。