段王礦選煤廠(chǎng)原煤干法篩分的可行性研究

何麗君，王 洋

(中煤天津設(shè)計(jì)工程有限責(zé)任公司，天津 300131)

段王礦選煤廠(chǎng)原煤干法篩分的可行性研究

何麗君，王 洋

(中煤天津設(shè)計(jì)工程有限責(zé)任公司，天津 300131)

為了滿(mǎn)足產(chǎn)品質(zhì)量要求和降低企業(yè)生產(chǎn)成本，基于篩分效果的理論對(duì)比分析，以弛張篩作為干法篩分設(shè)備，探索段王礦選煤廠(chǎng)原煤干法篩分的可行性，并對(duì)其工藝布置進(jìn)行優(yōu)化。半工業(yè)試驗(yàn)結(jié)果和生產(chǎn)實(shí)踐表明：采用弛張篩作為篩分設(shè)備，對(duì)該選煤廠(chǎng)原煤進(jìn)行3 mm干法篩分完全可行；篩機(jī)處理能力達(dá)到500 t/h，篩分效率在70%以上，達(dá)到設(shè)計(jì)預(yù)期。

原煤；干法篩分；弛張篩；篩分效率

段王礦位于山西省壽陽(yáng)縣，同時(shí)開(kāi)采8+9#煤層和15#煤層，年產(chǎn)原煤4.00 Mt；煤種為貧煤和貧瘦煤，產(chǎn)品定位為動(dòng)力煤，主要供電廠(chǎng)作燃料使用。該礦設(shè)計(jì)有配套選煤廠(chǎng)(段王礦選煤廠(chǎng))，洗選工藝為100～13 mm粒級(jí)塊煤采用跳汰分選，<13 mm粒級(jí)末煤不分選。由于這部分末煤不分選，導(dǎo)致<13 mm粒級(jí)產(chǎn)品質(zhì)量無(wú)法得到有效控制，存在灰分波動(dòng)大和硫含量高兩大劣勢(shì)，嚴(yán)重制約煤炭產(chǎn)品銷(xiāo)售。

在目前的煤炭市場(chǎng)形勢(shì)下，為了保證產(chǎn)品利潤(rùn)空間，煤炭企業(yè)必須在原煤分選深度和生產(chǎn)成本之間找到最佳平衡點(diǎn)。對(duì)于段王礦選煤廠(chǎng)來(lái)說(shuō)，建設(shè)新的末煤分選系統(tǒng)迫在眉睫，同時(shí)需要確定新分選系統(tǒng)中原煤的分級(jí)粒度。

1 篩分方式的選擇

原煤篩分的主要任務(wù)是滿(mǎn)足下游分選環(huán)節(jié)的入料粒級(jí)要求，依據(jù)篩分介質(zhì)的不同，可分為干法篩分和濕法篩分兩種[1]。干法篩分就是不添加任何輔助介質(zhì)，只依靠煤炭自身的物理特性通過(guò)篩分機(jī)械實(shí)現(xiàn)分級(jí)；濕法篩分是指在篩分過(guò)程中增加噴水，利用噴水的沖擊作用和水的潤(rùn)滑作用提高物料的透篩效果。

與干法篩分相比，濕法篩分的篩分效率更高且分級(jí)粒度更細(xì)[2]；但由于篩分過(guò)程中需要噴水，所需的煤泥水處理系統(tǒng)較大，建設(shè)投資和生產(chǎn)成本均很高；此外，濕法篩分過(guò)程中產(chǎn)生的大量煤泥，也是選煤廠(chǎng)面臨的一個(gè)不易解決的難題。另外，濕法篩分將使產(chǎn)品水分增加，將削弱甚至抵消分選降灰對(duì)產(chǎn)品發(fā)熱量提升貢獻(xiàn)的積極作用。這樣看來(lái)，在一定的分級(jí)粒度范圍內(nèi)，干法篩分更具優(yōu)勢(shì)[3]。

從傳統(tǒng)意義上講，干法篩分的有效分級(jí)粒度下限僅為8 mm，且篩分精度不高；當(dāng)分級(jí)粒度要求更低時(shí)，只能采用濕法篩分工藝[4]。近年來(lái)，隨著新技術(shù)和新材料的不斷發(fā)展與成熟，一批高效細(xì)粒篩分設(shè)備在選煤廠(chǎng)得到廣泛應(yīng)用[5]。這類(lèi)設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)細(xì)粒原煤的高效篩分，且能將干法篩分的有效分級(jí)粒度下限降至6 mm，有的甚至可以達(dá)到3 mm，這給細(xì)粒原煤的有效分級(jí)與分選帶來(lái)新的突破。

2 技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益分析

基于段王礦選煤廠(chǎng)的改造要求，對(duì)原煤3 mm干法篩分和濕法篩分的技術(shù)經(jīng)濟(jì)進(jìn)行對(duì)比分析，結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 原煤3 mm干法篩分與濕法篩分的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益

由表1可知：

(1)濕法篩分的效率更高，但由于原煤處理量較少，導(dǎo)致末煤產(chǎn)品的灰分較高。由于原煤全部與水接觸，粗煤泥和壓濾煤泥產(chǎn)量均提高；這部分產(chǎn)品水分很高，致使末煤產(chǎn)品的外水增加4.86個(gè)百分點(diǎn)，其發(fā)熱量?jī)H為21.90 MJ/kg；此外，壓濾煤泥如何處理也是需要解決的難題之一。

(2)與干法篩分相比，濕法篩分的煤泥水處理系統(tǒng)更加龐大，循環(huán)水量達(dá)到1 552.27 m3/h，導(dǎo)致振動(dòng)弧形篩、煤泥離心機(jī)、壓濾機(jī)使用數(shù)量均有所增加；濕法篩分的土建、設(shè)備及安裝等投資均較高，總建設(shè)費(fèi)用增加934.70萬(wàn)元，噸煤加工費(fèi)用增加0.95元。

因此，對(duì)于段王礦選煤廠(chǎng)來(lái)說(shuō)，新建末煤分選系統(tǒng)的分選粒度下限確定為3 mm，實(shí)現(xiàn)方式為干法篩分。

3 半工業(yè)試驗(yàn)與工藝布置

3.1 半工業(yè)試驗(yàn)

弛張篩是潮濕細(xì)粒物料的有效深度篩分設(shè)備[6]，與常規(guī)振動(dòng)篩相比，弛張篩的優(yōu)勢(shì)可歸納為：篩面作弛張運(yùn)動(dòng)，篩板振動(dòng)強(qiáng)度可在10～50 g之間調(diào)整，傳遞給物料的加速度能夠達(dá)到50 g，適用于難篩物料的篩分，且篩分粒度更細(xì)，效率更高；柔性聚氨酯篩板能夠?qū)崿F(xiàn)彈性變形，具有“自清理”功能；能耗低，噪聲小[7]。故以弛張篩作為半工業(yè)試驗(yàn)設(shè)備，對(duì)該選煤廠(chǎng)原煤進(jìn)行3 mm干法篩分。

弛張篩的篩分效果受物料性質(zhì)影響很大，尤其是其中的水分[8]，故在設(shè)備選型前，應(yīng)有針對(duì)性的進(jìn)行半工業(yè)試驗(yàn)。同時(shí)，還應(yīng)適當(dāng)放大設(shè)備規(guī)格，以應(yīng)對(duì)入料水分波動(dòng)的不良影響。半工業(yè)試驗(yàn)選用的篩分設(shè)備為3.0 m×8.0 m香蕉形弛張篩，原煤水分為6.80%，試驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表2、表3、表4，通過(guò)篩分效率公式計(jì)算不同情況下的篩分效率。

表2 弛張篩3 mm篩分試驗(yàn)結(jié)果1

注：弛張篩為單層，處理能力為160 t/h。

表3 弛張篩3 mm篩分試驗(yàn)結(jié)果2

注：弛張篩為單層，處理能力為210 t/h。

表4 雙層弛張篩篩分試驗(yàn)結(jié)果

注：弛張篩處理能力為240 t/h。

由表2、表3、表4可知：在原煤水分相同的情況下，當(dāng)弛張篩處理能力為160 t/h時(shí)，篩分效率為91.94%；當(dāng)弛張篩處理能力為210 t/h時(shí)，篩分效率為76.37%；當(dāng)弛張篩處理能力為240 t/h時(shí)，6 mm篩分效率為89.94%、3 mm篩分效率為84.26%。因此，采用弛張篩對(duì)該選煤廠(chǎng)原煤進(jìn)行3 mm干法篩分完全可行，最終采用的弛張篩型號(hào)為3.6 m×10.0 m，上層篩孔尺寸為6 mm，下層篩孔尺寸為3 mm。

3.2 工藝布置

為了提高篩分效果，選用雙層結(jié)構(gòu)的弛張篩，該馳張篩為目前國(guó)內(nèi)型號(hào)最大、分級(jí)粒度最低的弛張篩。該弛張篩在新建廠(chǎng)房?jī)?nèi)的局部布置圖如圖1所示。

圖1 弛張篩局部布置圖

該弛張篩的體積很大，為降低設(shè)備高度，將其設(shè)計(jì)成香蕉形結(jié)構(gòu)，但篩機(jī)的整體高度仍高達(dá)6 m。因此，在設(shè)備布置過(guò)程中不僅要增加篩機(jī)所在層的層高，還要將位置很高的篩機(jī)后支撐設(shè)計(jì)成更牢固的半層結(jié)構(gòu)，以減少其運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的振動(dòng)。在弛張篩運(yùn)行過(guò)程中，篩面上原煤的加速度可以達(dá)到50 g，振動(dòng)幅度較大；篩機(jī)側(cè)板的高度很高，但還需為篩機(jī)鋪設(shè)防護(hù)網(wǎng)，以防篩上原煤灑落，尤其是篩機(jī)的入料端。

4 結(jié)語(yǔ)

目前，該弛張篩已在新建廠(chǎng)房投入運(yùn)行，且運(yùn)行效果良好。單臺(tái)篩機(jī)處理能力已達(dá)到設(shè)計(jì)要求(500 t/h)，篩分效率一直保持在70%以上，達(dá)到設(shè)計(jì)預(yù)期。半工業(yè)試驗(yàn)結(jié)果和生產(chǎn)實(shí)踐表明：采用弛張篩對(duì)段王礦選煤廠(chǎng)原煤進(jìn)行深度干法篩分是成功的。

對(duì)于動(dòng)力煤選煤廠(chǎng)而言，原煤細(xì)粒干法篩分具有巨大的優(yōu)勢(shì)和廣闊的推廣前景。在不增大煤泥水處理系統(tǒng)的前提下，其可以有效降低原煤的入選粒度下限，不但能夠提高產(chǎn)品質(zhì)量，而且不會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)成本和建設(shè)投資明顯增加。從理論上講，原煤細(xì)粒干法篩分是可行的。近年來(lái)，市場(chǎng)上出現(xiàn)了較為成熟的細(xì)粒干法篩分設(shè)備，由于其在選煤廠(chǎng)的應(yīng)用還處在起步階段，故這類(lèi)設(shè)備的可靠性和適應(yīng)性仍有待檢驗(yàn)。

[1] 謝廣元.選礦學(xué)[M].徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，2001.

[2] 吳式瑜.選煤基本知識(shí)[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，2012.

[3] 包小燕.香蕉型弛張篩3 mm干法脫粉在寺河礦選煤廠(chǎng)的應(yīng)用[J].潔凈煤技術(shù)，2014(3).

[4] 方 爽，杜 杰，趙宏霞.賓得弛張篩在張集選煤二廠(chǎng)的應(yīng)用[J].煤炭加工與綜合利用，2012(2):15-17.

[5] 王新文，姚凱旋，張春節(jié)，等.進(jìn)口振動(dòng)弛張篩的工作機(jī)理分析[J].礦山機(jī)械，2014(5):87-90.

[6] 劉初升，趙躍民.弛張篩篩面動(dòng)態(tài)特性及其工藝參數(shù)的研究[J].中國(guó)礦業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2000, 29(3):290-292.

[7] 翟宏新，楊 麗，李 君.工業(yè)性弛張篩系統(tǒng)參數(shù)的整體優(yōu)化[J].煤炭學(xué)報(bào)，2004，29(1):105-108.

[8] 范超群，趙洪宇，紀(jì) 龍，等.弛張篩篩分效果影響因素及發(fā)展趨勢(shì)分析[J].選煤技術(shù)，2013(1).

Feasibility study of raw coal dry screening at Duanwang Mine Coal Preparation Plant

HE Li-jun, WANG Yang

(China Coal Tianjin Engineering Co., Ltd., Tianjin 300131, China)

In order to meet the requirement on product quality and reduce plant operating cost, both theoretical study and comparative analysis are made of the performance of both dry and wet screening operations. Following that, a study is made on the feasibility of conducting dry screening of the raw coal at Duanwang Mine Coal Preparation Plant using the flip-flop screen, and the optimization of the process 1 layout. As evidenced by pilot industrial test and field application, it is practically feasible to make dry screening of the raw coal at a size of 3-mm using the flip-flop screen. The capacity and efficiency of the machine are 500t/h and over 70% respectively, well up to the expected result.

raw coal; dry screening; flip-flop screen; screening efficiency

1001-3571(2016)05-0067-03

TD941+.3

A

2016-10-03

10.16447/j.cnki.cpt.2016.05.018

何麗君(1985—)，女，青海省海東市人，工程師，從事礦物加工工藝研究與選煤工程設(shè)計(jì)等方面的工作。

E-mail：155351232@qq.com Tel：18920328713

何麗君，王 洋.段王礦選煤廠(chǎng)原煤干法篩分的可行性研究[J]. 選煤技術(shù)，2016(5)：67-69.