華陽二礦選煤廠原煤脫粉工藝優(yōu)化改造

郝曉君

（華陽集團選煤質(zhì)量管理中心，山西 陽泉 045000）

引言

隨著綜采、綜放采煤工藝的應(yīng)用，在開采過程中煤層頂?shù)装屙肥幕烊耄瑢?dǎo)致原煤灰分升高、煤質(zhì)降低。特別是隨著環(huán)境保護形勢的嚴峻，客戶對煤質(zhì)要求也越來越高。為了提高洗選煤炭質(zhì)量，華陽集團二礦選煤廠通過采取增加入洗率來提高精煤質(zhì)量。然而，隨著入洗率的增加，系統(tǒng)中產(chǎn)生的細粒煤的含量增加，對煤泥水處理系統(tǒng)造成很大壓力，直接影響選煤廠煤炭洗選能力的提高。篩分脫粉是選煤工藝中的重要作業(yè)環(huán)節(jié)之一，脫粉入洗既可提高分選系統(tǒng)的分選精度，還可減少煤泥產(chǎn)品對精煤產(chǎn)品質(zhì)量的影響，同時還能降低快開壓濾機的運行負荷，實現(xiàn)節(jié)能減排的目標[1]。

1 華陽集團二礦選煤廠概況

華陽集團二礦選煤廠為華陽集團二礦配套建設(shè)的坑口型選煤廠，年入洗能力達750 萬t，主要入洗華陽集團二礦開采的3 號、12 號煤，煤種為無煙煤。洗選工藝為無壓三產(chǎn)品重介旋流器+TBS 粗煤泥分選+浮選，原煤經(jīng)3 mm 脫泥篩預(yù)先脫泥，2～25 mm 粒級塊煤采用無壓三產(chǎn)品重介旋流器分選工藝，0.25～2 mm 粒級粉煤采用TBS 粗煤泥分選機分選，-0.25 mm 粒級粉煤采用浮選工藝，生產(chǎn)26.33 MJ/kg 精煤產(chǎn)品。

隨著華陽集團二礦采掘深度的不斷延伸，華陽集團二礦選煤廠入洗原煤中末煤含量逐年升高，給生產(chǎn)帶來很大困難，主要表現(xiàn)為產(chǎn)品帶介高、循環(huán)水濃度高。為此，2006 年增加了浮選系統(tǒng)，2014 年增加了原煤脫泥篩和TBS 粗煤泥處理系統(tǒng)。但井下工作面過構(gòu)造煤質(zhì)差或3 號煤煤量大、末煤含量高時，洗選環(huán)節(jié)仍十分被動，2 臺精煤快開壓濾機無法處理全部浮精，浮精桶跑溢流現(xiàn)象嚴重，只能減少原煤小時入洗量和浮選加藥量，造成尾礦灰分低、循環(huán)水濃度高、生產(chǎn)效率低、噸原煤電耗高等一系列問題[2]。

2 存在問題分析

2.1 煤質(zhì)分析

華陽集團二礦選煤廠入洗原煤質(zhì)量及粒度組成如表1 所示。

表1 原煤篩分匯總

由表1 可以看出，華陽集團二礦選煤廠入洗原煤-0.5 mm 含量最高為3 號煤，產(chǎn)率可達14.99%；雖然6 號煤-0.5 mm 含量較少，但6 號煤產(chǎn)量較小，即通過配洗，無法從根本上解決粉煤含量高對系統(tǒng)造成的影響，只能從工藝改造方面考慮[3]。

2.2 解決思路

為解決末原煤入洗給洗選生產(chǎn)帶來的困擾，2004年對重介系統(tǒng)3 號、4 號、5 號原煤篩進行了更換，將平篩拆除，安裝了兩部3661 申克篩、一部3661 鞍山篩，同時對218 號刮板機進行了技術(shù)改造，由此年洗選能力由450 萬t 提高到650 萬t。實現(xiàn)了部分篩下粉煤摻配精煤，減少了主系統(tǒng)粉煤量，提高了精煤產(chǎn)率。但為滿足精煤灰分要求，原煤篩分量不大，更達不到停用浮選系統(tǒng)的目的。

依據(jù)目前的生產(chǎn)工藝來看，如果想通過增加末煤處理分選設(shè)備，受場地空間影響很難實施，且生產(chǎn)成本會進一步增加。從源頭考慮，根據(jù)廠房實際情況研究，可在現(xiàn)有216 交叉篩旁增加一臺分級篩（處理量300 t/h，篩縫3 mm），兩臺分級篩的篩下粉煤全部作為原煤外銷。

此外，塊精煤灰分13.5%，TBS 粗精煤灰分14%，為滿足精煤產(chǎn)品灰分要求（Ad≤15%），浮選入料（即分級旋流器溢流，Ad為19%）可進入浮精桶，壓濾后摻入精煤。

濃縮機及尾煤處理系統(tǒng)只處理TBS 底流的高頻篩篩下水和底流離心機濾液水，達到停用浮選系統(tǒng)的目的，從而消除浮選藥劑消耗，減少絮凝劑消耗量、尾煤泥量，煤泥水系統(tǒng)電費、浮選系統(tǒng)維修費的投入[4]。但粒級越小，灰分越低，提前分離出的末原煤發(fā)熱量會大于外銷原煤規(guī)定熱值17.56 MJ/kg，存在外銷原煤質(zhì)量過剩、資源浪費的情況。因此，粉煤中可摻入TBS底流（即末矸、Ad50%、Mt10%、Qnet13.38 MJ/kg），確保熱值滿足17.56 MJ/kg。

2.3 分級粒度的選取

干法細粒級篩分較為適用于交叉篩或弛張篩，以0.5 mm 以下粉煤預(yù)先脫除最為理想，但目前市面上能投入應(yīng)用的干式分級篩最小篩分粒級為1.0 mm，且分級效率較低；目前使用的216 交叉篩（3 mm）實際篩分效率為56%；據(jù)了解，3 mm 弛張篩篩分效率為50%～70%，但原煤水分高時，篩分效率只有30%，且弛張篩屬于振動篩，對設(shè)備基礎(chǔ)加固成本更高，日常篩板維護量較大。綜合考慮，最終選取分級粒度為3.0 mm 的交叉篩[5-7]。

3 改造方案

根據(jù)現(xiàn)場設(shè)備分布，需要改造環(huán)節(jié)如下：

1）216 交叉篩的篩前對向增加一臺交叉篩（編號216A），篩上物同上3002 入洗原煤皮帶，篩下物進現(xiàn)有溜槽；

2）216、216A 篩下溜槽增加一臺10 m 長刮板（220A），篩下粉煤經(jīng)220A 轉(zhuǎn)載上502A 皮帶；

3）拉運TBS 底流（末矸）的631 皮帶機頭增加分支皮帶（632）上220A 皮帶；

4）502A 皮帶機頭延長5 m 上132 皮帶，粉煤、末矸經(jīng)502A、132 皮帶轉(zhuǎn)載灌0 號、13 號、14 號原煤倉；

5）分級旋流器溢流管增加分支，進入浮精桶。改造后工藝流程簡圖如圖1 所示。

圖1 改造后工藝流程簡圖

4 技術(shù)改造成本分析

投入估算203 萬元，其中設(shè)備購置130 萬元、土建工作量35 萬元、安裝及配電工作量38 萬元。新投入設(shè)備總功率302 kW，增加電費43 萬元/年，增加設(shè)備維護檢修費用70 萬元/年。

5 效益分析

1）停用浮選后，按照2020 年浮選油耗339 萬元計算，可節(jié)約油耗成本339 萬元/年。

2）按照2020 年主系統(tǒng)電費712 萬元計算，因停用浮選機3 臺185 kW 上料泵，節(jié)約電費79 萬元/年；粉煤含量減少后，入洗原煤上量可由540 t/h 提高到580 t/h，生產(chǎn)效率提高7%，節(jié)約電費45 萬元/年。除去新增設(shè)備增加的電費，共計降低電耗81 萬元/年。

3）停用浮選后，精煤產(chǎn)品結(jié)構(gòu)中取消浮精和粉煤，增加分級旋流器溢流。根據(jù)表2 目前精煤產(chǎn)品組成情況，浮精和粉煤加權(quán)平均灰分為19.9%，占精煤比例為21%；而分級旋流器溢流灰分為19%，占精煤比例為16%，所以精煤產(chǎn)品灰分將有所降低，可摻配部分粉煤，確保精煤質(zhì)量不過剩。

表2 目前精煤產(chǎn)品組成

4）因進入主系統(tǒng)的粉煤量減少，介耗、絮凝劑消耗量將有所降低。

5）改造后，尾煤泥組成為TBS 底流高頻篩篩下水和底流離心機離心液，灰分為48%，比目前灰分45%有所增加。

綜上，此次改造共計創(chuàng)造經(jīng)濟效益預(yù)計350 萬元/年。按照投入估算，7 個月可收回改造成本。

6 結(jié)論

通過原煤入洗前預(yù)先脫粉，-3 mm 粉煤和TBS 底流摻配作為原煤外銷的技改方案，入洗原煤小時上量提高7%，生產(chǎn)成本大幅降低，極大地緩解了洗選系統(tǒng)生產(chǎn)壓力，為同類型動力煤選煤廠在系統(tǒng)工藝不進行大型改造的情況下，提供了簡單高效的技改參考。