大型矿井型无烟煤选煤厂的技术改造
2010-04-14张新民
张新民
(晋城煤业集团成庄矿洗选厂)
·技术经验·
大型矿井型无烟煤选煤厂的技术改造
张新民
(晋城煤业集团成庄矿洗选厂)
针对成庄矿洗选厂原设计存在的工艺不合理、设备能力不足、系统不灵活、产品结构单一、运行效率低下等问题，对原煤预处理、主洗系统、煤泥水处理、产品装车等各个环节进行升级改造以及为提高系统灵活性、保证产品质量和提高块煤产率等进行技术创新，使系统原煤处理能力达到800万 t/年以上，全厂运行方式达到十余种，产品品种结构更加合理，产品质量优异，畅销国内外，全厂各项技术指标达到国内先进水平,并对设计改扩建大型矿井型选煤厂提出了建议。
大型；矿井型无烟煤选煤厂；生产工艺；问题;改造；建议
山西晋城煤业集团成庄矿洗选厂是一座原设计400万 t/年的矿井型动力煤选煤厂，1997年投产，最初采用块煤重介、末煤不入洗的生产工艺，由于系统设计上存在诸多不足之处，导致全厂处理能力明显不足，产品结构单一，产品质量得不到有效控制，生产流程呆板，在投产初期一度影响矿井正常生产。随后近10年中，针对现场存在问题，成庄矿洗选厂吸收国内外先进理念，先后引进建成了国内第一座模块重介选末煤车间，对全厂各环节进行了系统技术改造，使系统原煤处理能力达到800万 t/年以上，全厂运行方式达到10余种，产品结构更加合理，产品质量优异，畅销国内外，全厂各项技术指标达到国内先进水平。
1 大型无烟煤选煤厂生产运行特点
由于无烟煤用途十分广泛，大型无烟煤选煤厂相对于炼焦煤选煤厂来说，其品种结构相对复杂，其中，热稳定性好的洗块煤是合成氨厂的良好原料，洗末煤用于钢铁企业高炉喷吹及烧结矿用，筛末煤则大量用于电厂和民用。通常来讲，由于市场定位的不同，其产品灰分相对于炼焦煤选煤厂生产的产品略高，洗选过程主要是排矸。同时，因受矿井原煤生产和市场需求多变的影响，其生产运行方式及产品结构必须能够灵活多变，快速调整，且需要配备较大的原煤(或筛选煤)缓存场地。由于洗块煤综合售价远远高于筛末煤，块煤防碎成为生产过程不可忽略的重要因素。综合来讲，大型矿井型无烟煤选煤厂的主要特点是环节处理能力大、具有大的储煤场及部分煤流能够内部循环、工艺相对简单、产品品种多、生产运行方式灵活、对块煤防碎有着较严格的要求。
2 成庄矿洗选厂各环节升级改造
2.1原煤预处理
成庄洗选厂原设计采用预先筛分筛出大块物料，筛上物经手选后破碎，破碎后产品与预先分级筛下产品混合后入选或转载到储煤场暂存的生产工艺，其缺点是环节相对较多，岗位用人多，因筛机、手选带、破碎机故障及人工拣矸等因素影响，经常发生停机，制约矿井正常生产。因此，成庄矿洗选厂采用英国MMD公司生产的MMD625型分级破碎机，该机具有处理能力大、具有筛分分级功能、过粉碎率低、高可靠性等优点，实现矿井来煤一次性直接破碎成-80 mm粒级以下，大大简化了生产工艺，精减了岗位人员。同时，针对筛分破碎车间与主洗系统之间无事故缓冲环节，主洗系统因故停车后，导致矿井主提升系统频繁重载起停车，主斜井胶带机运行可靠性下降及矿井原煤提升能力不足的情况，进行技术改造。在筛分破碎车间与主洗系统之间增设了旁路缓冲系统，当主洗系统故障停车后，破碎后的原煤自溢转载到新建地面露天储煤场，保证了矿井原煤的连续提升和筛分破碎。落地的存煤再择机返回入选。通过改造，成庄矿洗选厂原煤准备环节具有了高效简洁稳定的优势，在国内选煤行业探索出一条全新的原煤预处理工艺。
2.2主洗系统
主洗系统原设计采用双系统斜轮分选机洗出块精煤，筛末煤直接作为商品外运的生产工艺，部分设备性能落后，局部环节设计不合理，生产能力低下，产品结构单一，整个系统无法稳定运行。因此，对各个环节生产工艺进行优化改进。在不对厂房进行大的变动，充分利用现场空间和设备潜力原则指导下，先后对原煤准备筛分机组、介质泵、磁选机、胶带运输机、工艺管路、电控系统等多个环节进行升级改造。在筛分环节，采用YK3052型圆振筛+SLG3048W型直线振动筛(倾斜15°)的方式进行原煤等厚筛分，筛上块煤再进串接布置的SLK3048W型脱泥筛(倾斜7°)进行脱泥筛分，解决了原设计YK3052圆振筛+ZKX2448直线筛+2ZKX2448脱泥筛所组成筛分机组处理能力明显不足的问题。采用申克公司生产的SLW3661W型精煤脱介筛、SLW3048W型矸石脱介筛、SLK2461W型块精煤分级筛分别替代原国产的2ZKX3665型精煤脱介筛、2ZKX2448型矸石脱介筛、ZKX2460型块精煤分级筛，提升了系统的处理能力及筛分效率。在介质系统，针对原设计管路不耐磨，所选介质泵功率不足的问题，将全部介质管路更换为耐磨管，并更新了功率更大的介质泵，改原有两段磁选(一段为3台、二段1台CTN1024型磁选机)为一段磁选(艺利d914×3048型双滚筒磁选机)，在简化工艺的同时，确保了系统的稳定运行。针对进入厂胶带运输机能力不足的情况，采用提高带速、增加带宽、增加驱动功率等手段实现了输送能力的明显提升，针对关键部位的胶带运输机则采用双驱动配置(正常情况下一台工作一台备用)，当其中一侧驱动发生故障时，快速切换到另一台，保证了系统的连续运行。在电控系统，淘汰落后的S7系列1 600/6 kVA变压器及旧型低压配电柜，换用新型SRN系列2500/6 kVA变压器和新型低压配电柜，并配备以E3PLUS为主要元件的智能检测单元，大功率设备均采用变频器启动，增设了智能无功补偿装置和电力监控系统，确保了电气系统稳定运行。1998年,率先引进国内第一套模块式重介洗末煤系统，以有压两产品大直径重介旋流器作为主洗设备，增加了洗末煤品种。2002年,针对原系统粗煤泥不分选的不足,增设了螺旋分选模块及煤泥离心机脱水设备。该系统采用钢结构大厅式厂房，配备1台20 t天车，进行设备起吊和检修。厂房内设独立基础，各设备及单元进行模块式钢结构设计，按照自下向上顺序进行拼装，具有建设周期短、厂房占地小、空间低、处理能力大、用人少、自动化程度高等特点，并以其先进的设计理念推动了我国选煤事业的发展。
2.3煤泥水系统
原设计洗块煤系统产生的煤泥水采用斜板沉淀池进行水力分级，底流粗煤泥采用沉降过滤离心机回收处理，溢流细煤泥给到d20 m浓缩机进行澄清沉淀，沉淀浓缩后的细煤泥给到XMZ340型压滤机回收处理，滤饼掺入筛末煤。由于斜板沉淀池底流物料含粗颗粒较多，其固体物含量受系统生产波动影响变化较大，浓度高时导致沉降过滤离心机过载切销，浓度低时又导致沉降过滤离心机“拉稀”。将其改造为斜板沉没池底流给到1837型高频筛进行脱水，高频筛筛上物出口设置分叉溜槽，既可直接掺入筛末胶带机，又可在水分偏高时经FC1200型煤泥离心机脱水后再掺入筛末煤,从而实现了粗煤泥的稳定回收。XMZ340型压滤机入料原设计采用高低压两段入料，操作不便，高压螺杆泵故障率高，压滤成形的滤饼因灰分高无法直接掺入筛末而不得不采用汽车倒运。在引进建设模块重介系统时，对全厂煤泥水系统进行重新优化改进。增设1台d30.5 m进口浓缩机，配套自动加药装置，新建单独的压滤车间，令全厂煤泥水系统产生的细煤泥全部进入新增浓缩机进行统一处理，溢流进行循环利用，底流给到新增XMZ1060型压滤机回收处理。块煤系统d20 m浓缩机循环水池与d30.5 m浓缩机循环水池之间增设连通管，实现洗块和洗末系统循环水的正常循环利用。为适应矿井入选量逐年增加的需要，又陆续增设了3台KM300型快开式隔膜压榨压滤机，进一步提高了细煤泥回收处理能力。配套机械密封式压滤入料泵，解决了普通压滤入料泵漏料严重的问题。优化程序设计，实现了自动打饼循环统计。经过不断优化改进，全厂煤泥水系统保持了稳定可靠的运行状态，洗水闭路达到国家一级等级。
3) 装车外运系统。原设计选后产品只能通过与块精煤联合建设的两个装车点进行铁路装车。其中，两排块精煤仓跨骑两股铁路线布置，仓内块煤分别通过仓下给煤机及受料胶带机，将其转载到机头装车点进行装车；末煤仓为落地仓，仓内末煤通过仓下胶带机转载运到装车点缓冲小仓进行装车。原系统存在以下问题：a) 产品煤无法进行公路外运。b) 块煤装车时，在相邻两节车皮依次通过装车轨道衡位置时，必须临时停下块煤装车胶带机及给煤机，装车效率低。c) 每股道只能装20节车，不能满足大煤量及时装车外运的需要。d) 采用人工凭经验装车，装车精度不高。为此，实施了以下技术改造：在末煤装车胶带机机头增设旁路胶带机,延伸到厂房外新增露天储煤场，实现筛末煤公路装车外运。将块精煤装车胶带机机头溜槽改为分叉式可升降式簸箕，当车皮依次过衡时，通过分叉簸箕升降即可实现连续装车。延长现有装车线路及配套调车绞车，将每道装车数量提升到30节。增设车号自动识别系统，进行精确装车控制系统改造，实现每节车皮末段装车时电脑屏幕及语音精准提示，提高了装车精准度，避免了超亏吨现象。
2.4其它方面的技术改造
1) 运行方式灵活。为了解决矿井生产和市场需求变动大，有时产销不平衡给矿井型选煤厂生产运行带来较大困难的矛盾，通过增设翻板装置及转载胶带机，成庄洗选厂逐渐形成拥有局部双系统或有备用系统的生产加工及转载运输模式，各回路可根据生产需要灵活切换。该厂生产运行方式由最初的4种增加到10余种，可实现矿井来煤直接或部分入选、筛块或筛末单独落地存储、储煤场存煤单独或与矿井煤混配后返回入选、末原煤全部不入洗或部分入洗、筛末煤单独返回入仓等多种生产组织方式，可在矿井停产或事故情况下利用储煤场存煤保持正常洗选外运；在外运车皮数量减少情况下，通过增加储煤场储量，提高公路外运量等手段保持矿井正常生产；当矿井煤质发生变化时，采用井下不同盘区生产的原煤混配或矿井来煤与地面储煤场存煤混配等方式保证入选煤量煤质均衡稳定；当铁路来车品种比例与选煤厂所产品种比例不协调出现块仓或末仓满时，可通过筛块或筛末落地来保证其它商品煤继续进行生产。
2) 煤质煤量实时调控。由于无烟煤选煤厂有部分筛末煤不入洗，其灰分高低通常无法改变，若不加调控，将无法保证商品煤质量。成庄矿洗选厂采用在筛末煤入仓胶带机上安设清华大学ZZ89型在线灰分仪的方式，通过PLC程序设定相关灰分调控值来自动控制翻板切换，当灰分高于设定值时，翻板自动将来煤给到高灰产品仓，否则给入低灰产品仓，从而充分保证了筛末煤质量。此外，在洗块煤、洗末煤产品胶带机上也安装了在线灰分仪，当洗精煤灰分超标时，系统自动报警，提示现场操作人员及时检查调整，实现了生产过程的全面质量调控。此外，该厂还利用及原煤胶带机煤量与运行电流密切相关的关系，通过设置电流上限来控制原煤煤量，结合皮带秤数据实时监测，避免了系统过载运行质量不稳定情况的发生。
3) 应用螺旋溜槽，显著提高块率。成庄洗选厂针对国内煤仓内钢结构螺旋溜槽无法正常使用的情况，与有关单位合作，吸取德国井底煤仓混凝土螺旋溜槽的技术特点，率先在国内研制成功了钢结构壁挂式外螺旋溜槽，并进一步改进其性能，延伸使用到矿井及地面各转载环节，在防碎的同时也起到了很好的降噪、降尘作用。通过各环节广泛安设螺旋溜槽及采用转载溜槽内积料箱缓冲、滞流减速、高位接料等方式，成庄矿整个矿井原煤块率获得明显提升，并为矿井增创了可观的经济效益。
3 结 语
通过多年的技术改造，成庄矿洗选厂最终形成了原煤分级破碎、块煤斜轮重介、末煤旋流器重介、粗煤泥螺旋分选、细煤泥浓缩压滤回收的先进生产工艺，各项技术经济指标达到国内先进水平。总结回顾成庄洗选厂多年的升级改造，在建设设计或改扩建矿井型大型选煤厂以下理念值得借鉴。
1) 选煤工艺要高效简洁。
2) 生产系统必须灵活。
`3) 运用先进手段来确保煤质。
4) 从系统角度全程做好块煤防碎工作。
5) 最大限度保证原煤煤量及质量均衡稳定。
6) 配备先进自动控制系统和机电保护装置。
同时，在环节设计或改造时，应充分考虑矿井生产在煤量、煤质方面的不均衡系数相对较大的实际情况，有关设备选型不宜偏于保守，设备负载发生较大变化时，必须对土建部分进行安全校验，必要时，对厂房进行加固处理。
[1] 李振涛，张新民.浅谈大型无烟煤选煤厂的设计与改造[J]. 选煤技术，2008(5):8-10.
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Large；Anthracite coal preparation plant；Production process;Problem;Innovation;Suggestion
TD922.7
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1672-0652(2010)08-0036-03
2010-06-27
