浅析国投哈密一矿选煤厂设计

马培培　汪永柏

摘 要：该文从国投哈密一矿选煤厂的加工方法、流程设计、设备选型、工艺布置等方面，对国投哈密一矿选煤厂现代化选煤厂设计思路和模式进行了优化分析， 以期对国内选煤厂设计提供可借鉴的经验和教训。

关键词：选煤厂设计 弛张筛 分选下限 工艺

中图分类号：TD948 文献标识码：A 文章编号：167-098X（2014）11（c）-0072-02

国投哈密一矿选煤厂位于新疆吐-哈煤田大南湖矿区，为国投哈密能源开发有限国投哈密一矿配套选煤厂，主要入洗国投哈密一矿生产的原煤，属于矿井型选煤厂，地处新疆哈密市190°方向40 km处，设计总生产能力为12.0 Mt/a。此外，选煤厂设置了4.00 Mt/a外来煤系统作为配套电厂的储煤、备煤系统。作为矿区建设的配套工程，笔者结合国投哈密一矿选煤厂扩建、改造及新建项目的设计实践，谈谈适合国投哈密一矿选煤厂特点的选煤厂设计思路和模式， 希望对类似选煤厂的设计提供借鉴。

1 选煤厂洗选加工方案的选择

首先结合国投哈密一矿选煤厂矿区原煤特性和产品市场定位，确定合理的煤炭洗选加工方案，该煤田煤质属低灰（Ad平均8%左右）、特低硫（St，d平均低于05%）、中高发热量（Qnet，ar平均5500～6100kCal/kg）的41号长焰煤为主，个别煤层为31号不粘煤，经洗选后的煤炭产品具有中热值、含油等特点，各煤层原煤的物理抗碎强度较高（在78～94之间），含块率较高，且对二氧化碳反应性大于70%、具有良好的化学活性和热稳定性，是理想的工业动力用煤。基于以上市场定位，为保证最大的经济效益，笔者建议在混煤满足配套电厂用量的基础上，应尽量多生产洗精煤销往内地。

2 洗选加工筛分下限的选择

该煤田煤质水分相对最低，发热量通常保持在3700 kcal/kg，由于国投哈密一矿选煤厂末原煤主要供附近配套电厂作燃料，配套的2×660 MW电厂耗煤量约4.4 Mt/a。因此，对此原煤的洗选加工以稳定发热量为主要目的，根据筛分资料计算，若分选下限确定为13 mm，一年的混煤产量约为4.68Mt，略高于配套电厂年耗煤量，再考虑为保证混煤发热量大于3700 kcal/kg所掺入的末精煤，国投哈密一矿选煤厂混煤量多于配套电厂的年耗煤量。若块分选下限确定为30 mm，一年的末原煤产量为7.45 Mt，再考虑掺入的粗煤泥和为保证发热量配入的精煤，原煤30 mm分级时混煤的产量将大于8.0 Mt/a。基于国投哈密一矿选煤厂矿区原煤特性和产品市场定位，该文建议应采取块煤洗选后与末煤混合的洗选方案，且应尽量降低分选下限，分选下限定为13 mm较为合理。

3 工艺流程的优化设计

针对国投哈密一矿选煤厂原煤灰分低、含块率高的特点，在洗选工艺的选择上重点从简单、可靠、高效的目的出发，设计出原煤筛分系统、块煤洗选系统、煤泥回收系统和介质回收系统为一体的选煤厂工艺流程。使其符合国投哈密一矿选煤厂矿区原煤特性和产品市场定位。根据块煤洗选后与末煤混合的洗选方案和洗选加工筛分下限的选择方案，选煤厂工艺流程设计如下：原煤筛分系统采用50～13 mm块煤洗选，-13 mm末煤不分选。同时预留后期-13 mm末煤洗选接口。块煤洗选系统的煤泥采用粗细煤泥分别处理的方式，3～0.25 mm粗煤泥采用煤泥离心机脱水回收；-0.25 mm细煤泥采用快开隔膜压滤机脱水回收。

4 国投哈密一矿选煤厂设计浅析

针对国投哈密一矿选煤厂原煤性质和产品定位，在加工方案和选煤方法确定后，进一步对系统工艺设计和工艺布置进行优化，国投哈密一矿选煤厂典型工艺流程见图1所示。该文主要在以下方面进行了有益的探索：

4.1 洗选系统系统化

洗选系统单系统化、作业环节单机化为减少系统中间分配转载环节、减少厂房体积、降低工程造价和降低管理控制难度奠定基础。在充分考虑原方案的基础上，根据工艺布置优化设计原则，该文对国投哈密一矿选煤厂地面工艺布置做了如下优化。

将筛分车间和压滤车间联合设置，块煤洗选车间单独布置。使得矿井原煤可直接上原煤仓储存，也可经转载后进入原煤储煤场储存。矿井原煤从原煤仓下运至筛分压滤车间，在筛分压滤车间首先进行150/30 mm分级，+150 mm大块煤经手选除杂后破碎至-150 mm与筛下的150-30 mm混合，既可进入浅槽分选系统，也可破碎至-40 mm直接作为产品，筛下-30 mm 经弛张筛进行13 mm分级，30～13 mm块煤与150～30 mm混合后进入主厂房进行洗选，-13 mm筛末煤直接由筛分破碎车间运至产品仓储存。外来原煤自原煤储煤场运至筛分压滤车间，经通过式破碎机后给入香蕉筛进行30 mm分级，+30 mm块煤进入主厂房洗选，-30 mm筛末煤直接由筛分破碎车间运至产品仓储存。方案优化后，将主厂房与筛分压滤车间分开布置，优先施工筛分压滤车间，通过采用高热值原煤在筛分压滤车间经筛分破碎处理后直接作为电厂燃料的方式，在选煤厂主厂房等主要工程未完工的情况下，可实现提前向电厂供煤。

4.2 工艺流程设置市场化

工艺流程设置充分考虑其灵活性、应该适应市场变化、实现工艺流程的市场化。该煤田煤质水分较高，达到18%，发热量通常保持在3700 kcal/kg，由于国投哈密一矿选煤厂末原煤主要供附近配套电厂作燃料，配套的2×660 MW电厂耗煤量约4.4 Mt/a。因此，对此原煤的洗选加工以稳定发热量为主要目的，根据筛分资料计算，若分选下限确定为13 mm，一年的混煤产量约为4.68 Mt，略高于配套电厂年耗煤量，再考虑为保证混煤发热量大于3700 kcal/kg所掺入的末精煤，国投哈密一矿选煤厂混煤量多于配套电厂的年耗煤量。若块分选下限确定为30 mm，一年的末原煤产量为7.45 Mt，再考虑掺入的粗煤泥和为保证发热量配入的精煤，原煤30 mm分级时混煤的产量将大于8.0 Mt/a。基于国投哈密一矿选煤厂矿区原煤特性和产品市场定位，本文建议应采取块煤洗选后与末煤混合的洗选方案，且应尽量降低分选下限，分选下限定为13 mm较为合理。endprint

4.3 工艺流程设置配套化

针对原煤湿和粘的特性，国投哈密一矿选煤厂设定的分选下限定为13 mm，由于13 mm筛分作业（块末煤分级）必须选用具有更高激振力和更快激振加速度的筛分设备，如弛张筛、博后筛。从筛分物料具有的湿度大、粘性大的特性比较（如下表所示），弛张筛比博后筛更有优势。弛张筛和博后筛性能对表见表1。

通过上述分析，可以看出，工艺流程设置配套化非常关键，对于13mm分级而言，弛张筛相对于博后筛、香蕉筛在各个方面具有较大的优势，因此，工艺流程设备的选择采用弛张筛。

4.4 配套系统工艺选择注重发挥设备特性， 为简化系统创造条件

（1）选择双层脱介脱水筛（上层筛缝30 mm和下层筛筛缝1.5 mm）对精煤进行脱介、为块精煤（150～30 mm）和末精煤（30～1.5 mm）进行分级。

（2）块精煤既可破碎至-40mm后作为末精煤产品，也可进一步分级为洗大块（+80 mm）和洗中块（80～30 mm）；30～1.5 mm末精煤经末煤离心机脱水后，作为末精煤。

（3）脱泥筛筛下-3 mm煤泥水进入煤泥旋流器浓缩分级，底流（3～0.25 mm粗煤泥）经过振动弧形筛、煤泥离心机脱水后掺入末原煤中作混煤产品；

（4）分级旋流器溢流和振动弧形筛筛下水（-0.25 mm细煤泥）自流至浓缩机，浓缩机底流采用快开隔膜压滤机脱水处理。

（5）压滤机滤液返回浓缩机，煤泥离心机离心液进入煤泥水桶，浓缩机溢流作为循环水重复使用。

（6）选用合理的介质添加和密度控制工艺，块精煤、块矸石脱介筛筛下合格介质自流入合格介质桶，用泵送至重介浅槽分选机循环使用。部分分流的合格介质与脱介筛筛下稀介质自流进入稀介桶，用泵送至磁选机，经磁选机回收的精矿返回合格介质桶，磁选尾矿做脱泥筛冲水使用。

4.5 合理确定厂房设计

厂房优化传统全钢结构， 根据新疆昼夜温差较大，干燥及冬寒夏热的气候特点，采用钢筋砼框架结构，合理压缩检修空间， 以达到降低工程造价、缩短建设工期，提高厂房使用寿命的目的。

（1）主厂房采用钢筋砼框架结构，浓缩池就近设置， 对全厂煤流走向、煤仓直径及预留浓缩车间接口等进行了优化，优化后的总平面具有“煤流顺、转载少、系统活、功能全”等特点。

（2）在保证合理检修空间基础上， 尽量压缩闲余空间，根据工艺需要选择建筑模数， 形成既有别于模块式布置又不同于传统钢框架布置的新型厂房布置形式。

（3）设备布置采用分层方式，各车间工艺布置合理，空间利用率高，生产管理方便。主要设备上方均配置有天车、电动葫芦、单轨行车和手拉葫芦及大型提升孔，可保证设备的检修操作空间，工艺调整控制灵活顺畅，能满足各种调整需要。

4.6 设备选型和配置

选用先进、可靠和大型化的设备是简化生产工艺、降低管理难度及生产成本的基础。近年来，随着国内外选煤机械设计加工水平的提高，也为该目标的实现创造了条件。

4.6.1 配套附属设备优质化

配套附属设备的优质化为降低设备故障率、降低使用维护成本提供了保证。

5 结语

国投哈密一矿选煤厂在现代化洗煤厂设计方面的探索和实践证明：

（1）从自身原煤的特性出发确定合理的市场定位，选择合理的洗选方案，能够使大型选煤厂更加适应市场需求。

（2）优化工艺设计和布置，提高工艺设计和系统灵活性，是动力煤选煤厂建设过程中需着重考虑的因素，能够大大提高选煤厂的作业效率。

（3）合理的厂房设计，不仅要适用当地的气候因素和选煤厂使用需求，还要尽可能的降低工程造价、缩短建设工期，提高厂房使用寿命。

（4）走设备大型化、优质化的道路，提高设备可靠性，是大型选煤厂简化生产工艺、降低管理难度和生产成本的有效途径。

参考文献

[1] 胥悦.现代化选煤厂设计中需注意的几个方面[J].民营科技，2011（5）：35.

[2] 徐磊.PDMS三维软件在选煤厂设计中的二次开发及应用[J].洁净煤技术，2011（3）：108-110.

[3] 王海宁.基于工作分解结构的选煤厂设计项目进度管理系统设计[J].煤炭工程，2011（9）：19-20+23.

[4] 郭牛喜，陶能进，李明辉.我国特大型现代化选煤厂设计的实践与展望[J].煤炭工程，2012（S1）：82-85.

[5] 郭建新.煤伴生矿物的泥化对选煤厂设计的影响[J].洁净煤技术，2012（5）：24-27.

[6] 陈桂刚.神东矿区选煤厂设计浅析[J]. 煤炭工程，2005（8）：17-20.

[7] 符福存.对选煤厂设计的几点看法[J]. 煤炭加工与综合利用，2003（6）：13-15+60.

[8] 卫玉花，樊民强.计算机在选煤厂设计与技术管理中的应用[J].选煤技术，2005（1）：41-43+46-1.

[9] 王政军.先进、实用型高效选煤厂的设计理念[J].煤炭加工与综合利用，2006（3）：10-13+57.endprint

4.3 工艺流程设置配套化

针对原煤湿和粘的特性，国投哈密一矿选煤厂设定的分选下限定为13 mm，由于13 mm筛分作业（块末煤分级）必须选用具有更高激振力和更快激振加速度的筛分设备，如弛张筛、博后筛。从筛分物料具有的湿度大、粘性大的特性比较（如下表所示），弛张筛比博后筛更有优势。弛张筛和博后筛性能对表见表1。

通过上述分析，可以看出，工艺流程设置配套化非常关键，对于13mm分级而言，弛张筛相对于博后筛、香蕉筛在各个方面具有较大的优势，因此，工艺流程设备的选择采用弛张筛。

4.4 配套系统工艺选择注重发挥设备特性， 为简化系统创造条件

（1）选择双层脱介脱水筛（上层筛缝30 mm和下层筛筛缝1.5 mm）对精煤进行脱介、为块精煤（150～30 mm）和末精煤（30～1.5 mm）进行分级。

（2）块精煤既可破碎至-40mm后作为末精煤产品，也可进一步分级为洗大块（+80 mm）和洗中块（80～30 mm）；30～1.5 mm末精煤经末煤离心机脱水后，作为末精煤。

（3）脱泥筛筛下-3 mm煤泥水进入煤泥旋流器浓缩分级，底流（3～0.25 mm粗煤泥）经过振动弧形筛、煤泥离心机脱水后掺入末原煤中作混煤产品；

（4）分级旋流器溢流和振动弧形筛筛下水（-0.25 mm细煤泥）自流至浓缩机，浓缩机底流采用快开隔膜压滤机脱水处理。

（5）压滤机滤液返回浓缩机，煤泥离心机离心液进入煤泥水桶，浓缩机溢流作为循环水重复使用。

（6）选用合理的介质添加和密度控制工艺，块精煤、块矸石脱介筛筛下合格介质自流入合格介质桶，用泵送至重介浅槽分选机循环使用。部分分流的合格介质与脱介筛筛下稀介质自流进入稀介桶，用泵送至磁选机，经磁选机回收的精矿返回合格介质桶，磁选尾矿做脱泥筛冲水使用。

4.5 合理确定厂房设计

厂房优化传统全钢结构， 根据新疆昼夜温差较大，干燥及冬寒夏热的气候特点，采用钢筋砼框架结构，合理压缩检修空间， 以达到降低工程造价、缩短建设工期，提高厂房使用寿命的目的。

（1）主厂房采用钢筋砼框架结构，浓缩池就近设置， 对全厂煤流走向、煤仓直径及预留浓缩车间接口等进行了优化，优化后的总平面具有“煤流顺、转载少、系统活、功能全”等特点。

（2）在保证合理检修空间基础上， 尽量压缩闲余空间，根据工艺需要选择建筑模数， 形成既有别于模块式布置又不同于传统钢框架布置的新型厂房布置形式。

（3）设备布置采用分层方式，各车间工艺布置合理，空间利用率高，生产管理方便。主要设备上方均配置有天车、电动葫芦、单轨行车和手拉葫芦及大型提升孔，可保证设备的检修操作空间，工艺调整控制灵活顺畅，能满足各种调整需要。

4.6 设备选型和配置

选用先进、可靠和大型化的设备是简化生产工艺、降低管理难度及生产成本的基础。近年来，随着国内外选煤机械设计加工水平的提高，也为该目标的实现创造了条件。

4.6.1 配套附属设备优质化

配套附属设备的优质化为降低设备故障率、降低使用维护成本提供了保证。

5 结语

国投哈密一矿选煤厂在现代化洗煤厂设计方面的探索和实践证明：

（1）从自身原煤的特性出发确定合理的市场定位，选择合理的洗选方案，能够使大型选煤厂更加适应市场需求。

（2）优化工艺设计和布置，提高工艺设计和系统灵活性，是动力煤选煤厂建设过程中需着重考虑的因素，能够大大提高选煤厂的作业效率。

（3）合理的厂房设计，不仅要适用当地的气候因素和选煤厂使用需求，还要尽可能的降低工程造价、缩短建设工期，提高厂房使用寿命。

（4）走设备大型化、优质化的道路，提高设备可靠性，是大型选煤厂简化生产工艺、降低管理难度和生产成本的有效途径。

参考文献

[1] 胥悦.现代化选煤厂设计中需注意的几个方面[J].民营科技，2011（5）：35.

[2] 徐磊.PDMS三维软件在选煤厂设计中的二次开发及应用[J].洁净煤技术，2011（3）：108-110.

[3] 王海宁.基于工作分解结构的选煤厂设计项目进度管理系统设计[J].煤炭工程，2011（9）：19-20+23.

[4] 郭牛喜，陶能进，李明辉.我国特大型现代化选煤厂设计的实践与展望[J].煤炭工程，2012（S1）：82-85.

[5] 郭建新.煤伴生矿物的泥化对选煤厂设计的影响[J].洁净煤技术，2012（5）：24-27.

[6] 陈桂刚.神东矿区选煤厂设计浅析[J]. 煤炭工程，2005（8）：17-20.

[7] 符福存.对选煤厂设计的几点看法[J]. 煤炭加工与综合利用，2003（6）：13-15+60.

[8] 卫玉花，樊民强.计算机在选煤厂设计与技术管理中的应用[J].选煤技术，2005（1）：41-43+46-1.

[9] 王政军.先进、实用型高效选煤厂的设计理念[J].煤炭加工与综合利用，2006（3）：10-13+57.endprint

4.3 工艺流程设置配套化

针对原煤湿和粘的特性，国投哈密一矿选煤厂设定的分选下限定为13 mm，由于13 mm筛分作业（块末煤分级）必须选用具有更高激振力和更快激振加速度的筛分设备，如弛张筛、博后筛。从筛分物料具有的湿度大、粘性大的特性比较（如下表所示），弛张筛比博后筛更有优势。弛张筛和博后筛性能对表见表1。

通过上述分析，可以看出，工艺流程设置配套化非常关键，对于13mm分级而言，弛张筛相对于博后筛、香蕉筛在各个方面具有较大的优势，因此，工艺流程设备的选择采用弛张筛。

4.4 配套系统工艺选择注重发挥设备特性， 为简化系统创造条件

（1）选择双层脱介脱水筛（上层筛缝30 mm和下层筛筛缝1.5 mm）对精煤进行脱介、为块精煤（150～30 mm）和末精煤（30～1.5 mm）进行分级。

（2）块精煤既可破碎至-40mm后作为末精煤产品，也可进一步分级为洗大块（+80 mm）和洗中块（80～30 mm）；30～1.5 mm末精煤经末煤离心机脱水后，作为末精煤。

（3）脱泥筛筛下-3 mm煤泥水进入煤泥旋流器浓缩分级，底流（3～0.25 mm粗煤泥）经过振动弧形筛、煤泥离心机脱水后掺入末原煤中作混煤产品；

（4）分级旋流器溢流和振动弧形筛筛下水（-0.25 mm细煤泥）自流至浓缩机，浓缩机底流采用快开隔膜压滤机脱水处理。

（5）压滤机滤液返回浓缩机，煤泥离心机离心液进入煤泥水桶，浓缩机溢流作为循环水重复使用。

（6）选用合理的介质添加和密度控制工艺，块精煤、块矸石脱介筛筛下合格介质自流入合格介质桶，用泵送至重介浅槽分选机循环使用。部分分流的合格介质与脱介筛筛下稀介质自流进入稀介桶，用泵送至磁选机，经磁选机回收的精矿返回合格介质桶，磁选尾矿做脱泥筛冲水使用。

4.5 合理确定厂房设计

厂房优化传统全钢结构， 根据新疆昼夜温差较大，干燥及冬寒夏热的气候特点，采用钢筋砼框架结构，合理压缩检修空间， 以达到降低工程造价、缩短建设工期，提高厂房使用寿命的目的。

（1）主厂房采用钢筋砼框架结构，浓缩池就近设置， 对全厂煤流走向、煤仓直径及预留浓缩车间接口等进行了优化，优化后的总平面具有“煤流顺、转载少、系统活、功能全”等特点。

（2）在保证合理检修空间基础上， 尽量压缩闲余空间，根据工艺需要选择建筑模数， 形成既有别于模块式布置又不同于传统钢框架布置的新型厂房布置形式。

（3）设备布置采用分层方式，各车间工艺布置合理，空间利用率高，生产管理方便。主要设备上方均配置有天车、电动葫芦、单轨行车和手拉葫芦及大型提升孔，可保证设备的检修操作空间，工艺调整控制灵活顺畅，能满足各种调整需要。

4.6 设备选型和配置

选用先进、可靠和大型化的设备是简化生产工艺、降低管理难度及生产成本的基础。近年来，随着国内外选煤机械设计加工水平的提高，也为该目标的实现创造了条件。

4.6.1 配套附属设备优质化

配套附属设备的优质化为降低设备故障率、降低使用维护成本提供了保证。

5 结语

国投哈密一矿选煤厂在现代化洗煤厂设计方面的探索和实践证明：

（1）从自身原煤的特性出发确定合理的市场定位，选择合理的洗选方案，能够使大型选煤厂更加适应市场需求。

（2）优化工艺设计和布置，提高工艺设计和系统灵活性，是动力煤选煤厂建设过程中需着重考虑的因素，能够大大提高选煤厂的作业效率。

（3）合理的厂房设计，不仅要适用当地的气候因素和选煤厂使用需求，还要尽可能的降低工程造价、缩短建设工期，提高厂房使用寿命。

（4）走设备大型化、优质化的道路，提高设备可靠性，是大型选煤厂简化生产工艺、降低管理难度和生产成本的有效途径。

参考文献

[1] 胥悦.现代化选煤厂设计中需注意的几个方面[J].民营科技，2011（5）：35.

[2] 徐磊.PDMS三维软件在选煤厂设计中的二次开发及应用[J].洁净煤技术，2011（3）：108-110.

[3] 王海宁.基于工作分解结构的选煤厂设计项目进度管理系统设计[J].煤炭工程，2011（9）：19-20+23.

[4] 郭牛喜，陶能进，李明辉.我国特大型现代化选煤厂设计的实践与展望[J].煤炭工程，2012（S1）：82-85.

[5] 郭建新.煤伴生矿物的泥化对选煤厂设计的影响[J].洁净煤技术，2012（5）：24-27.

[6] 陈桂刚.神东矿区选煤厂设计浅析[J]. 煤炭工程，2005（8）：17-20.

[7] 符福存.对选煤厂设计的几点看法[J]. 煤炭加工与综合利用，2003（6）：13-15+60.

[8] 卫玉花，樊民强.计算机在选煤厂设计与技术管理中的应用[J].选煤技术，2005（1）：41-43+46-1.

[9] 王政军.先进、实用型高效选煤厂的设计理念[J].煤炭加工与综合利用，2006（3）：10-13+57.endprint