新田煤矿选煤厂建设工程启示

张振红，陈常州，吉英华

(河南能源化工集团 永煤公司，河南 永城市 476600)

新田煤矿选煤厂建设工程启示

张振红，陈常州，吉英华

(河南能源化工集团 永煤公司，河南 永城市 476600)

通过分析新田选煤厂建设过程中在生产工艺、设备布置、设备选型与安装、溜槽、管道与电气六个方面存在的不足，结合现场实际，给出了相应改进措施，并提出了选煤厂设计建设的相关注意事项，为选煤厂工程项目建设提供了借鉴和参考。

选煤厂建设；生产工艺；设备布置；设备选型；溜槽；管道；电气

新田煤矿选煤厂(以下简称新田选煤厂)位于贵州省黔西县城东北部，隶属于河南能源化工集团永贵能源开发有限责任公司，是该公司下属新田矿井的配套选煤厂。该厂设计处理能力为1.20 Mt/a，于2013年3月开工建设，2013年12月进行联合试运转，设计采用块煤重介浅槽、末煤脱泥无压三产品重介旋流器、粗煤泥TBS、细煤泥浮选和尾煤浓缩压滤联合工艺流程，入选煤种为2#无烟煤，属中低灰、高硫、低挥发分、高热值煤，主要产品中洗大块、洗中块和洗小块可用于化工合成氨造气，洗末精煤可用于高炉喷吹，筛末煤可用于火力发电。在该厂设计与建设过程中，由于图纸提供仓促、会审不到位等原因，在试生产期间发现了诸多问题，在此对之进行分析与总结，并提出相应改进措施，以为今后选煤厂设计与建设提供参考。

1 工艺系统

新田选煤厂生产工艺流程为：原煤先进入φ80 mm振动筛分级，筛上物经检查性手选后进入破碎机破碎，破碎物可直接进入浅槽分选，也可与筛下物混合进入φ8 mm分级筛分级；φ8 mm分级筛筛上物(80～8 mm)由浅槽分选，块精煤脱水脱介后上仓并分级存储，块矸石脱水脱介后与手拣杂物一起转运至矸石山废弃； φ8 mm分级筛筛下物转载至主厂房，经φ1 mm脱泥筛脱泥后进入无压给料三产品重介质旋流器进行分选，得到精煤、中煤和矸石三种产品。在介质回收环节，块煤/末煤分选系统筛下合格介质直接进入对应合格介质桶，稀介质则自流至磁选机磁选；磁选精矿进入块煤/末煤合格介质桶，磁选尾矿由泵输送至分级旋流器浓缩分级；旋流器底流由TBS分选机分选出粗精煤和粗中煤，溢流则进入浮选；浮选精煤采用快开隔膜压滤机脱水后掺入末精煤产品，尾煤采用浓缩压滤工艺回收。

新田选煤厂采用分级入选工艺，根据市场情况合理确定了产品结构定位，末煤可全部入选、部分入选或者直接作为产品销售，生产工艺灵活，保证了不同粒级产品质量指标需求，比较适合新田矿煤质特性。但是，该厂在设计细节方面存在以下不足：

(1)针对块煤附加值的设计，虽然在方案论证期间已经明确，要求尽量降低厂房高度，增加防破碎设施的设计与安装[1]，但该厂设计的许多转载环节高差均偏大，且没有防破碎措施，不仅增加了块煤破碎损失，而且增加了运输提升能耗、基建投资与检修难度。经过现场诊断分析，认为应在相应环节增设防破碎设施，并增加块煤装车检查性筛分环节，以确保块煤限下率指标满足市场需求，并在今后陆续降低转载高差，以减少块煤破碎，方便设备检修。

(2)该地区水质较软，煤泥沉淀困难，设计时没有考虑凝聚剂的加药装置。因此设计应结合入选原料煤煤质与当地水源特点，设置自动加药控制系统，以减少人工添加的工作量。

(3)设计的清水池溢流先进入循环泵房内集液池，再用扫地泵输送至循环水池，但在生产现场清水池紧临循环水池，因此将溢流管改入循环水池，让清水溢流直接入循环水池，不仅可以降低电耗，而且可避免人员操作滞后的影响。

(4)设计的循环水池溢流进泵房内集液池后再经扫地泵输送至浓缩池形成循环，存在弊端是：当出现停电、停机与系统大幅调节时，系统内煤泥水大量涌向浓缩池，会造成循环水池跑冒大量进入泵房而无法处理等情况，甚至导致泵房被淹事故。因此应取消循环水池溢流直接进泵房的管路，改为进缓冲池缓冲等方案。

2 设备布置

新田选煤厂准备车间充分考虑了建厂地形条件，不仅设计有预先筛分与手选作业，同时设计了外来煤入选通道和筛末煤产品通道，预留了原煤仓来煤直接经胶带输送机输送至储煤场储存的通道，并布置有准备分级和块煤分选系统，设备布置合理，系统运行灵活。主洗车间厂房内设置有末煤无压给料三产品重介旋流器分选系统、粗煤泥分选系统、浮选系统和煤泥压滤系统，工艺布置紧凑、中间转载环节少，建筑体积小、占地少；主要大型设备，如脱介筛、浮选机、精煤泥压滤机等均布置在同一平面内，由单梁起重机直接起吊，设备检修、维护方便。存在的不足之处为：

(1)准备车间六楼仅有破碎机一台，如稍作调整放置在下一层，则可免建六层，降低厂房的高度。

(2)厂房内未设计浮沉室，无快浮设备，给生产管理带来极大不便。

(3)各厂房内59°异型钢梯较多，坡度陡，人员行走存在安全隐患。因此，设计时应根据厂房空间合理设计钢梯角度，不能简单复制套用，应结合现场实际，设计的钢梯角度能缓则缓。为保证安全，今后需要陆续对厂房内的59°异型钢梯进行改造。如遇到转载点面积小，检修空间不足，上下钢梯设置时角度受限时，可考虑设置成室外悬梯，并相应减小倾斜角度[2]。

3 机械设备选型与安装

矿井型选煤厂要综合考虑矿井提升能力、地质构造、开采条件以及煤质变化的影响，选煤厂块煤分级筛选型时要充分考虑煤质波动情况，应留有一定富余量。转载、破碎等设备不均衡系数要适当放大。为保证系统正常运行，选用设备要技术先进、性能可靠，并优先选用高效率、低能耗、成熟可靠的设备。新田选煤厂部分设备选型存在以下问题：

(1)介质分流箱设计容量太小，起不到缓冲作用，介质易外冒，而且没有放大的空间，现场改造难度较大。

(2)弛张筛入料高差太大、入料方式与入料点不合理，筛板易损坏，使用寿命不超过100 h，维护成本较高，需要根据现场情况进行相应改造。

(3)高压风储气罐安全阀设定值低，为0.76 MPa，低于0.8 MPa的使用要求，且储气罐经常放气，噪声极大，可通过校正额定放气压力或更换设备解决。

(4)击打式弧形筛脱水效果一般，且敲击噪声极大，应采用振动电机；另外，330中煤弧形筛选型较小，中矸磁尾量大，导致筛面窜水严重。

(5)主厂房4台可翻转弧形筛入料箱支架设计不合理，不能翻转使用。因此，设备安装需充分考虑使用性能，避免返工。

(6)块煤仓上分级筛为双层直线振动筛，筛面角度为0，块煤过筛时运行缓慢，处理能力差，物料堆积，振幅较大时块煤破损严重，因此应改为圆振筛。

(7)主厂房浮选精矿池、浮选入料池等均为方形积液池，生产时易出现物料积聚现象，从而造成精煤压滤机入料浓度时大时小和管路卡堵等事故，如设计为锥形桶则比较合理[3-4]。

(8)原煤给料采用振动给煤机，给煤量不均匀，忽大忽小，宜选择带式给煤机，通过变频控制技术，准确控制给煤量，确保入选原煤给料均匀，还可有效降低现场粉尘和噪声。

(9)精煤磁尾泵选型过大，且无变频器控制，出料阀开度很小(约3 cm)，液位下降较快，常出现桶内液位抽空的现象；各水泵阀门多数均为手动闸阀，工人劳动强度大，建议更换液压闸阀，以降低职工劳动强度。作为选煤厂设计的重要环节之一，泵的选型直接影响到生产能否稳定运行，参数选取需经严格计算确定，对于筛下煤泥水泵、循环水泵、压滤机入料泵等大功率泵，出料阀门均应使用液压控制[5]，一方面可降低工人劳动强度，另一方面还可提高操作速度。对于自动化程度较高的选煤厂应实现自动检测和控制，以减小人为操作的不利影响。

(10) 胶带、刮板机均未设计安全防护设施；胶带机选用型号过时，绝大部分调偏托辊不能正常工作，导料槽、清扫器效果差，卫生量大；浮选精煤刮板机尾部溜槽直接进入浮选精矿池，大块煤泥易掉入池中堵塞压滤机入料管。因此，设计时应注意以下几点：①输送机设计安装时应设置安全防护设施，输送机机头、机尾运转部件要设置防护罩，两侧需设置防护栏杆，刮板机上方需设置可拆卸式篦罩；②设备安装按照标准找正，并力求一步到位；③胶带输送机应选用DTII型胶带机，并配套安装专用清扫器(如马丁清扫器或其他国产聚胺酯清扫器)，支架做严格防腐处理，尤其是对支架靠近地面部位，要用水泥等特殊材料包护[6]；④快开压滤机滤饼收集应采用胶带输送机，可有效避免滤液影响浮精产品水分。

4 溜槽

原煤系统溜槽落差高达20 m，设计溜槽上层钢板厚度仅4 mm，尤其在手选矸石溜槽转角处，矸石冲击上层钢板的变形损坏非常严重。溜槽作为运输与转载的连接部分，如设计不合理则会出现下料不畅、积料、堵塞以及维护量大等情况，设计时除角度、钢板厚度、选材要达到设计规范要求外，还需考虑以下几点：

(1)在溜槽磨损严重、过煤量大、易受腐蚀或冲击载荷较大部位以及更换难度较大溜槽，设计安装时需增设耐磨衬板。

(2)脱泥筛下漏斗、煤泥和原煤筛下溜槽可考虑采用不锈钢衬板来减少摩擦系数，以使煤流通畅。

(3)有块煤产品的选煤厂溜槽内可增加橡胶衬板，其他落差较大部位也可设置三角缓冲段、缓冲箱、过流断面等起到缓冲防碎作用[4,7-8]。

5 管道

新田选煤厂多处管路角度倾角小，生产中较易造成堵塞、跑冒事故，例如207驰张筛下煤通道角度小，211矸石脱介筛下管道水平、212弧形筛入料管细且角度小、TBS底流管角度小等。并且，循环水管至主厂房和准备车间的分叉处无控制阀门，当块煤系统单独运行时，需关闭主厂房振动筛、磁选机等设备阀门11个，操作较为复杂。因此在管路设计需考虑以下几点：

(1)分级旋流器、浮选、压滤机入料与重介质运输等有压输送管道，由于输送物料中含有高密度的大颗粒物，对管壁磨损较为严重，因此需对管道设置耐磨衬板或涂层。

(2)自流管道设计时要根据输送液体的浓度和粘度合理设计坡度，以避免液体流动不畅。

(3)管道弯头处需要设置法兰盲板，一方面可解决弯头被异物堵塞的问题，另一方面弯头被磨损后可只更换盲板从而减少维修量。

(4)对计划铺设耐磨衬板的管路，需在侧面或弯头处提前设置法兰盲板，以避免管路堵塞后因无法清理而导致的过度敲击对管路内部衬板造成损坏。

(5)为减少产能提升、系统波动、跑冒事故发生后的影响，自流管路选型要尽量大，并在各层各区域(尤其注意死角区域)设置地漏管道[9-11]。

(6)管路设计时要综合考虑，有压管路分叉处要设计控制阀门，以便于检修故障支路时不影响选煤生产，多去向自流管路分叉处也要设计支路阀门，阀门安装位置要考虑人员操作难度，尽量避免安装在高空、运转设备上方以及不易操作的区域。

6 电气设备与安装

新田选煤厂在电气设计方面存在的问题及改进意见如下：

(1)配电室内电缆沟盖板为水泥盖板，不美观且不平整，应考虑改用花纹钢板铺设。

(2)各配电室窗户为普通窗，建议改用防火窗。

(3)准备车间配电室母排及车间内部电缆桥架布局走向不合理，且穿楼板的孔洞没有特殊防护，使煤尘、水沿电缆桥架孔洞进入配电室，存在较大安全隐患。

(4)原煤车间厂房外电缆沟埋地300 mm，不露地面且无标识。建议地沟两侧应垒砌防水墙，并设立明显标识。

(5)集控室大屏幕只显示控制电，不显示动力电情况，没有反映出设备的停/送电状态，存在较大的安全隐患，因此应增加设备带电状态显示。

(6)液压站阀门控制箱660/220变压器选型小，导致变压器易烧坏，应加大选型。

7 结语

选煤厂设计建设是系统工程，总体生产系统工艺方案合理性固然重要，但各环节的细节设计也是不容忽视的，部分环节直接关系到生产系统能否正常运行与生产成本的高低。设计方案招标与论证阶段参与人员甚多，工艺方案与产品定位等往往不容易偏离，但到具体细节设计时内容增多，时间变长，建设单位仅有项目人员参与，由于人员少，工作量大，再加上设计图纸供应不及时，没有足够的时间来消化与会审，往往会造成一定疏漏，导致生产调试期间需要做大量改进工作。

细节决定成败，细节设计更能体现设计人员与项目管理人员的专业水平与用心程度。笔者根据多年来的工作体会认为，要想做到细节设计更为合理，必须密切结合现场实际，总结、积累影响选煤厂生产管理与运行的各种经验，特别是搜集选煤厂试生产中存在的各类问题与改进方案，以在今后设计中加以关注与借鉴；同时，在设计过程中，工艺、土建、安装各专业必须加强沟通，不能各自为政，要通过系统的图纸会审，把存在的问题解决在工程施工之前，不仅可有效保证工程设计质量，而且可降低不必要的投资和避免因工程返工而造成的浪费[12]；此外，项目单位必须把好设计与图纸会审关，设计节约是很大的节约，而且对今后能否高效生产起着至关重要的作用，因此在项目设计施工过程中，配备足够具备相应专业能力的技术和管理人员至关重要。

[1] 黄文锋,祝学斌,黄宗杰，等. 设计无烟煤选煤厂应注意的问题[J]. 选煤技术,2005(6):56-58.

[2] 柴 进,熊俊文. 选煤厂设计中的几个关键问题 [J]. 选煤技术,2013(5):85-88.

[3] 张振红,陈四楼选煤厂设计改造状况与改进建议[J]. 煤炭加工与综合利用,2004(2):16-17.

[4] 刘钢枪,朱爱敏. 张小楼选燥厂设计总结 [J]. 煤炭加工与综合利用,2013(3):20-22.

[5] 赵跃捷. 选煤厂设计优化细节探讨[J]. 山西建筑,2012,26(12):12-13.

[6] 杨云鹏,张英凯,周德顺. 选煤厂胶带运输机皮带跑偏分析及改进措施[J]. 装备制造技术,2011(2):175-177.

[7] 王 南,和海芳,李景玉,浅谈溜槽衬板在输煤系统中的应用[J]. 煤炭工程,2005(8):49-51.

[8] 李鹏举,张双燕,刘 征. 大落差溜槽的设计与改进[J]. 煤炭加工与综合利用,2013(4):38-39.

[9] 张振红,付才国. 顺和选煤厂初步设计方案的优化与启示[J]. 选煤技术,2012(5):104-109.

[10] 朱 华,张文仲. 鲍店煤矿选煤厂生产系统的改进与优化[J]. 选煤技术,2012(5):65-68.

[11] 黄 静,徐延枫. 动力煤选煤厂设计中应注意的有关问题[J]. 煤炭加工与综合利用,2005(5):13-15.

[12] 张振红.选煤厂工程设计与施工建设管理经验探讨[A].第十届全国煤炭分选及加工学术研讨会论文集[C]. 徐州：中国矿业大学出版社,2004:234-237.

Enlightenment of Xintian mine coal preparation plant construction project

ZHANG Zhen-hong，CHEN Chang-zhou，JI Ying-hua

(Yongcheng Coal Company,Henan Energy and Chemical Industry Group Co.,Ltd.,Yongcheng,Henan 476600,China)

By analyzing the existing problems related to production technology,equipment layout,equipment selection and installation,chute,piping and electric during Xintian mine coal preparation plant construction，as well as combined with practical situation,appropriate measures is proposed and design-related consideration is pointed out,which provides reference for the coal preparation plant construction.

coal preparation plant; production technology; equipment layout; equipment selection; chute; piping; electric

1001-3571(2015)02-0084-04

TD948.1

B

2014-08-06

10.16447/j.cnki.cpt.2015.02.024

张振红(1968—)，男，河南省濮阳市人，教授级高级工程师，工程硕士，从事选煤厂设计、施工、生产技术与煤质管理等工作。

E-mail:zhzhh7766@126.com Tel：0370-5197189