东滩煤矿选煤厂设计与改造分析

索永建

(中煤科工集团北京华宇工程有限公司，河南 平顶山 467002)

东滩煤矿选煤厂设计与改造分析

索永建

(中煤科工集团北京华宇工程有限公司，河南 平顶山 467002)

针对东滩煤矿选煤厂原洗选工艺和设备不能满足实际生产需求的问题，在对生产现状分析的基础上对其进行设计与改造。该厂工艺设计简单实用、操作管理方便，设备技术先进、运行稳定可靠，工艺布置紧凑合理、统筹兼顾，为煤炭的全部入选和高效洗选奠定了物质基础。

改造目标；洗选工艺；工艺布置；设备选型

东滩煤矿选煤厂是国家“八五”重点建设项目，是一座原设计能力为4.0 Mt/a的矿井型选煤厂，于1993年12月18日投产运行[1]。原设计工艺为原煤50 mm预先筛分、>50 mm粒级破碎、50～0 mm粒级由跳汰机粗选、粗精煤由重介质旋流器再选、煤泥由压滤机回收的联合工艺，经多次技术改造后，洗选工艺为原煤50 mm预先筛分、>50 mm粒级斜轮重介质分选机排矸、50～0 mm粒级由跳汰机粗选、跳汰精煤由无压给料三产品重介质旋流器精选、煤泥由煤泥离心机和沉降过滤离心机及压滤机回收的联合工艺[2]。入选原煤牌号为气煤，具有低硫、低灰、高发热量的特点，可作为优质动力煤和炼焦配煤，主导产品为灰分8%～9%的低灰精煤。

该选煤厂入选原煤来源于东滩煤矿，由于矿井地质条件复杂，各采区煤质差异较大。随着采煤机械化程度的提高和矿井开采深度的增加，入选原煤煤质的波动性增强，跳汰分选工艺的透筛量增加，精煤灰分难以保证。此外，该厂一直沿用原设计中选用的设备对煤泥水和煤泥进行处理，随着煤泥量的增大和矸石泥化程度的增加，煤泥水处理系统的能力明显不足，致使循环水浓度剧增，吨煤介耗量增高，严重时重介系统无法正常运行。在煤泥未经分选即掺入精煤的情况下，精煤“背灰”问题突出，调控难度增大且其产量降低[3-5]。另外，东滩煤矿产能为10.0 Mt/a，而配套选煤厂实际处理能力仅为5.0 Mt/a，因此，矿井来煤无法实现全部洗选，严重影响企业经济效益。

为更好的满足客户需求和应对目前煤炭市场严峻的形势，东滩煤矿选煤厂迫切需要进行改造，进一步提高精煤产量，降低生产成本，提高企业经济效益。

1 改造目标与方案

东滩煤矿的产能与配套选煤厂的处理能力不匹配，为进一步提升选煤厂的洗选能力，在原工业场地内进行改扩建，使其洗选能力达到7.50 Mt/a。以精煤产率最大为目标，遵循“设计合理、技术先进、系统可靠、整体配套、管理方便、效益优先”原则，通过对原煤煤质资料综合分析，结合现场实际生产情况，对原工艺系统进行改造，实现原煤全部洗选和资源利用最大化。

该选煤厂需要改扩建的主要系统为煤泥与煤泥水处理系统、重介分选系统两部分。根据设计方案，在原工业场地新建一座主厂房，布置新增的重介分选系统和浮选系统，即布置2套φ1400/1050 mm的无压给料三产品重介质旋流器和4台XJM-S28浮选机；在原主厂房内布置新增的粗煤泥分选系统，即布置3台TBS干扰床分选机；对煤泥水处理系统进行扩能，新增一台φ38 m的深池高效浓缩机，实现煤泥水的两段浓缩。另外，对原煤入选系统、煤泥压滤系统进行必要的优化。

2 工艺设计与设备选型

2.1 工艺设计

结合入选原煤煤质特征和产品结构要求，本着适应性强、简单实用、生产灵活、操作管理方便、运行成本低、产品结构丰富、效益最大化的目标，制定原煤洗选原则流程(图1)。原煤经50 mm预先分级后，>50 mm粒级由斜轮重介质分选机分选，50～0 mm粒级由无压给料三产品重介质旋流器分选，0.75～0.25 mm粒级粗煤泥由TBS干扰床分选机分选，<0.25 mm粒级细煤泥浮选，浮选精矿由快开隔膜压滤机脱水回收，浮选尾矿由深池高效浓缩机浓缩，浓缩机底流由沉降离心机回收，浓缩机溢流和沉降离心机离心液至二段浓缩机浓缩，二段浓缩机底流由尾煤压滤机脱水回收，二段浓缩机溢流和压滤机滤液作为循环水[6-8]。

无压给料三产品重介质旋流器洗选工艺简单、灵活，可用单一低密度悬浮液一次分选出精煤、中煤、矸石三种产品，次生煤泥量小，工艺流程简单。粗煤泥经浓缩分级后由TBS干扰床分选机分选，能够有效弥补重介分选下限达不到0.25 mm的缺陷，且生产成本低。细煤泥的浮选下限为0 mm，可弥补TBS干扰床分选机分选下限不足的问题。根据东滩煤矿选煤厂的产品结构及质量要求，结合煤泥可浮性为中等可浮的特点，采用两段浮选工艺来降低浮选精煤灰分。

图1 原煤洗选工艺流程Fig.1 Original coal preparation process

2.2 设备选型

在确定洗选工艺的基础上，选择技术先进、运行稳定可靠、经济合理的设备，并尽量利用原设备。根据相关规范要求，设备选型时要考虑系统的不均衡系数，煤流系统的不均衡系数取1.15，煤泥水系统的不均衡系数取1.25，矸石系统的不均衡系数取1.5[9]。主要设备选型情况如表1所示。

表1 主要设备选型Table1 The main equipment selection

所选设备均为经技术鉴定且经生产实践验证的国际、国内先进设备，参照高能耗落后机电设备(产品)淘汰目录(第二批)和产业结构调整指导目录(2011年本)，不再选用Y、Y2、Y3系列电机。设备选型过程中，尽量选用同规格的同类设备、大型部件(包括电动机、减速器、泵类)，减少备品、备件的种类，以节省生产成本。

3 工艺布置

3.1 地面工艺总布置

3.1.1 布置原则

结合选煤厂原有设施，统筹兼顾，综合考虑，合理利用原建筑物、构筑物及其他设施，尽量不拆或少拆，且要考虑施工时不影响或少影响生产。建筑物、构筑物的布置要紧凑合理，尽量减少交叉，方便人流、货物通过。妥善处理建筑物、构筑物的位置与风向等的关系，使其采光、通风条件良好。特别要注意物料的综合利用和厂区环境的保护，尽可能消除或减少对环境的污染，以改善厂区生产、生活环境[10-12]。

3.1.2 地面工艺总布置

充分利用原主厂房西侧的广场，将新主厂房、车间布置在该区域内。根据总平面布置图进行地面工艺总布置，在原主厂房西侧布置新主厂房，部分原煤由带式输送机从原主厂房运输至新主厂房分选。新浓缩车间布置在新主厂房的西北侧、原机修车间的西侧，浮选药剂库布置在新主厂房的西侧。

3.2 车间工艺布置

根据现场实际情况，结合选煤工艺流程和地面工艺总布置，对改造后的原主厂房和新主厂房、浓缩车间进行工艺布置。

3.2.1 原主厂房工艺布置

在原主厂房一层增加精煤磁选尾矿池和转排泵。新增重介分选系统、原重介分选系统的精煤磁选尾矿自流进入池中，再由泵送至煤泥水浓缩旋流器。旋流器底流由TBS干扰床分选机分选，TBS精矿由原粗煤泥弧形筛脱水，弧形筛筛上物经原有煤泥离心机、新增煤泥离心机脱水后掺入精煤产品。原精煤磁选尾矿桶作为中煤磁选尾矿桶，原中煤、矸石磁选尾矿桶作为矸石磁选尾矿桶。新增重介分选系统的中煤、矸石磁选尾矿自流至原主厂房相应的磁选尾矿桶，再分别由泵送至振动弧形筛，经弧形筛、原沉降离心机脱水回收后掺入中煤产品。二者也可由原中煤脱水筛、末中煤离心机脱水回收后掺入中煤产品。

在煤质较好时，中煤磁选尾矿也可经振动弧形筛脱水后与精煤磁选尾矿一起由TBS干扰床分选机分选，TBS精矿经振动弧形筛、末精煤离心机脱水后掺入精煤产品。TBS尾矿与矸石磁选尾矿经振动弧形筛、沉降离心机脱水后掺入中煤产品。当矸石磁选尾矿灰分较高而不能掺入中煤产品时，可采用振动弧形筛、高频筛对矸石磁选尾矿进行脱水，脱水后的矸石作为矸石产品。系统煤泥水进入一段浓缩车间处理。原煤煤质和产品要求不同时，洗选工艺存在一定差异，具体工艺流程要根据实际生产需求选择。

3.2.2 新主厂房工艺布置

新主厂房集重介分选系统、细煤泥浮选系统、浮选精矿压滤系统于一体。原煤通过带式输送机进入新主厂房，由刮板输送机分配给三产品重介质旋流器。重介质旋流器产出的精煤和中煤经弧形筛、直线筛两次脱介后进入离心机，经离心机脱水后的精煤产品、中煤产品由改造后的501、502、504带式输送机运至各自产品仓储存。矸石经固定筛一次脱介后至直线筛进行二次脱介、脱水，矸石产品由改造后的803矸石带式输送机运至矸石仓储存。

原主厂房浓缩旋流器溢流自流进入矿浆预处理器，矿化后的矿浆由XJM-S28型机械搅拌式浮选机浮选，可根据实际需要选择一段浮选或两段浮选。浮选精矿自流进入浮选精矿池，由泵将其送入浮选精矿压滤机，脱水后的浮选精煤经刮板输送机、圆盘给料机转给原501精煤带式输送机，最终掺入精煤产品。浮选尾矿、压滤机滤液、矸石磁选尾矿截粗后的煤泥水一起自流至一段浓缩池。

3.2.3 浓缩车间工艺布置

新建一座φ38 m的深池高效浓缩机，作为一段浓缩设备。浮选尾矿和末中煤、末矸石弧形筛筛下水等一起自流至一段浓缩机，浓缩机底流经泵送至原主厂房，由沉降过滤离心机脱水回收。一段浓缩机溢流、精煤压滤机滤液、沉降离心机离心液一起自流至二段浓缩机(由原φ38 m和φ24 m的两台浓缩机组成)，二段浓缩机底流由泵送至原压滤车间，由压滤机脱水回收；二段浓缩机溢流作为循环水使用。

根据煤泥水处理要求，将φ38 m和φ24 m的两台浓缩机全部作为二段浓缩机，同时将原事故水池作为备用浓缩池，其容量为3 000 m3，完全满足事故水的储备需要。

4 设计特点

(1)新主厂房的北侧与原主厂房北侧在一条直线上，有利于保证选煤厂前区的美观、整洁。原煤来煤带式输送机与选后产品带式输送机均布置在厂房内，室外栈桥长度较小，工业广场整齐简洁，煤流顺畅。

(2)新主厂房与原主厂房连接为一体，二者通过楼梯连接，新旧系统管理方便。辅助车间紧邻主选车间，管理操作方便。人行通道设置在整个场区西边，物流通道设置在整个场区东边，人货分流且互不交叉，路径规划合理。

(3)浓缩车间和新主厂房均铺设有水泥道路，且与原主干道相连，通行顺畅，满足消防运输的需要。浓缩车间布置在原机修车间西侧，避免拆除原车间，减少了改造施工对生产的影响，缩短了改造工期。

(4)根据入选原煤煤质特征和产品结构要求及效益最大化的原则，采用粗煤泥TBS干扰床分选机分选、细煤泥浮选的联合工艺，实现全粒级入选，可最大限度地回收精煤。

(5)改造中尽量利用原有设备，节省设备成本。大型关键设备采用进口组装或国产先进设备，可有效保证系统的可靠性和高效性。

(6)改造工程充分考虑了选煤厂的实际生产情况，尽量利用原设施、建筑物、构筑物，尽量减少对生产系统的影响，土建工程的改动量较少，改造工期较短。

(7)环保措施健全，煤泥水处理系统完善可靠，能有效回收煤泥，并实现洗水闭路循环和零排放，满足环保要求，提高了企业经济效益和社会效益。

5 试运转要求

5.1 试运转前的准备工作

(1)试运转前要认真检查各设备，做好卫生清理工作；按照重要设备的安装说明、规范进行重点检查，并做好相关记录。

(2)检查设备周围是否存在不安全因素，如预留孔是否盖好，平台是否有栏杆，上方是否存在坠物的可能。若存在上述情况，必须及时处理，达到安全标准要求后方可试运转。

(3)检查机械设备的油位是否正常，是否存在漏油现象，轴承瓦是否注油，需要盘车的设备是否盘过车，皮带的松紧是否适度。

(4)容器内、油槽内、设备上的杂物要清除干净，检查电机风扇内是否存在杂物，查看叶轮防护罩是否松动，若存在上述情况，必须及时处理。

(5)检查设备的外观、相关部位和附件是否完好，查看设备的地脚螺栓、螺冒是否缺件或紧固，密封垫是否完好。对于设备缺件要补齐，损坏件必须及时更换，松动螺栓必须紧固。

(6)参加试运转的人员必须详细阅读说明书和有关技术文件，了解设备性能，掌握操作方法和安全技术操作规程，且必须明确启停车信号。

(7)供电设备、机械设备上的安全保护装置要严格检查，不足部分必须补齐，试运转场所必须有足够的照明设施。

(8)各班组要准备好机电设备试运转记录表，各岗位人员负责做好设备运转时的温度、转速、启停时间等记录。

(9)在设备开车前，参加试运转的人员必须检查设备周围及其上下有无人员，在确定没有人员时方能开车。设备的启停必须听从现场负责人的统一指挥。

5.2 试运转技术要求

(1)试运转要按照下列顺序进行：单机试运转―集中控制系统试运转―小系统联合试运转―大系统联合试运转―带水试运转―投料试生产。

(2)试运转过程中滑动轴承的温度不应超过60℃，滑动轴承的温升不应超过60℃；滚动轴承的温度不应超过60℃，滚动轴承的温升不应超过60℃。

(3)各设备运转前要盘车，检查其是否存在异常情况；对不可逆转的设备，应先拆除联轴器，通电后找出正确的运转方向方可起车。

6 结语

选煤厂改造与设计是一项复杂的系统工程，洗选系统改造前要根据原煤煤质、洗选能力、产品市场定位等信息确定合理的改造目标。遵循适应性强、简单实用、生产灵活、操作管理方便、运行成本低、产品结构丰富、效益最大化的原则，依据改造目标设计洗选工艺。设备选型是选煤厂设计过程中的一个重要环节，要尽量选择同规格的同类设备，减少备品、备件的种类，以节省生产成本。工艺布置也是选煤厂设计中不可忽视的重要环节，要统筹兼顾，综合考虑，实现场地的有效利用和建筑物、构筑物等的最优化布置。

[1] 刘 春，吴石生，宫庆刚.完善东滩矿选煤厂煤泥水处理系统的初步探讨[J].选煤技术，2001(1).

[2] 宫庆刚.东滩选煤厂洗水闭路循环[J].选煤技术，1997(6).

[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).

[4] 叶慧峰.阳煤五矿选煤厂技术改造实践[J].选煤技术，2013(4).

[5] 纪金连.浅谈选煤厂技术改造设计[J].选煤技术，1999(2).

[6] 张 鹏，陈建中，沈丽娟，等.选煤厂选煤工艺设计探讨[J].煤炭工程，2006(12).

[7] 董永胜.选煤厂重介浅槽洗选系统的扩建设计[J].煤质技术，2007(6).

[8] 谷 林，任瑞晨，贺建军，等.石圪台选煤厂浅槽重介分选机变频调速改造实践[J].选煤技术，2012(1).

[9] 《选煤厂设计手册》编写组.选煤厂设计手册[M].北京：煤炭工业出版社，1978.

[10] 任文芳.司马矿选煤厂选煤工艺设计与布置创新[J].煤炭工程，2006(9).

[11] 邓 铭，谢国龙.司马矿选煤厂重介系统生产调试[J].煤，2007(S2).

[12] 孔令同，韩慧智，徐宏祥.山西省选煤工艺的研究与思考[J].洁净煤技术，2010(1).

Analysis of design and modification on Dongtan coal mine coal preparation plant

SUO Yong-jian

(CCTEG Beijing Huayu Engineering Co., Ltd., Pingdingshan, Henan 467002, China)

Considering original coal preparation process and equipment incapable of meeting actual production requirements in Dongtan mine coal preparation plant, the design and modification on it are made by analysis of production situation.Modified process with compact layout is simple to use as well as convenient to operation management; advanced equipment is reliable in operation.

target of modification; coal preparation process; process layout; equipment selection

1001-3571(2015)03-0081-05

TD948.1

B

2015-03-01

10.16447/j.cnki.cpt.2015.03.023

索永建(1987—)，男，甘肃省庆阳市人，助理工程师，主要从事选煤厂工艺设计工作。

E-mail:suoyongjian@126.com Tel：15224839684