哈尔乌素特大型动力煤选煤厂设计与分析

谭兴富

(中国煤炭科工集团北京华宇工程有限公司，河南 平顶山 467000)

哈尔乌素特大型动力煤选煤厂设计与分析

谭兴富

(中国煤炭科工集团北京华宇工程有限公司，河南 平顶山 467000)

根据哈尔乌素选煤厂入选原煤煤质特征，结合产品结构及其对市场适应的灵活性，确定原煤洗选工艺。介绍了原煤洗选工艺选择思路，并阐述了原煤准备车间、主厂房、产品仓、快速装车站的工艺设计特点，为特大型动力煤选煤厂的设计与改造提供借鉴。

特大型动力煤选煤厂；煤质特征；产品结构；工艺设计

哈尔乌素露天煤矿选煤厂(以下简称哈尔乌素选煤厂)是一座设计能力为30 Mt/a的矿井型动力煤选煤厂，隶属神华集团准格尔能源有限责任公司，位于内蒙古自治区鄂尔多斯市准格尔旗东部的薛家湾镇。

哈尔乌素选煤厂入选原煤来源于准格尔煤田的哈尔乌素露天煤矿，该煤矿地处内蒙古鄂尔多斯市准格尔旗，位于晋陕蒙交界地区。煤田已探明地质储量为267.6亿t，煤层平均厚度为32.08 m，属于低硫、特低磷、高灰熔点、较高挥发分、较高发热量长焰煤，应用基低位发热量在16.74～23.43 MJ/kg之间，根据标准[1]判定属于优质动力用煤，有“绿色煤炭”之美称。该厂属于特大型动力煤选煤厂[2]，工艺设计灵活，厂房设计与布置各具特色，现就其设计特点进行分析，为特大型动力煤选煤厂的设计与改造提供借鉴。

1 煤质特征

哈尔乌素选煤厂前五年(2009—2013年)的劣块煤(200～13 mm粒级)煤质较差，低密度级高发热量的精煤产率极低。当要求精煤发热量为23.012 MJ/kg时，精煤产率约为12.130%，且这样洗选的可能性很小；当要求精煤发热量为21.338 MJ/kg时，精煤产率约为20.773%，分选密度为1.613 g/cm3；当要求精煤发热量为18.410 MJ/kg时，精煤产率约为35.180%，分选密度为1.842 g/cm3，δ±0.1含量为14%，原煤为中等可选煤。根据科学预测，该厂后五年(2014—2018年)的劣块煤(200～13 mm粒级)煤质特征如表1所示。

依据统计资料和科学预测，该厂前后五年(2009—2013年，2014—2018年)的优块煤(200～13 mm粒级)煤质特征[3]如表2所示。

由表1、表2可知：优块煤煤质好，为易选煤，容易洗选出高发热量的精煤；劣块煤为中等可选或较难选煤，适合洗选低发热量产品。因此，应选择分选精度高的选煤工艺[4]，将优劣块煤单独洗选，避免优块煤被污染，同时能减少配煤工作量。

表1 劣块煤煤质特征Table 1 Characteristics of lump coal with low quality %

表2 优块煤煤质特征Table 2 Characteristics of lump coal with high quality %

原煤浮沉组成显示：随着粒级的减小，各粒级灰分逐渐升高，说明块煤中的矸石以不易碎的砂岩为主，而小块、末煤中有一定量易碎的泥岩，存在泥化现象。因此，应尽量避免末煤入选，同时应选择矸石泥化程度低的选煤工艺[5]。<13 mm粒级劣末煤灰分大于42%，发热量约为13.598 MJ/kg，达不到产品质量要求，因此该部分末煤必须通过掺配处理。

2 产品结构

哈尔乌素选煤厂入选原煤为中灰、特低/低硫、低磷、中高发热量长焰煤，其对二氧化碳反应性较差，抗碎强度高，结渣性强，软化温度较高。矿井6Ⅲ～6Ⅳ层煤炭煤质变化相对较小，而5、6Ⅰ、6Ⅱ、6Ⅴ、6Ⅵ层煤炭煤质变化大，优劣煤经科学配煤后，可实现产品热值的无级调整，市场适应能力强。

由于原煤中有害成分少，发热量较高，可作为良好的民用燃煤和动力用煤，在火力发电、建材工业、化学工业等领域有着广泛用途。

3 工艺选择

根据哈尔乌素选煤厂入选原煤煤质特征和产品结构要求，在确定选煤工艺时要遵循如下原则：必须能实现优劣煤的单独分选，同时能实现两种煤按比例混合洗选。据此确定的原煤洗选原则流程[6]如图1所示。原煤在主厂房经13 mm分级后，13～0 mm粒级直接作为产品，200～13 mm粒级块煤经3 mm脱泥后由浅槽重介质分选机主再选(预留再选系统的布置空间)，浅槽重介精煤被破碎至<50 mm后作为产品，粗煤泥由弧形筛、煤泥离心机联合回收，细煤泥经一段浓缩后由加压过滤机回收。主厂房按两个模块并列布置，可以单独洗选优煤和劣煤， 也可以将两种煤按比例混合后洗选。

(1)原煤准备。根据露天矿的采煤方法，将优劣煤分储、分运、分选；优劣原煤在露天矿破碎站分别被破碎至<200 mm，再将其输送至选煤厂。

(2)原煤选前脱泥。原煤经分级破碎后，<13 mm粒级末煤直接进入产品仓，200～13 mm粒级块煤由孔径3 mm的脱泥筛脱泥，并在润湿冲水作用下进行湿法分级，筛下物进入煤泥桶，筛上物由浅槽重介质分选机分选[7]。

(3)主洗系统。200～13 mm粒级块煤经浅槽重介质分选机分选后，产出精煤和矸石，精煤经固定筛和脱介筛脱水、脱介、分级后，200～30 mm粒级由破碎机破碎至<50 mm，30～0 mm粒级末精煤经离心机二次脱水后与破碎后的块精煤混合，作为精煤产品进入产品仓，矸石经双层脱介筛脱水、脱介后直接外排。

(4)介质系统。重介悬浮液由泵输送至浅槽重介质分选机后，随产品进入脱介环节。脱介筛合格段筛下介质进入合介桶，继续循环使用，稀介段筛下介质由磁选机回收。在重介泵出料管上布置密度计和磁性物含量计，用于指导调节重介悬浮液密度；在重介泵入料管布置加水阀，实现重介悬浮液密度的自动控制。优劣煤介质系统独立设置[8]。

(5)粗煤泥回收系统。煤泥桶的物料由泵输送至分级旋流器，由旋流器对其进行浓缩、分级，旋流器底流进入弧形筛，筛上物由煤泥离心机脱水，筛下水与旋流器溢流一起进入浓缩机[9]。

(6)煤泥水处理系统。细煤泥经浓缩机浓缩后，溢流作为循环水继续使用，底流由加压过滤机脱水回收，滤液返回浓缩机，脱水产品掺入精煤。系统中设置有凝聚剂、絮凝剂自动添加装置，确保浓缩机浓缩效果稳定；事故浓缩机与工作浓缩机互为备用，保证生产系统的可靠性。

4 设计特点

4.1 原煤准备车间双筛串联

原煤准备车间为钢筋混凝土框架结构，厂房长度为39 m，宽度为23 m，高度为26.50 m。车间内布置有两个独立模块，每个模块内串联布置优煤、劣煤两个系统的四台大型筛分机。整个车间内的设备由一台单梁起重机起吊，方便对每台设备检修。原煤仓下布置有四条带式输送机，可分别将原煤给入原煤准备车间的四套两段筛分系统，筛分机孔径均为13 mm。200～13 mm粒级块煤运往主厂房分选，<13 mm粒级末煤运往产品仓储存。

4.2 主厂房为高效模块式布置

主厂房为钢框架结构，采用彩色保温压型钢板围护，厂房长度为45 m，宽度为40.50 m，高度为28 m。主厂房为高效模块式布置，共分为两个分选模块[10]，二者布置方式相同，但相互独立，可根据原煤入选量选择分选模块的数量。主厂房每个模块均集原煤分配洗选、产品脱水脱介、介质净化回收、粗细煤泥回收、介质添加于一体。这种结构的特点是布置紧凑，厂房高度低，体积小，占地面积小；另一个突出的优点是可以灵活地根据需要分期建设，且建设速度快。

4.3 产品发热量实现“无级调整”

为满足产品储存与配煤的需要，产品仓内布置有一个条形槽仓，该仓容量大，相对于圆筒仓投资少。产品仓总储量为12.5万t，可满足选煤厂2.28 d的产品储存需要。槽仓由五格组成，可以同时储存五种不同的产品，优精煤、劣精煤、优末煤、劣末煤分别进入各自的煤仓。设计中预留了中煤产品仓，不生产中煤时可以储存精煤产品。产品仓下布置有多台给煤机，通过仓下四条装有在线灰分仪和电子皮带秤的带式输送机可实现准确配煤。仓下带式输送机将配好的产品给入装车皮带，装车皮带上布置有在线灰分仪和电子皮带秤，配煤自动化系统的计算机对在线检测到的产品灰分进行比对分析，及时调节仓下给煤机变频器的频率，进而调节不同产品的给煤量，保证最终出厂产品满足用户要求。全部产品储存在一个槽仓中，可实现任意产品之间的掺配，灵活性高，管理方便，产品发热量实现“无级调整”。

4.4 快速装车站灵活可靠

快速装车站布置有两套独立的快速定量装车系统和自动化采样系统，两套系统的装车能力均为5 000 t/h。两套系统既可以单独装车，也可以同时装车，可靠性与灵活性较高，满足大型选煤厂的装车要求。

5 结语

哈尔乌素选煤厂为大型动力煤选煤厂，洗选工艺简单，符合原煤煤质要求，并预留有再选设备的布置空间，为后期煤质变化时原煤的有效洗选提供了可靠保障。原煤准备车间双筛串联布置，筛分效率在85%以上。主厂房采用高效模块式布置，布置紧凑，高度低，体积小，占地面积小，且可分期建设，建设速度快。采用配煤自动化系统，选配结合，灵活可靠，调节方便，能保证最终出厂产品满足用户需求。

[1] GB 50359—2005 煤炭洗选工程设计规范[S].

[2] 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).

[3] 戴少康.选煤工艺设计实用技术手册[M].北京：煤炭工业出版社，2010.

[4] 谢广元.选矿学[M].徐州：中国矿业大学出版社，2001.

[5] 石绍辉,成 勇,李庆芳.赵楼选煤厂的设计分析[J].选煤技术，2012(6).

[6] 匡亚莉.选煤工艺设计与管理[M].徐州：中国矿业大学出版社，2006.

[7] 陶能进,牛宏宇,石新红,等.平朔安家岭煤矿特大型高效选煤厂设计特点[J].煤炭工程，2004(6).

[8] 于子刚,王正书,陈 浩,等.安家岭矿选煤厂介质回收工艺设计特点[J].选煤技术，1999(2).

[9] 李志勇,张法军,乔 继.浅谈高效选煤厂的设计特点[J].煤质技术，2001(6).

[10] 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).

Design and analysis of super-large thermal coal preparation plant in Haerwusu

TAN Xing-fu

(China Coal Technology & Engineering Group, Beijing Huayu Engineering Co., Ltd., Henan, Pingdingshan 467000, China)

Based on quality of coal to be washed in Haerwusu coal preparation plant, the coal preparation technology is determined in consideration of product composition and flexible market.Introduced the idea of selecting raw coal preparation technology, meanwhile, presented features of technology design about feed preparation plant, main plant, product bunker and loading station quickly, which provides guidance for designing and modifying super-huge thermal coal preparation plant.

super-large thermal coal preparation plant; coal quality characteristic; product composition; technology design

1001-3571(2015)03-0086-04

TD948.1

B

2015-05-27

10.16447/j.cnki.cpt.2015.03.024

谭兴富(1982—)，男，四川省绵阳市人，工程师，从事选煤设计与技术管理工作。

E-mail：txfhuayu@163.com Tel：15903905410