钱营孜选煤厂工艺设计“柔性”特点分析

汪来友

(安徽恒源煤电股份公司 销售公司，安徽 宿州 234011)

钱营孜选煤厂工艺设计“柔性”特点分析

汪来友

(安徽恒源煤电股份公司 销售公司，安徽 宿州 234011)

分析了钱营孜选煤厂工艺设计特点，即在初步工艺设计无生产大样资料的情况下，制定“柔性”工艺设计方案，既可适应不同原煤煤质的变化要求，又可根据市场需求生产多种产品。该工艺方案的成功实施与应用，对于炼焦煤、动力煤兼顾的选煤厂的工艺设计，有一定的借鉴意义。

设计方案；“柔性”特点；原煤煤质；市场需求

安徽恒源煤电股份公司钱营孜选煤厂是一座设计能力为2.40 Mt/a的矿井型炼焦煤、动力煤兼洗的选煤厂，原煤洗选工艺为300～50 mm粒级由动筛跳汰机分选、<50 mm粒级脱泥后由两产品重介质旋流器主再选、粗煤泥由RC煤泥分选机分选、细煤泥由浮选机分选、浮选精矿由加压过滤机回收、浮选尾矿由压滤机回收的联合工艺[1]。

钱营孜选煤厂工程项目由约翰芬雷工程技术(北京)有限公司总承包，2008年10月开始施工，2009年10月竣工投产。工艺设计过程中，钱营孜选煤厂的煤质资料来源于临近矿区。考虑到入选原煤煤种为气煤和1/3焦煤，硫含量中等，无论是洗选炼焦精煤还是动力煤，市场优势都不太明显；同时，考虑到该选煤厂位于华东地区，社会经济发达，区域优势明显，生产低灰(Ad≤10%)炼焦配煤，产品竞争力突出，可获得较好的经济效益[2]。为此，制定“柔性”工艺设计方案，原煤脱泥后采用分选效率高、管理简单的有压两产品重介质旋流器实现高密度排矸，生产动力煤；采用有压两产品重介质旋流器实现低密度再选，生产低灰炼焦配煤，且附加的生产成本不高[3]。因此，该厂的主导产品为动力煤(Qnet,ar≥20.08 MJ/kg)和炼焦配煤(Ad≤10%)[4]。

基于实际情况综合考虑而确定的洗选工艺，不仅可适应不同原煤煤质的变化要求，还可根据市场需求生产多种产品，对于激活选煤厂生产潜能和提高企业效益有很大作用，同时对于炼焦煤、动力煤兼顾的选煤厂的工艺设计有一定借鉴意义[5-7]。

1 工艺设计中的“柔性”特点

1.1 原煤准备系统

矿井来煤先通过筛孔φ300 mm的自清筛排除特大块矸石，再进行50 mm预先筛分；>50 mm粒级筛上物通过手选排除杂物，再由动筛跳汰机分选，产出精煤和块矸石。原煤准备系统的“柔性”设计主要体现在动筛透筛物的筛上物处理方面，视其灰分而定，既可作为块矸石直接排弃，又可作为重介系统的入料继续分选。

动筛跳汰机出现故障时，>50 mm粒级筛上物可经旁路破碎后直接进入重介系统分选，也可作为产品就地销售。块精煤被破碎至<50 mm后，可直接作为动力煤产品，也可去重介系统继续洗选。动筛透筛物经斗子提升机、振动筛脱水后，筛下水进入煤泥水处理系统；筛上物灰分高时直接作为矸石排弃，灰分低时则进入重介系统继续分选。

对于<50 mm粒级原煤，如果洗选炼焦配煤，就直接进入重介系统分选；如果洗选优质动力煤，当其灰分低时可直接作为产品，当其灰分高时需要进行6 mm分级，50～6 mm粒级原煤进入重介系统分选，筛下<6 mm粒级原煤既可直接作为产品，又可根据需要部分进入重介系统分选[8]。

1.2 重介分选系统

工艺设计时，矿井不具备采集生产大样的条件，故以临近矿区的煤质资料(表1)为设计依据。从原煤的可选性看，精煤Ad≤9.50%时，其属于中等可选煤，采用两产品重介质旋流器完全满足分选要求。

入选原煤经预先湿法脱泥(筛缝为1 mm)后，筛下物去煤泥水处理系统，筛上物进入两产品重介质旋流器，由其分选出粗精煤和矸石，矸石经脱介、脱水后排弃。重介分选系统的“柔性”设计表现为：粗精煤经脱介、脱水后，可直接去离心机进行二次脱水，脱水后直接作为动力煤；也可去两产品重介质旋流器进行再选，生产出炼焦配煤。再选精煤和中煤经脱介、脱水后，由离心机进行二次脱水，脱水后分别作为炼焦配煤和动力煤。

表1 >0.50 mm粒级原煤浮沉组成结果

1.3 介质系统

主选、再选的介质系统分开设置，独立调整，互不干扰。主选、再选脱介筛下的合格介质分别进入各自的合格介质桶，然后分流少部分去磁选，其余大部分作为工作介质；主选、再选脱介筛下的稀介质和离心液分别进入各自的磁选机，精矿返回各自的合格介质桶。为避免高灰细泥的污染，主选系统的矸石、粗精煤介质回收系统也分开设置。矸石磁选尾矿直接进入尾煤浓缩机，再由压滤机回收，粗精煤和再选磁选尾矿进入粗煤泥分选系统。

根据现场实际需要设计的“柔性”工艺系统，主选精煤脱介效果良好时，主再选介质系统控制简单。但主选精煤脱介效果差时，再选系统的悬浮液密度会逐渐升高，加水稀释的话会出现“跑溢”的现象，导致再选系统悬浮液密度不稳定，精煤灰分波动较大。因此，需要增设再选磁选机精矿返回到主选系统的环节，否则，主选系统的悬浮液密度也会逐渐下降。另外，考虑到介质系统的非磁性物含量和介质的稳定性，需要调整其中的细泥含量。

1.4 粗煤泥分选系统

系统煤泥水经分级旋流器浓缩、分级后，旋流器底流由煤泥分选机分选，旋流器溢流去浓缩机浓缩。粗煤泥分选系统的“柔性”设计体现为：

(1)煤泥分选机分选出的精矿，由振动弧形筛和煤泥离心机联合脱水，精煤既可作炼焦精煤，又可作动力煤；

(2)分级旋流器溢流、振动弧形筛筛下水、煤泥离心机离心液经浓缩机浓缩后，既可去浮选系统进一步分选，又可进入尾煤浓缩机浓缩；

(3)粗煤泥处理过程中，可将分级旋流器“短路”，使系统煤泥水直接去原煤浓缩机或尾煤浓缩机。这种流程设计便于煤泥分选机的维护与检修，也适合不同工况条件下的分选效果检测。

1.5 煤泥水处理系统

进入系统的煤泥水首先由原煤浓缩机脱除高灰细泥，浓缩机底流进入浮选系统继续处理，浮选精矿经加压过滤机脱水后，既可作为炼焦精煤，又可作为动力煤，加压过滤机滤液返回浮选系统。

所有煤泥水最终都进入尾煤浓缩机，浓缩机溢流作为循环水复用，浓缩机底流由压滤机脱水回收，滤液返回尾煤系统，滤饼风干、晾晒后就地销售。

2 “柔性”工艺设计对煤质变化与市场的适应性

2.1 原煤准备系统

原煤准备系统动筛跳汰机每年的平均处理量为78万t，块精煤产量为42万t，灰分为22%，矸石灰分为85%，块精煤破碎后可直接作为动力煤。

原煤处理过程中，进入自清筛的原煤粒度上限要求严格，需要控制在300 mm以内。动筛跳汰机出现故障时，旁路破碎机破碎产品的粒度、形状要符合要求；否则，易使形状不规则的精煤进重介系统，导致混料桶入料泵的上料压力不稳定。<6 mm粒级原煤深度筛分过程中，易出现筛孔被堵塞的现象，可考虑将筛孔扩展到13 mm，或其他合适的粒度[1]。

2.2 重介分选系统

矿井首采面生产大样的浮沉数据如表2所示。由表1、表2可知：原煤的实际可选性与设计时所用煤样的可选性存在明显差异，当要求精煤Ad≤10%时，原煤的可选性为极难选。

采用MA1300型旋流器作为主选设备时，分选密度在1.60～1.62 g/cm3之间，主选精煤Ad在18%～19%之间，矸石Ad在83%～84%之间；采用MA1150型旋流器作为再选设备时，分选密度在1.35～1.37 g/cm3之间，再选精煤Ad在10%～10.50%，再选精煤占全级产率低于22%。由于原煤的极难选特性，且再选密度极低，基于提高精煤产率考虑，将主导精煤灰分调整为≤10.50%。从实际生产过程来看，再选悬浮液的密度很稳定。

表2 >0.50 mm粒级原煤浮沉数据

2.3 粗煤泥分选系统

RC1800粗煤泥分选机的入料Ad在37%～39%之间，分选密度为1.32 g/cm3，顶水流量为16～23 L/s，此时，粗精煤Ad在15%～16%之间，作为动力煤。从多次试验结果来看，由于原煤的极难选特性，粗精煤Ad难以控制在10.50%以下；当分选密度控制在1.15 g/cm3时，粗精煤Ad在11.50%左右，分选效果较好，但是其产率偏低。

2.4 细煤泥分选系统

煤泥水分级旋流器溢流、矸石磁选尾矿截粗弧形筛筛下水、RC精矿离心机离心液、RC尾矿弧形筛筛下水均进入原煤浓缩机，在此脱除高灰细泥。实际生产过程中，浓缩机溢流浓度在8～12 g/L，明显高于尾煤浓缩机溢流浓度(<5 g/L)。

浮选设备为XJM-S20机械搅拌式浮选机(4室)，单槽容积为20 m3。实际浮选精煤Ad在13%～18%之间，即使是第一槽室的精煤，其灰分也超过11%，故适合作为优质动力煤。浮选药剂试验数据(表3)也说明，浮选尾煤灰分大于40%时，浮选精煤灰分超标，不能作为炼焦配煤；浮选精煤灰分小于10.50%时，实际操作中难以实现。

表3 浮选药剂试验结果

浮选系统运行的目的是提高浮选精煤产率，保证浮选尾煤灰分不低于40%。钱营孜矿井前期的主要可采煤层为32层和82层，煤种为气煤、1/3焦煤，气精煤没有竞争优势，但其粘结指数G为87，胶质层最大厚度Y为20.5，作为炼焦配煤有一定市场。

在地质条件较好时，钱营孜矿井的原煤灰分在38%～42%之间，结合市场的精煤需求，应在保证动力煤低位发热量高于20.08 MJ/kg前提下，尽可能提高其产量。在地质条件较差时，原煤煤质较差，应以生产动力煤为主，也可根据需要实现配煤洗选。对于特殊的企业用户，需要生产低位发热量高于20.92 MJ/kg的优质动力煤。

自2010年6月开始，经过五年多的生产实践，钱营孜选煤厂“柔性”工艺设计的优越性得到充分的体现。该厂2011—2014年的生产、销售数据如表4所示。

表4 2011—2014年的生产与销售数据

3 经济效益

矿井正常生产时每天的原煤产量为1.1万t，经分级、排矸(含矸率14.50%)后，<50 mm粒级原煤量为9 400 t，灰分在38%～42%之间，通常以39%计算，低位发热量为17.57 MJ/kg。在生产状态正常的情况下，该厂采用两种方式组织生产，即全部生产动力煤和生产动力煤、炼焦配煤，以2015年一季度的实际销售价格(不含税)测算不同生产方式下的经济效益。

3.1 全部生产动力煤

全部生产动力煤时，要求产品低位发热量不低于20.83 MJ/kg；对于特殊用户，产品低位发热量要达到20.92 MJ/kg，综合考虑，产品低位发热量为20.71 MJ/kg 。

部分原煤经13 mm深度筛分后，<13 mm粒级不洗选，>13 mm粒级入选，选后产品掺入原煤，确保其低位发热量达到20.71 MJ/kg。原煤以13 mm分级时，筛上物产率为70%，原煤中的79%需要筛分，因此，选煤厂的原煤实际入选量约为5 200 t/d。全部生产动力煤时的产品结构及其销售价格如表5所示。

表5 动力煤产品结构及其销售价格

注：“-”表示矸石直接废弃。

3.2 生产动力煤与炼焦配煤

选煤厂满负荷生产时，原煤入选量为8 500 t/d，按照一定比例生产动力煤与炼焦配煤，产品低位发热量不低于20.08 MJ/kg；考虑一些特殊用户的需求，部分产品低位发热量高于20.92 MJ/kg。

实际生产过程中，部分<13 mm粒级原煤不洗选，>13 mm粒级和大部分不筛分的原煤全部洗选，选后产品为动力煤和炼焦配煤，动力煤低位发热量最终为20.71 MJ/kg。生产动力煤与炼焦配煤时的产品结构及其销售价格如表6所示。

表6 动力煤与炼焦配煤产品结构及其销售价格

注：“-”表示矸石直接废弃。

由表5、表6可知：在矿井原煤质量均衡、动力煤严格以质计价的情况下，生产部分精煤和部分动力煤时的吨煤售价略高，但选煤成本低会上升；产品结构上也具有优势。在当前煤炭产品严重过剩的情况下，生产适销对路的产品才是关键。

综合考虑，既生产动力煤又生产炼焦配煤是选煤厂的最佳生产方式，这样不但能保证动力煤的质量稳定，而且能生产出一定量的炼焦配煤，产品对市场变化的适应性大大提高，这是“柔性”工艺设计特点在适应市场方面的灵活性和推动经济效益提升的具体表现[10]。

4 结语

在借鉴临近矿区煤质资料的基础上，制定的钱营孜选煤厂“柔性”工艺设计方案，给实际生产带来了极大的便利，同时也为产品结构的调整预留了广阔的空间，实际生产表明该方案设计是成功的。在选煤厂运行过程中，由于个别设备的选型不合理，导致部分生产环节出现问题，但通过方案的改进和完善，保证了生产的顺利进行。

[1] 刘建新.赵固一矿选煤厂工艺设计与优化[J].选煤技术，2008(5)：70-72.

[2] 李云峰.选煤厂工艺设计中的节能措施[J].山东工业技术，2014(12)：96.

[3] 吕 勇.浅析选煤厂工艺设计的特点[J].技术与市场，2014(5)：164-165.

[4] 周志坚.选煤厂工艺设计中的节能措施[J].煤炭加工与综合利用，2013(4)：23-25.

[5] 陈法杰，曹学新.新郑精煤公司选煤厂工艺设计与优化[J].洁净煤技术，2011，17(2)：8-11.

[6] 何佳伟.浅谈鸡西荣华立井选煤厂工艺设计的特点[J].黑龙江科技信息，2009(11)：16.

[7] 冯 涛，刘钢枪.张小楼选煤厂工艺设计与创新[J].煤炭科技，2013(2)：30-32.

[8] 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)：25-27.

[9] 郑士民.建北选煤厂选煤工艺流程分析[J].城市建设与商业网点，2009(29)：65.

[10] 张峻彦.赵庄选煤厂的工艺设计及工程实践[J].山西焦煤技术，2007(3)：27-30.

Analysis of “flexible” process design feature of Qianyingzi preparation plant

WANG Lai-you

(Anhui Hengyuan Coal-Electricity Group Co., Ltd., Suzhou, Anhui 234011, China)

In the preliminary process design without production coal sample data, the “flexible” process that is appropriate to both different raw coal and market demand for different products, is designed by analyzing design features of Qianyingzi coal preparation plant technology. In addition, this “flexible” process has been used successfully, which has successful experience for others to design coal preparation plant technology for both coking and thermal coal.

design scheme; “flexible ”characteristics; raw coal quality; market demand

TD948.1

A

1001-3571(2015)04-0085-05

2015-06-26

10.16447/j.cnki.cpt.2015.04.024

汪来友(1965—)，男，安徽省池州市人，工程师，从事选煤生产管理工作。

E-mail：wly_sz@126.com Tel：0557 - 3982394