青龙寺煤矿选煤厂生产系统优化及实践

高启业，李 军

(榆林神华能源有限责任公司青龙寺煤矿分公司，陕西 榆林 719400)

青龙寺煤矿选煤厂始建于2014年5月，设计加工能力5.00 Mt/a。洗选工艺为：150～13(25) mm块煤重介浅槽分选，小于13(25) mm末煤有压两产品重介旋流器分选，末煤也可经6 mm弛张筛脱粉后入洗，1.5(3)～0.25 mm粗煤泥采用螺旋分选机分选，0.25～0 mm细煤泥经两段浓缩后，采用加压过滤机和压滤机联合回收。

近年来煤炭市场的竞争已经逐渐转变为质量型、差异型的竞争，怎样有效地控制成本，提高企业的生产效率才是应对激烈竞争的重要举措[1-2]。选煤厂建成投产运营以来，原煤泥化严重，且随着青龙寺矿井产能的提升，生产系统的各项问题愈来愈突出，处处制约着选煤厂的能力提升，因此，必须对选煤厂生产系统进行优化。

1 存在的主要问题

1.1 煤质问题

青龙寺煤矿选煤厂原煤筛分试验结果见表1，0.5～0 mm小筛分试验结果见表2。

表1 原煤筛分试验结果

从表1、2可以看出：

(1)原煤灰分为 21.47%，均属中灰煤；

(2)50～3 mm中间粒级的质量百分数相近，说明50～3 mm原煤的粒度分布较为均匀；

(3)小于0.5 mm 粒级含量均为 5.35 %，灰分为32.70 %，高于原煤和相邻粗粒级灰分，说明矸石有泥化现象；

(4)小于0.5 mm 各粒级的灰分随粒度的减小有升高的趋势，小于0.075 mm 粒级的灰分均高于本级原煤灰分，说明小于0.5 mm 中含有一定的高灰细泥。

表2 0.5～0 mm小筛分试验结果

依据国家标准GB/T 19833—2005《选煤厂煤伴生矿物泥化程度测定》的相关规定和流程进行泥化试验[3-4]。煤矸石安氏泥化试验结果表明煤矸石的泥化比0

综上所述，原煤有比较明显的泥化现象，含高灰细泥，造成分级筛筛板严重堵塞，分级效率低下，大于13 mm错配物含量较高；煤矸石中泥岩遇水泥化，造成细煤泥沉降困难，压滤机不成饼，细煤泥脱水效果差，严重拉低了产品质量；煤泥湿粘造成末煤、混煤溜槽以及煤仓挂壁、堵塞频繁。

1.2 工艺问题

(1)原设计中设备单系统布置，工艺不灵活，且未考虑原煤只筛分不入洗的生产方式，生产系统应急能力不足；

(2)原煤干湿结合的分级方式，原煤过水时间长，造成泥化加重，且块、末煤入洗方式切换时需大量更换筛机筛板，组织费时费力；

(3)煤泥水处理系统的2台浓缩机独立配置，无法实现相互快速切换，存在较大的应急隐患；

(4)按照矿井整体规划，选煤厂系统小时处理能力有待提高；

(5)细煤泥经压滤机脱水后直接回掺混煤，对混煤品质拉低明显。

1.3 设备问题

(1)设备运行不稳定，故障多，如带式输送机跑偏严重，刮板机飘链，设备保护可靠性差；

(2)末煤收集刮板、块煤离心机等设备处理能力配置不足；

(3)原煤13 mm分级筛筛网糊堵严重，6 mm脱粉筛因效果不佳闲置，筛分效率低下，影响产品质量。

1.4 运行管理问题

(1)介质回收率低，跑介严重。洗块煤介耗高达1.5 kg/t，煤炭洗选成本远高于行业平均水平；

(2)煤泥水沉降困难，药耗较大；

(3)泵的轴封水和冷却水消耗生活用水量大，导致全矿生活用水紧缺；

(4)熟练工种紧缺，生产组织模式有待改进。

总的来说，建厂初期青龙寺煤矿选煤厂多个方面需要夯实基础，提升和加强组织管理。

2 优化与实施

针对选煤厂存在的问题，结合现场实际情况，对各个环节的问题提出了优化措施并付诸实施。

2.1 煤质源头控制

(1)进行专项设计，井下实施煤和矸石分流通道，控制矸石进入煤流，减少矸石见水时间，降低高灰细泥含量，从源头上弥补煤质缺陷。调整洗选工艺，减少原煤过水时间，实行部分脱粉入洗工艺。

(2)细煤泥掺粗，控制细煤泥水分[6]。矿井原煤泥化严重，次生煤泥多属于高灰细泥，粘度高、粒度细，造成选煤厂加压过滤机工作效率低下，且细煤泥滤饼水分严重超标，拉低了产品质量。通过对加压过滤机工艺特性和煤泥属性进行分析，专门设计安装了细煤泥掺粗工艺管路，有效增加滤饼透气性，充分发挥加过滤机效能，滤饼全水分由原来的38%降低到30%以下，既保证了混煤发热量，又缓解了煤仓堵塞问题。

2.2 工艺优化

(1)增设原煤大于50 mm分级后直接破碎、末煤不入洗旁路生产工艺。综合考虑改造价值、现场条件等因素，在不改变原设计生产方式的前提下，将原有210带式输送机由单向运行改造为选择性可逆双向运行，增强生产系统的灵活性。

(2)针对块末煤系统切换困难的问题，结合煤质及设备处理能力情况，采取末煤不洗选，通过降低块煤浅槽分选机入洗下限(由13 mm调整为10 mm)保证混煤煤质。

(3)通过对煤泥系统管路进行分析，巧妙利用浓缩池底流泵，设计2台底流泵与入料缓冲池之间的联通管路，并通过气动阀门控制，实现2座浓缩池互为备用的功能。原来需要20 d才能完成的浓缩池切换缩短至为12 h，极大增强了选煤厂事故应急能力。

(4)目前，选煤厂采用10 mm块煤入洗、末煤旁路的生产工艺，产品质量已基本能够满足客户要求。根据矿井整体规划，未来将采用火车装车外运，并可能扩大矿井产能和收储外购煤，这必定会对选煤厂系统生产能力和煤质适应能力提出更高的要求。为此，结合现有工艺和现场实际，比选引进新型筛板实现精准分级，积极探索8(6) mm深度分级和系统扩能的可行性，为发挥选煤厂提质增效提前进行技术储备。

(5)针对细煤泥高水、高灰、低热值的问题，通过大量市场调研，对细煤泥煤质和经济指标综合测算，制定了细煤泥落地干燥(晾晒)可行性方案。

2.3 设备优化

对达到使用寿命的设备、腐蚀磨损严重的设备、严重老化的设备等进行重点排查，进行大修处理，必要时进行更换，加强设备可靠性，保证正常的生产运行。

(1)由于安装及胶带质量问题造成带式输送机跑偏的，通过更换胶带，优化入料溜槽角度，调整托辊架平整度、安装前倾托辊、设计鼓型自纠偏滚筒的办法控制胶带跑偏；设计刮板机自清链装置，控制飘链。

(2)针对块煤离心机能力不足的问题，将进入离心机的块精煤入料上限由50 mm调整为40 mm，克服离心机能力不足的问题。

(3)选煤厂原煤13(10) mm分级筛筛网糊堵严重，透筛率低下影响产品质量，同时造成工人清理劳动强度大，危险系数高。调研选用自清洁筛板，定期及时清理筛板。通过多次考察调研和技术论证，选用多种不同工艺和材质的自清洁筛板进行现场试验。经过近八个月的对比分析，现已基本总结出了兼顾筛面倾角、透筛率、耐用性和经济性的分级筛板筛面安装组合方案。彻底解决了分级筛筛网糊堵和分级效率低下的问题，同时降低人工清理的劳动强度和危险系数。

(4)针对溜槽煤仓挂壁堵塞严重的问题，通过优化溜槽衬板材质和角度、加大仓下给煤机轮换频率、缩短混煤仓存时间、定期放空清仓等措施，有效防范了煤仓挂壁自燃的问题。

(5)调研选用国内先进的设备电气保护产品，并自行设计了专门针对粘湿原煤的特制门式防堆煤保护和双桥式防刮板机跳链(断链)保护装置，大大提高了设备电气保护的可靠性，保证选煤厂生产系统的正常运行。

2.4 运行管理优化

(1)优化介质回收系统。介耗高会引起一系列问题，磁铁矿粉价格较贵，重介质会加速设备及管道的磨损，介质回收环节复杂，会增加管理难度。通过对系统进行详细分析，现场多次试验总结，采取了多种措施，如优化固定筛筛板的条缝方向，合理调整脱介筛喷水角度，设置2—3段喷水，适当加大喷水量[7]；定期为磁选机做检查，保证各项操作参数满足运行要求，保证入料浓度在合理范围，并将磁选机脱介刮刀改为高压喷水[8-10]；扩大筛机合格介质段截取溜槽，在筛机合格介质段设计安装档水堰筛板等，将选煤厂洗选介耗稳定控制在0.3～0.4 kg/t，大大降低了生产成本，年度节省介秏费用约180万元。

(2)煤泥水沉降是煤泥水处理的重要环节，采用多点加药，进口聚丙烯酰胺和国产配合使用，在大大降低药耗的同时保证了煤泥水系统的高效运行。

(3)选煤厂45台渣浆泵的轴封和冷却用水原设计为生活用水，每天消耗水量约220 m3，不仅用水成本高，而且频繁造成全矿生活用水紧缺。通过分析渣浆泵的轴封特性，自行设计渣浆泵冷却水自循环系统，同时将系统补水由生活用水改为矿井水处理厂的净化水。既能满足选煤厂生产用水需求，又降低了矿井生活用水，每年可节约生活用水费用约100万元。

(4)对选煤厂生产组织模式进行优化调整。针对选煤厂组织机构不合理、检修质量不达标、生产任务不饱和、装车外运不规律的实际情况，从工作纪律、组织建设和员工培训方面入手，重点加强现场安全管控、制定详细检修计划、合理安排生产任务等多方面入手，积极协调集中装运、合理优化组织机构，取消选煤厂夜班作业，实现与矿井生产同步的“6280”组织模式。所谓“6280”是指早班检修6 h，2 h生产；中班8 h作业，早班检修完2 h生产和中班8 h作业是连续性的，交接班在岗位上进行；零点班也就是夜班取消作业，人机双休，这是区别于传统的“三八”式生产组织管理模式。青龙寺煤矿通过实践证明，“6280”模式是可行的，也是当前企业最佳的生产组织管理模式，生产更优化，组织更紧凑，员工更健康，工效更高，矿井更安全。现代化矿井和配套选煤厂，少了三分之一的生产作业时间，却能保质保量完成任务指标，职工幸福指数明显上升，安全生产可控可防。

3 结 语

选煤厂的生产和运营是一个复杂庞大的体系，关乎煤质、工艺、设备、运行管理方方面面，青龙寺选煤厂投产运营以来，也暴露出来了各种各样的问题，针对存在的各项问题，提出了优化和实践思路。通过实施煤和掘进矸石分采分运、末煤旁路、细泥掺粗等方式，减少煤、矸石过水时间，降低泥化程度，降低高灰细泥带来的煤泥带水高等问题。同时提出了工艺、设备及运行管理等优化方案，改动少、周期短，有利于选煤厂的维护管理及生产运营，能够有效地降低生产成本，实现产品质量和企业经济效益双增值。