动力煤选煤厂产品结构升级改造研究

郑继洪

(中煤科工集团 北京华宇工程有限公司，河南 平顶山 467000)

耿村选煤厂隶属于河南能源化工集团义煤公司，位于河南省渑池县，为大型矿井型选煤厂，设计处理能力为4.50 Mt/a。选煤厂于2009年开始分两期进行改造，一期改造工程于2010年完成，生产工艺为：240～50 mm采用动筛排矸，煤泥浓缩+压滤回收，小于50 mm末煤不洗直接作为电煤销售；二期工程于2017年改造完成，改造后实现小于50 mm原煤重介分选。主要工艺为：原煤经8 mm分级，50～8 mm原煤采用无压三产品重介旋流器分选，选后精煤、中煤合并成为混煤，经25 mm分级后，25～8 mm混煤掺入不入选的小于8 mm末原煤中，作为电煤销售，50～25 mm块精煤单独销售。粗煤泥采用分级旋流器+煤泥离心机回收；细煤泥两段浓缩，一段底流经弧形筛+煤泥离心机回收后掺入混煤，一段溢流进入二段浓缩后，底流采用压滤回收，改造后工艺流程见图1。

1 选煤厂存在的主要问题

目前，选煤厂主要生产块煤(25～50 mm，化工用煤，可出可不出)和混煤(25～0 mm，发热量Qnet.ar为20.08 MJ/kg，硫分St，d≤0.4%，供电厂)。由于选煤厂现有产品结构以动力煤为主，工艺灵活性差，若组织生产化工煤，则需要增加三产品重介旋流器二段排矸量，导致精煤产率很低，现有工艺调控方法有限。

另外，现有重介主洗系统为2套φ1350/950无压入料三产品重介旋流器(单台处理能力为400 t/h)，为了多出化工煤产品，需要实现小于50 mm原煤全入洗，届时重介系统入洗量最大可达到1 100 t/h，因此，现有主洗旋流器处理能力严重不足。

2 改造必要性

2.1 增加产品灵活性，提高企业竞争力

根据收集到的商品煤价格信息，义马地区电煤价格季节性波动较大[1-2]，而化工煤价格全年相对稳定，因此，选煤厂应根据市场需求，提供多元化的产品结构才能更好地适应市场波动。

针对目前耿村选煤厂存在的主要问题，结合当前煤炭形势及相关产业政策，在兼顾现有动力煤市场的同时，拓展化工煤市场，优化选煤厂产品结构，提高产品附加值，实现产品结构的合理化、多元化、效益化，解决产品结构单一、过度依赖电煤市场的情况，提高企业综合经济效益[3-5]。

2.2 企业可持续发展的需要

浩吉铁路开通后对义煤公司电煤市场将形成较大冲击，加上疆电、甘电、青电特高压向河南省输电，同时河南省要求省内电厂入炉煤标准的提高[6-9]。这些因素将影响义煤公司长焰煤的销售价格和数量，特别是造成18.83 MJ/kg以下低发热量动力煤将失去市场，严重制约义煤公司的长远发展。而长焰煤具有成浆性好，流动性好的特点，经洗选加工提高发热量后，可以作为优质的化工用煤。因此，相较于日渐萎缩的电煤市场，化工煤市场需求稳定，而且价格波动较小，拓展化工煤市场将有利于义煤公司的可持续发展。

基于以上原因，耿村选煤厂决定对现有脱粉工艺进行改造，实现原煤全部入洗。同时，将现有混煤产品中的中煤单独排出，降低精煤灰分、提高精煤发热量[10-11]，在兼顾动力煤的同时，生产部分化工煤。

3 工程设计方案

3.1 工艺流程

目前，耿村选煤厂中煤与精煤合并作为混煤，灰分过高，发热量不能满足化工煤指标要求。因此，中煤必须单独排出，即在现有工艺基础上对混煤脱介系统进行改造，增加中煤单独脱水、脱介系统，不出块煤，矸石脱介、脱水系统保持不变，粗煤泥回收及细煤泥浓缩、压滤工艺仍保持现有工艺不变。

改造后工艺为：大于50 mm原煤由动筛排矸，50～0.5 mm采用无压三产品重介旋流器分选，选后精煤、中煤及矸石分别经过脱介、脱水后，精煤作为化工煤产品，中煤作为动力煤产品，矸石排至矸石山，1～0.25 mm粗煤泥采用弧形筛+煤泥离心机回收后掺入中煤；小于0.25 mm细煤泥采用快开式隔膜压滤机回收。改造后重介分选系统工艺流程见图2。

图2 本次改造后重介分选系统工艺流程

3.2 车间布置

将脱粉入洗改为全入洗，现有2台φ1350/950无压三产品重介旋流器的处理能力不足，需要升级为2台φ1500/1100无压三产品重介旋流器。同时，为实现单出中煤产品，需增加2套中煤脱水、脱介系统，因此，改造有以下2个方案进行对比。

方案一：扩建重介车间，内部新增2台φ1500/1100无压三产品重介旋流器及2套中煤脱水、脱介系统。

方案二：将现有重介车间内2台φ1350/950无压三产品重介旋流器均更换为φ1500/1100，在扩建重介车间内布置2套中煤脱水、脱介系统。

通过表1中经济技术对比可知，方案一总投资虽略高于方案二，但生产化工煤与动力煤的工艺切换更方便，且施工过程不影响现有生产，因此，改造车间布置采用方案一更为有利。

表1 经济技术对比

4 改造后经济效益分析

4.1 成本估算

根据项目运行期间辅助材料、电力、维修费、折旧费、利息支出等几个方面成本估算，编制出单位成本表，详见表2。从表中可以看出，计算期内新增年平均成本及费用952.85万元，吨煤单位成本增加2.12元。

表2 单位成本

4.2 营业收入估算

通过计算机模拟计算原工艺与工艺改造后的产品平衡表，见表3及表4。

表3 原工艺最终产品平衡

表4 工艺改造后最终产品平衡

商品煤价说明：以发热量每0.418 MJ/kg(约100 kcal) 进行煤价增减，小于14.64 MJ/kg为7.8元/t、14.64～16.74 MJ/kg为8.44元/t、大于16.74 MJ/kg为8.90元/t。发热量大于16.74 MJ/kg精煤，做电煤为500元/t，做化工用煤为550元/t。发热量12.97 MJ/kg中煤按180元/t估算，煤泥70元/t，吨煤成本估算为22元。

根据以上商品煤价及改造前后产品结构进行计算，改造前营业收入为119 170.35 万元/a，改造后营业收入为120 632.74 万元/a，改造后新增营业收入1 462.40 万元/a。

根据上述成本及新增营业收入测算，投资回收期约为6.77 a。

5 结 语

随着社会能源需求的不断变化，选煤厂产品结构也面临着较多的挑战。以耿村选煤厂为例，着重对其改造内容进行技术分析，涵盖了选煤厂现状、存在的主要问题、工程设计方案以及改造后经济效益分析等几个方面，改造有利于选煤厂产品结构优化与产品质量升级，促进企业可持续发展。