葫芦素选煤厂降低块精煤水分的生产实践

丁建伟，王小斌，王永刚

(1.中天合创煤炭分公司，内蒙古 鄂尔多斯 017000；2.北京中煤煤炭洗选技术有限公司，内蒙古 鄂尔多斯 017000)

1 概 述

中天合创葫芦素选煤厂是中天合创煤制烯烃项目配套的矿井型动力煤选煤厂，设计能力13.00 Mt/a，服务年限为90.0 a。洗选工艺为块煤重介分选[1]，即粒度150～13 mm块煤采用重介浅槽分选机分选，产品为块精煤和块矸石；13.0～0.5 mm粒级末煤不入洗，直接作为混煤产品；3～0.5 mm粒级粗煤泥经离心机脱水后作为混煤产品；小于0.5 mm粒级煤泥经浓缩机浓缩澄清后，通过煤泥加压过滤机和快开压滤机联合回收，脱水煤泥配入产品煤中。产品煤可以汽车装车地销，也可通过葫芦素选煤厂输煤栈桥胶带输送至图克工业园区，供中煤鄂尔多斯能源化工有限公司图克大化肥和中天合创煤制烯烃2个项目使用。

目前，葫芦素选煤厂的精煤产品经配煤通过长距离带式输送机直接运输至煤制烯烃项目，用作水煤浆气化炉的原料煤及热电锅炉燃料煤使用。中天合创煤制烯烃项目主要由4.2 Mt/a甲醇、3.0 Mt/a二甲醚及其配套的600 MW热电联供电厂组成，其使用的原料煤要求全水分Mt不大于15%，灰分Ad不大于10%，收到基低位发热量Qnet，ar不小于24.00 MJ/kg；燃料煤要求全水分Mt不大于14%，灰分Ad不大于20%，收到基低位发热量Qnet，ar不小于21.90 MJ/kg。烯烃项目所用的原料煤、燃料煤对于水分要求都比较严格，水分高导致带式输送机溜槽粘煤堵塞，严重会影响装置供料，因此控制精煤水分很有必要。同时，煤制烯烃项目所需原料煤煤量较大，因精煤缺口较大，每年需从外部调配精煤进行掺配供应。因此，提高葫芦素选煤厂精煤煤质一方面是保证烯烃项目用煤水分要求，另一方面降低水分能提高热值，相应通过配煤比例调整，提高供煤煤量，减少外购精煤煤量。葫芦素选煤厂精煤产品主要由精煤离心机脱水后的13～40 mm粒级小块精煤和40～150 mm粒级的大块精煤经破碎后混合组成。其中精煤离心机采用3台WL1400型卧式振动离心脱水机，筛篮直径1 400 mm，筛缝为0.5 mm，单台处理能力190 t/h。

2 精煤水分现状分析

葫芦素选煤厂入洗本矿井的出井原煤，原煤为不粘煤、长焰煤及弱粘煤。原煤开采涌水量大，排水困难，同时原煤的变质程度低，孔隙发达，毛细管作用强，与水接触后大量吸附水分，导致原煤水分高，比未经洗选的产品混煤水分高[2-3]，而且给后续的洗煤产品脱水带来困难。2017—2019年，葫芦素选煤厂精煤年平均水分分别为12.34%、12.17%、12.09%，三年精煤平均水分为12.20%。由于煤的水分高直接影响了煤的使用、运输和储存，水分增加，煤中有用成分相对减少，且水分在燃烧时变成蒸汽要吸热，因而降低了商品煤的发热量[4-5]，同时也造成车辆运输过程中往外沥水，影响环保，还增加了无效运输[6]。

对于动力用煤，产品煤中的水分过高，除了增加煤炭产品的无效运输，同时在燃烧过程中带走大量热能，降低商品煤发热量。水分指标不仅是生产技术的一个重要指标，更是动力选煤厂提高经济效益的一个创新点。因此，从经济效益角度出发，降低精煤产品水分，提高精煤产品热值是必要的。

3 精煤水分高的原因分析

精煤产品的水分管理是选煤厂日常生产技术管理的一项重要工作[7]。对影响葫芦素选煤厂精煤产品水分的原因进行分析发现，造成精煤水分高的原因主要是块精煤中细粒级物料水分大、含量高[8]。一方面通过对精煤离心机来料做粒度分析，其中大于13 mm粒级物料占比86.9%、13～6 mm粒级物料占比7.1%、6～3 mm粒级物料占比3.8%、小于3 mm粒级物料占比2.2%，由此可知，块精煤中小于6 mm粒级物料占比13.1%，该部分细粒级物料进入离心机，导致离心机脱水困难，严重会堵塞或糊死离心机筛篮[9]，造成精煤离心机出料水分高；另一方面是精煤离心机来料13～40 mm粒级小块精煤总体水分高，导致离心机出料水分相应升高。对精煤脱介筛出料(即精煤离心机来料)和精煤离心机出料进行取样分析，离心机来料13～40 mm粒级小块精煤水分13.67%，经离心脱水后水分为12.5%，离心机脱水降低水分不明显，现有精煤离心机的筛篮筛缝为0.5 mm，没有增加筛缝大小的必要[10]，因此需控制精煤离心机的来料水分。根据以上2个方面的分析并结合实际生产情况进行总结，造成精煤细粒级物料含量高主要有如下几个因素。

3.1 原煤分级脱泥效果差

原煤预湿分级筛分级效果不好，一是来料刮板机分配不均；二是原煤湿粘，筛板分级效果受到影响。原煤分级效果不好造成原煤中小于13 mm的物料进入重介浅槽分选机，同时预湿3 mm脱泥段效果不好，导致小于3 mm的细粒级粉煤进入重介浅槽分选机，这两部分细粒级物料进入精煤离心脱水机，导致脱水机来料中细粒物料含量增加，脱水时物料透水性差，严重时糊死筛篮筛缝，直接影响离心脱水机的脱水效果。

3.2 精煤脱介筛脱水脱泥效果差

精煤脱介筛筛上喷水不能有效地将块煤上细粒级物料冲洗干净，导致进入破碎机的大块精煤和进入离心脱水机的小块精煤的表面均附着细粒级物料，直接影响精煤产品水分。

3.3 精煤脱介筛脱水、脱介面积不足

精煤脱介筛筛前两排筛板为分级段，筛孔为40 mm，筛上大于40 mm的块精煤直接进入块精煤破碎机破碎，40～13 mm的块精煤进入离心脱水机脱水。精煤筛稀介段共有5排筛板，筛分面积小，导致筛上物料不能充分脱水、脱介，造成筛前出料水分高。

3.4 生产外水混入影响

生产外水混入主要是由于生产系统停车检修时，现场在冲洗溜槽和振动筛筛板作业过程中外水进入精煤带式输送机，洗选系统启车前未能将带式输送机上的积水全部清理，或者设备运转时，各处的清扫卫生用水进入产品带式输送机等。外水混入会导致短时间内产品精煤水分升高。

4 降低精煤水分的具体措施

通过对葫芦素选煤厂精煤产品水分高的原因进行分析，从洗选生产过程管理和技术改造两方面降低精煤产品水分，有效提高精煤产品质量。葫芦素选煤厂从以下角度出发，降低选煤厂精煤产品水分。

4.1 加强洗选生产过程管理，降低精煤水分

4.1.1 提高原煤分级筛分级和脱泥效果

原煤分级脱泥筛选用进口组装的4.2m×8.5m单层香蕉筛，干筛段筛孔φ13 mm，筛分效率85%，脱泥段筛孔φ3 mm，不锈钢编织筛板。针对矿井原煤水分高、易泥化的特性，为提高筛分效率，根据原煤水分情况，选煤厂通过对不同类型筛板筛分效果对比试验，选择了弹性杆或自清洁筛板替代原有不锈钢编织筛板，提高了原煤分级筛的分级效果，有效降低了分级筛窜末煤现象。在原煤水分高，湿粘特别严重的情况下，洗选系统减量生产，保证原煤分级筛分级脱泥效果，减少细粒煤泥在生产系统中的循环量[11-12]，进而降低细粒煤泥对洗选系统和产品精煤水分控制的影响。

4.1.2 提高精煤脱介筛脱泥、脱水效果

精煤脱介筛选用TH型单层直线振动筛，有效筛分尺寸为3.6m×7.3m，F=26.28 m2，倾角5°，出料端1 200 mm，出料端筛孔φ40 mm，兼起块煤分级的作用，合格介质段筛缝φ0.5 m，稀介质段筛缝φ1.0 m，处理能力330 t/h，精煤脱介筛筛上设置有3道喷水。日常生产过程中加强筛上喷水管理，发现喷水嘴堵塞及时疏通，掉落及时更换，在筛上喷水上加设挡水胶皮，避免筛上喷水窜段进入筛前块煤分级系统，降低筛前出料精煤水分。

4.1.3 加强精煤离心机来料分配管理

4台精煤脱介筛对应3台离心机，3台离心机来料通过精煤分配刮板进行配料。因此根据离心机来料煤量、来料物料粒度组成和出料水分大小调整精煤离心机来料分配刮板，保证离心机来料均衡，提高精煤离心机脱水效果。

4.1.4 加强生产外水混入管理

洗选系统生产前做好各产品带式输送机上积水清理，通过在产品带式输送机上加装液压卸水装置实现电控机械卸水，节约卸水时间。在卸水位置加装摄像头，严格把控带式输送机卸水作业。清理卫生时，严禁清扫水混入煤流，日常加强生产工艺管理考核[13]，从根本上杜绝生产外水混入。

4.2 结合生产实际，开展技术改造，降低精煤水分

4.2.1 改善原煤分级筛分级效果

原先原煤预湿分级筛的筛上喷水共3道，其中1道筛上喷水为洗选系统的磁选机尾矿通过泵打到筛上的，因磁选尾矿中含有一定量的煤泥，该部分喷水将导致分级筛喷水效果差，喷嘴易堵。通过技术改造，将洗选系统的磁尾喷水改为系统循环水，提高原煤分级筛预湿脱泥效果。同时为了提高分级筛上物料预湿效果，采用聚氨酯单幕和双幕的喷嘴相结合，前后错开安装，防止喷水出现交叉打架现象，确保筛上喷水能全断面覆盖料层，提高原煤分级筛的筛上物料预湿分级效果。

针对原煤分级筛来料分配刮板分料不均，导致分级筛上物料厚薄不均匀，筛上物料分级效果差的问题，选煤厂将原煤分配刮板机的对开式液压闸板改成阶梯插销式闸板，改造后刮板机闸板即使调小后，闸板面整体都会落料，分料效果明显得到改善。现场也可以根据实际情况进行调整，原煤分级筛来料分配效果有显著提高，有效提高了原煤分级筛筛面的分级效果。

针对原煤分级筛筛前脱泥段分级效果差，导致细粒级末煤进入块煤浅槽分选机，影响重介洗选和后续精煤产品水分和灰分的问题。选煤厂对原煤分级筛脱泥段进行了改造，在原有的2排脱泥筛板基础上增加到3排脱泥筛板，提高了原煤分级筛3 mm脱泥效果，减少进入块煤洗选系统中细粒级物料含量。

4.2.2 延长精煤脱介筛筛上物料脱水时间

为保证精煤脱介筛脱水脱泥效果，在稀介段上加设3排带档水堰的筛板，延长精煤脱介筛上的块精煤通过时间，提高精煤筛脱泥、脱水效果。

为降低进入离心机前的块精煤水分，在筛板出料端增加1排脱介脱水筛板，并将精煤脱介筛的稀介段筛下接料溜槽延长，提高精煤脱介筛的筛上稀介段脱水脱介面积，一方面降低精煤产品带介量，提高介质回收效果；另一方面降低精煤脱介筛出料水分，降低进入精煤离心机物料的水分。

5 应用效果

通过采取以上措施，葫芦素选煤厂精煤产品水分降低明显。通过对精煤脱介筛出料、精煤离心机出料和精煤产品带式输送机上物料进行取样分析，大于40 mm粒级物料水分为11.2%，13～40 mm粒级小块精煤水分为13.27%，小块精煤离心脱水后水分为12.1%，精煤产品整体水分由原来的12.2%，降低到11.8%，降低0.4个百分点，精煤热值提升0.126 MJ/kg。精煤水分降低后精煤煤质大幅提高，供煤制烯烃项目原料煤、燃料煤中精煤比例降低，供煤量提高，减少外来精煤调配煤量，企业整体经济效益得到提高。

6 结 语

通过对葫芦素选煤厂精煤产品水分高的原因进行分析研究及长时间生产改造试验，降低了精煤产品水分。首先是提高原煤13 mm分级和3 mm脱泥效果，减少细粒煤泥进入块煤系统，并降低细粒级煤泥在生产系统中循环量；其次通过降低精煤筛出料物料水分，降低离心机出料水分，最终精煤产品水分得以降低。本文主要侧重于从加强洗选生产过程管理和技术改造两方面降低精煤水分，通过生产实践论证，效果比较显著。但就选煤厂精煤产品离心脱水困难、出料水分仍较高等问题，仍需进一步对生产和工艺进行研究探索。