亭南选煤厂工艺优化与改造

2022-06-08胡元超陈达坤张紫耀

煤炭加工与综合利用 2022年3期

关键词：筛分精煤煤泥

王浩，胡元超，陈达坤，张紫耀

(淄博矿业集团山东博选矿物资源技术开发有限公司亭南选煤厂，陕西咸阳 713600)

煤炭作为工业用途的主要燃料及原料，在世界一次能源消耗中占比达到了30%[1]。我国是能源消费大国，目前主要能源还是以煤炭为主，在未来20～40 a内，以煤炭为主的能源结构基本不会改变[2]。

目前大部分矿井型选煤厂都存在随着开采面的变化和井下采煤机械化程度的不断增高，原煤质量逐渐恶化的情况，导致选煤厂原有的设计工艺和设备选型不能达到洗选产品质量要求[3]，这就需要对选煤厂设备及工艺进行不断调整和改变。

1 亭南选煤厂生产概况

1.1 工艺流程

亭南选煤厂位于陕西省长武县，为亭南矿井配套建设工程，目前由山东博选矿物资源技术开发有限公司托管运营，为大型矿井型动力煤选煤厂，该选煤厂年入洗能力为6.0 Mt/a，150～25 mm采用重介浅槽分选机分选，25～1 mm采用有压两产品重介旋流器主再洗分选工艺，1.0～0.25 mm粗煤泥采用TBS干扰床分选工艺，0.25～0 mm细煤泥采用快开隔膜压滤机回收工艺[4]。工艺流程如图1所示。

1.2 原煤煤质特性

亭南可采煤层主要为4号煤层，根据国家标准GB 5751—2009《中国煤炭分类》，该煤层为低灰、低硫、低磷、含油、中高挥发分、中等软化温度灰、高热值的不粘煤(BN31)。

1.3 生产情况

选煤厂主要产品为混煤(包含未入洗的末原煤、末精煤和粗煤泥)，发热量Qnet，ar为23.85～24.69 MJ/kg；全部入洗时，末精煤发热量控制在≤26.36 MJ/kg，且灰分≤10.5%；洗选块煤发热量Qnet，ar≥24.27 MJ/kg；湿煤泥水分在30%以下。块煤产品可作为优质气化用煤、煤化工用煤[5]，末煤洗精煤可以作为优质动力用煤、高炉喷吹煤，煤泥产品可作为水泥回转窑用煤。

图1 选煤厂工艺流程

2 生产系统存在的问题

随着矿井开采时间增加，井下煤层变薄，放顶煤增加，煤质逐渐变差。与设计初期相比，块煤量明显减少，末煤及煤泥量增加[6]，且煤泥中的泥沙含量增加，造成选煤厂末煤系统、煤泥水系统负荷增加。

2.1 末煤入洗能力不足

(1)设计情况：亭南选煤厂设计处理能力950 t/h，最大可达到1 150 t/h。2012年筛分资料显示，大于25 mm块煤产率51.74%(见表1)，说明井下采用放顶煤工艺时原煤块率较高。但根据2012年二盘区销售煤量统计计算可知，井下采用大采高工艺时末煤含量有较大幅度增加，平均达到65%左右，因此，需按照65%末煤含量进行末煤设备选型，确保设备可满足2种采煤工艺，设计末煤旋流器最大处理能力736 t/h，重介浅槽最大处理能力为704 t/h。

(2) 实际生产情况：现选煤厂实现生产带煤量1 150 t/h左右，根据大筛分试验结果(表2)可知，大于25 mm粒级产率22.18%，实际处理255 t/h；小于25 mm粒级产率77.82%，需要末煤洗洗系统处理能力895 t/h，系统处理能力严重不足，只能采取部分入洗方式。而小于25 mm粒级原煤实际入洗率为86.9%，末煤洗选系统实际处理量778 t/h，超设计能力组织生产。

设计和实际处理能力对比见表3。

表1 2012年大筛分资料

表2 2020年大筛分试验结果

表3 设计和实际处理能力对比

2.2 TBS分选效果差

(1)设计情况：设计时选煤厂小于3 mm粒级煤泥含量为15.87%，水力旋流器分选粒度0.25 mm，大于0.25 mm采用TBS干扰床分选工艺，设计处理量为125 t/h，最优处理粒度为1.0～0.25 mm。

(2)实际生产情况：目前选煤厂脱泥筛、脱介筛筛孔为1 mm。根据表2可知，原煤中1 mm以下含量达到了21.53%，根据煤泥水筛分试验(表4)可得出，大于0.25 mm粒级含量为68.92%，每小时带煤量为1 150 t，TBS入料量为170.6 t/h，远远大于TBS处理量，导致TBS分选效果差，目前粗煤泥全部经弧形筛、离心机脱水进行掺配[7]，形成混煤销售。

表4 选煤厂煤泥水筛分试验

2.3 环保压力增大

目前，选煤厂厂房为2013年扩建厂房，厂房面积小，其中筛机主要分布在主厂房三层，筛机间距为1.5 m，正常生产期间车间水汽大，扬尘多，不利于环保[8]。

3 解决措施

3.1 末煤入洗能力不足解决措施

亭南选煤厂末煤入洗能力不足的问题主要表现在筛机处理量不足，超负荷运转。观察发现，原末煤脱泥筛、精煤脱介筛筛后溜槽为直溜槽。对筛机筛后溜槽进行改造[9]，加装缓冲箱，以在缓冲箱内增加固定筛进行预先脱泥、脱介的方式，增加筛机处理量(见图2)，改造前后筛机处理量及处理面积对比见表5。

图2 筛机缓冲箱改造

表5 改造前后筛机处理量及处理面积

末煤脱泥筛筛面共60块聚氨酯筛板，精煤脱介筛筛面共有50块聚氨酯筛板，筛板面积为0.61m×0.61m，可计算出整个筛机有效筛分面积。改造后末煤脱泥筛处理能力为824 t/h，精煤脱介筛处理能力为604 t/h，增大末原煤脱泥筛有效处理量74 t/h，精煤脱介筛有效处理量64 t/h，改善了末煤系统入洗能力不足的问题。