張新民

(晉城煤業(yè)集團(tuán)成莊礦洗選廠)

·技術(shù)經(jīng)驗·

大型礦井型無煙煤選煤廠的技術(shù)改造

張新民

(晉城煤業(yè)集團(tuán)成莊礦洗選廠)

針對成莊礦洗選廠原設(shè)計存在的工藝不合理、設(shè)備能力不足、系統(tǒng)不靈活、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)單一、運行效率低下等問題，對原煤預(yù)處理、主洗系統(tǒng)、煤泥水處理、產(chǎn)品裝車等各個環(huán)節(jié)進(jìn)行升級改造以及為提高系統(tǒng)靈活性、保證產(chǎn)品質(zhì)量和提高塊煤產(chǎn)率等進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新，使系統(tǒng)原煤處理能力達(dá)到800萬 t/年以上，全廠運行方式達(dá)到十余種，產(chǎn)品品種結(jié)構(gòu)更加合理，產(chǎn)品質(zhì)量優(yōu)異，暢銷國內(nèi)外，全廠各項技術(shù)指標(biāo)達(dá)到國內(nèi)先進(jìn)水平,并對設(shè)計改擴(kuò)建大型礦井型選煤廠提出了建議。

大型；礦井型無煙煤選煤廠；生產(chǎn)工藝；問題;改造；建議

山西晉城煤業(yè)集團(tuán)成莊礦洗選廠是一座原設(shè)計400萬 t/年的礦井型動力煤選煤廠，1997年投產(chǎn)，最初采用塊煤重介、末煤不入洗的生產(chǎn)工藝，由于系統(tǒng)設(shè)計上存在諸多不足之處，導(dǎo)致全廠處理能力明顯不足，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)單一，產(chǎn)品質(zhì)量得不到有效控制，生產(chǎn)流程呆板，在投產(chǎn)初期一度影響礦井正常生產(chǎn)。隨后近10年中，針對現(xiàn)場存在問題，成莊礦洗選廠吸收國內(nèi)外先進(jìn)理念，先后引進(jìn)建成了國內(nèi)第一座模塊重介選末煤車間，對全廠各環(huán)節(jié)進(jìn)行了系統(tǒng)技術(shù)改造，使系統(tǒng)原煤處理能力達(dá)到800萬 t/年以上，全廠運行方式達(dá)到10余種，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)更加合理，產(chǎn)品質(zhì)量優(yōu)異，暢銷國內(nèi)外，全廠各項技術(shù)指標(biāo)達(dá)到國內(nèi)先進(jìn)水平。

1 大型無煙煤選煤廠生產(chǎn)運行特點

由于無煙煤用途十分廣泛，大型無煙煤選煤廠相對于煉焦煤選煤廠來說，其品種結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，其中，熱穩(wěn)定性好的洗塊煤是合成氨廠的良好原料，洗末煤用于鋼鐵企業(yè)高爐噴吹及燒結(jié)礦用，篩末煤則大量用于電廠和民用。通常來講，由于市場定位的不同，其產(chǎn)品灰分相對于煉焦煤選煤廠生產(chǎn)的產(chǎn)品略高，洗選過程主要是排矸。同時，因受礦井原煤生產(chǎn)和市場需求多變的影響，其生產(chǎn)運行方式及產(chǎn)品結(jié)構(gòu)必須能夠靈活多變，快速調(diào)整，且需要配備較大的原煤(或篩選煤)緩存場地。由于洗塊煤綜合售價遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于篩末煤，塊煤防碎成為生產(chǎn)過程不可忽略的重要因素。綜合來講，大型礦井型無煙煤選煤廠的主要特點是環(huán)節(jié)處理能力大、具有大的儲煤場及部分煤流能夠內(nèi)部循環(huán)、工藝相對簡單、產(chǎn)品品種多、生產(chǎn)運行方式靈活、對塊煤防碎有著較嚴(yán)格的要求。

2 成莊礦洗選廠各環(huán)節(jié)升級改造

2.1原煤預(yù)處理

成莊洗選廠原設(shè)計采用預(yù)先篩分篩出大塊物料，篩上物經(jīng)手選后破碎，破碎后產(chǎn)品與預(yù)先分級篩下產(chǎn)品混合后入選或轉(zhuǎn)載到儲煤場暫存的生產(chǎn)工藝，其缺點是環(huán)節(jié)相對較多，崗位用人多，因篩機(jī)、手選帶、破碎機(jī)故障及人工揀矸等因素影響，經(jīng)常發(fā)生停機(jī)，制約礦井正常生產(chǎn)。因此，成莊礦洗選廠采用英國MMD公司生產(chǎn)的MMD625型分級破碎機(jī)，該機(jī)具有處理能力大、具有篩分分級功能、過粉碎率低、高可靠性等優(yōu)點，實現(xiàn)礦井來煤一次性直接破碎成-80 mm粒級以下，大大簡化了生產(chǎn)工藝，精減了崗位人員。同時，針對篩分破碎車間與主洗系統(tǒng)之間無事故緩沖環(huán)節(jié)，主洗系統(tǒng)因故停車后，導(dǎo)致礦井主提升系統(tǒng)頻繁重載起停車，主斜井膠帶機(jī)運行可靠性下降及礦井原煤提升能力不足的情況，進(jìn)行技術(shù)改造。在篩分破碎車間與主洗系統(tǒng)之間增設(shè)了旁路緩沖系統(tǒng)，當(dāng)主洗系統(tǒng)故障停車后，破碎后的原煤自溢轉(zhuǎn)載到新建地面露天儲煤場，保證了礦井原煤的連續(xù)提升和篩分破碎。落地的存煤再擇機(jī)返回入選。通過改造，成莊礦洗選廠原煤準(zhǔn)備環(huán)節(jié)具有了高效簡潔穩(wěn)定的優(yōu)勢，在國內(nèi)選煤行業(yè)探索出一條全新的原煤預(yù)處理工藝。

2.2主洗系統(tǒng)

主洗系統(tǒng)原設(shè)計采用雙系統(tǒng)斜輪分選機(jī)洗出塊精煤，篩末煤直接作為商品外運的生產(chǎn)工藝，部分設(shè)備性能落后，局部環(huán)節(jié)設(shè)計不合理，生產(chǎn)能力低下，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)單一，整個系統(tǒng)無法穩(wěn)定運行。因此，對各個環(huán)節(jié)生產(chǎn)工藝進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)。在不對廠房進(jìn)行大的變動，充分利用現(xiàn)場空間和設(shè)備潛力原則指導(dǎo)下，先后對原煤準(zhǔn)備篩分機(jī)組、介質(zhì)泵、磁選機(jī)、膠帶運輸機(jī)、工藝管路、電控系統(tǒng)等多個環(huán)節(jié)進(jìn)行升級改造。在篩分環(huán)節(jié)，采用YK3052型圓振篩+SLG3048W型直線振動篩(傾斜15°)的方式進(jìn)行原煤等厚篩分，篩上塊煤再進(jìn)串接布置的SLK3048W型脫泥篩(傾斜7°)進(jìn)行脫泥篩分，解決了原設(shè)計YK3052圓振篩+ZKX2448直線篩+2ZKX2448脫泥篩所組成篩分機(jī)組處理能力明顯不足的問題。采用申克公司生產(chǎn)的SLW3661W型精煤脫介篩、SLW3048W型矸石脫介篩、SLK2461W型塊精煤分級篩分別替代原國產(chǎn)的2ZKX3665型精煤脫介篩、2ZKX2448型矸石脫介篩、ZKX2460型塊精煤分級篩，提升了系統(tǒng)的處理能力及篩分效率。在介質(zhì)系統(tǒng)，針對原設(shè)計管路不耐磨，所選介質(zhì)泵功率不足的問題，將全部介質(zhì)管路更換為耐磨管，并更新了功率更大的介質(zhì)泵，改原有兩段磁選(一段為3臺、二段1臺CTN1024型磁選機(jī))為一段磁選(藝?yán)鹍914×3048型雙滾筒磁選機(jī))，在簡化工藝的同時，確保了系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。針對進(jìn)入廠膠帶運輸機(jī)能力不足的情況，采用提高帶速、增加帶寬、增加驅(qū)動功率等手段實現(xiàn)了輸送能力的明顯提升，針對關(guān)鍵部位的膠帶運輸機(jī)則采用雙驅(qū)動配置(正常情況下一臺工作一臺備用)，當(dāng)其中一側(cè)驅(qū)動發(fā)生故障時，快速切換到另一臺，保證了系統(tǒng)的連續(xù)運行。在電控系統(tǒng)，淘汰落后的S7系列1 600/6 kVA變壓器及舊型低壓配電柜，換用新型SRN系列2500/6 kVA變壓器和新型低壓配電柜，并配備以E3PLUS為主要元件的智能檢測單元，大功率設(shè)備均采用變頻器啟動，增設(shè)了智能無功補償裝置和電力監(jiān)控系統(tǒng)，確保了電氣系統(tǒng)穩(wěn)定運行。1998年,率先引進(jìn)國內(nèi)第一套模塊式重介洗末煤系統(tǒng)，以有壓兩產(chǎn)品大直徑重介旋流器作為主洗設(shè)備，增加了洗末煤品種。2002年,針對原系統(tǒng)粗煤泥不分選的不足,增設(shè)了螺旋分選模塊及煤泥離心機(jī)脫水設(shè)備。該系統(tǒng)采用鋼結(jié)構(gòu)大廳式廠房，配備1臺20 t天車，進(jìn)行設(shè)備起吊和檢修。廠房內(nèi)設(shè)獨立基礎(chǔ)，各設(shè)備及單元進(jìn)行模塊式鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計，按照自下向上順序進(jìn)行拼裝，具有建設(shè)周期短、廠房占地小、空間低、處理能力大、用人少、自動化程度高等特點，并以其先進(jìn)的設(shè)計理念推動了我國選煤事業(yè)的發(fā)展。

2.3煤泥水系統(tǒng)

原設(shè)計洗塊煤系統(tǒng)產(chǎn)生的煤泥水采用斜板沉淀池進(jìn)行水力分級，底流粗煤泥采用沉降過濾離心機(jī)回收處理，溢流細(xì)煤泥給到d20 m濃縮機(jī)進(jìn)行澄清沉淀，沉淀濃縮后的細(xì)煤泥給到XMZ340型壓濾機(jī)回收處理，濾餅摻入篩末煤。由于斜板沉淀池底流物料含粗顆粒較多，其固體物含量受系統(tǒng)生產(chǎn)波動影響變化較大，濃度高時導(dǎo)致沉降過濾離心機(jī)過載切銷，濃度低時又導(dǎo)致沉降過濾離心機(jī)“拉稀”。將其改造為斜板沉沒池底流給到1837型高頻篩進(jìn)行脫水，高頻篩篩上物出口設(shè)置分叉溜槽，既可直接摻入篩末膠帶機(jī)，又可在水分偏高時經(jīng)FC1200型煤泥離心機(jī)脫水后再摻入篩末煤,從而實現(xiàn)了粗煤泥的穩(wěn)定回收。XMZ340型壓濾機(jī)入料原設(shè)計采用高低壓兩段入料，操作不便，高壓螺桿泵故障率高，壓濾成形的濾餅因灰分高無法直接摻入篩末而不得不采用汽車倒運。在引進(jìn)建設(shè)模塊重介系統(tǒng)時，對全廠煤泥水系統(tǒng)進(jìn)行重新優(yōu)化改進(jìn)。增設(shè)1臺d30.5 m進(jìn)口濃縮機(jī)，配套自動加藥裝置，新建單獨的壓濾車間，令全廠煤泥水系統(tǒng)產(chǎn)生的細(xì)煤泥全部進(jìn)入新增濃縮機(jī)進(jìn)行統(tǒng)一處理，溢流進(jìn)行循環(huán)利用，底流給到新增XMZ1060型壓濾機(jī)回收處理。塊煤系統(tǒng)d20 m濃縮機(jī)循環(huán)水池與d30.5 m濃縮機(jī)循環(huán)水池之間增設(shè)連通管，實現(xiàn)洗塊和洗末系統(tǒng)循環(huán)水的正常循環(huán)利用。為適應(yīng)礦井入選量逐年增加的需要，又陸續(xù)增設(shè)了3臺KM300型快開式隔膜壓榨壓濾機(jī)，進(jìn)一步提高了細(xì)煤泥回收處理能力。配套機(jī)械密封式壓濾入料泵，解決了普通壓濾入料泵漏料嚴(yán)重的問題。優(yōu)化程序設(shè)計，實現(xiàn)了自動打餅循環(huán)統(tǒng)計。經(jīng)過不斷優(yōu)化改進(jìn)，全廠煤泥水系統(tǒng)保持了穩(wěn)定可靠的運行狀態(tài)，洗水閉路達(dá)到國家一級等級。

3) 裝車外運系統(tǒng)。原設(shè)計選后產(chǎn)品只能通過與塊精煤聯(lián)合建設(shè)的兩個裝車點進(jìn)行鐵路裝車。其中，兩排塊精煤倉跨騎兩股鐵路線布置，倉內(nèi)塊煤分別通過倉下給煤機(jī)及受料膠帶機(jī)，將其轉(zhuǎn)載到機(jī)頭裝車點進(jìn)行裝車；末煤倉為落地倉，倉內(nèi)末煤通過倉下膠帶機(jī)轉(zhuǎn)載運到裝車點緩沖小倉進(jìn)行裝車。原系統(tǒng)存在以下問題：a) 產(chǎn)品煤無法進(jìn)行公路外運。b) 塊煤裝車時，在相鄰兩節(jié)車皮依次通過裝車軌道衡位置時，必須臨時停下塊煤裝車膠帶機(jī)及給煤機(jī)，裝車效率低。c) 每股道只能裝20節(jié)車，不能滿足大煤量及時裝車外運的需要。d) 采用人工憑經(jīng)驗裝車，裝車精度不高。為此，實施了以下技術(shù)改造：在末煤裝車膠帶機(jī)機(jī)頭增設(shè)旁路膠帶機(jī),延伸到廠房外新增露天儲煤場，實現(xiàn)篩末煤公路裝車外運。將塊精煤裝車膠帶機(jī)機(jī)頭溜槽改為分叉式可升降式簸箕，當(dāng)車皮依次過衡時，通過分叉簸箕升降即可實現(xiàn)連續(xù)裝車。延長現(xiàn)有裝車線路及配套調(diào)車絞車，將每道裝車數(shù)量提升到30節(jié)。增設(shè)車號自動識別系統(tǒng)，進(jìn)行精確裝車控制系統(tǒng)改造，實現(xiàn)每節(jié)車皮末段裝車時電腦屏幕及語音精準(zhǔn)提示，提高了裝車精準(zhǔn)度，避免了超虧噸現(xiàn)象。

2.4其它方面的技術(shù)改造

1) 運行方式靈活。為了解決礦井生產(chǎn)和市場需求變動大，有時產(chǎn)銷不平衡給礦井型選煤廠生產(chǎn)運行帶來較大困難的矛盾，通過增設(shè)翻板裝置及轉(zhuǎn)載膠帶機(jī)，成莊洗選廠逐漸形成擁有局部雙系統(tǒng)或有備用系統(tǒng)的生產(chǎn)加工及轉(zhuǎn)載運輸模式，各回路可根據(jù)生產(chǎn)需要靈活切換。該廠生產(chǎn)運行方式由最初的4種增加到10余種，可實現(xiàn)礦井來煤直接或部分入選、篩塊或篩末單獨落地存儲、儲煤場存煤單獨或與礦井煤混配后返回入選、末原煤全部不入洗或部分入洗、篩末煤單獨返回入倉等多種生產(chǎn)組織方式，可在礦井停產(chǎn)或事故情況下利用儲煤場存煤保持正常洗選外運；在外運車皮數(shù)量減少情況下，通過增加儲煤場儲量，提高公路外運量等手段保持礦井正常生產(chǎn)；當(dāng)?shù)V井煤質(zhì)發(fā)生變化時，采用井下不同盤區(qū)生產(chǎn)的原煤混配或礦井來煤與地面儲煤場存煤混配等方式保證入選煤量煤質(zhì)均衡穩(wěn)定；當(dāng)鐵路來車品種比例與選煤廠所產(chǎn)品種比例不協(xié)調(diào)出現(xiàn)塊倉或末倉滿時，可通過篩塊或篩末落地來保證其它商品煤繼續(xù)進(jìn)行生產(chǎn)。

2) 煤質(zhì)煤量實時調(diào)控。由于無煙煤選煤廠有部分篩末煤不入洗，其灰分高低通常無法改變，若不加調(diào)控，將無法保證商品煤質(zhì)量。成莊礦洗選廠采用在篩末煤入倉膠帶機(jī)上安設(shè)清華大學(xué)ZZ89型在線灰分儀的方式，通過PLC程序設(shè)定相關(guān)灰分調(diào)控值來自動控制翻板切換，當(dāng)灰分高于設(shè)定值時，翻板自動將來煤給到高灰產(chǎn)品倉，否則給入低灰產(chǎn)品倉，從而充分保證了篩末煤質(zhì)量。此外，在洗塊煤、洗末煤產(chǎn)品膠帶機(jī)上也安裝了在線灰分儀，當(dāng)洗精煤灰分超標(biāo)時，系統(tǒng)自動報警，提示現(xiàn)場操作人員及時檢查調(diào)整，實現(xiàn)了生產(chǎn)過程的全面質(zhì)量調(diào)控。此外，該廠還利用及原煤膠帶機(jī)煤量與運行電流密切相關(guān)的關(guān)系，通過設(shè)置電流上限來控制原煤煤量，結(jié)合皮帶秤數(shù)據(jù)實時監(jiān)測，避免了系統(tǒng)過載運行質(zhì)量不穩(wěn)定情況的發(fā)生。

3) 應(yīng)用螺旋溜槽，顯著提高塊率。成莊洗選廠針對國內(nèi)煤倉內(nèi)鋼結(jié)構(gòu)螺旋溜槽無法正常使用的情況，與有關(guān)單位合作，吸取德國井底煤倉混凝土螺旋溜槽的技術(shù)特點，率先在國內(nèi)研制成功了鋼結(jié)構(gòu)壁掛式外螺旋溜槽，并進(jìn)一步改進(jìn)其性能，延伸使用到礦井及地面各轉(zhuǎn)載環(huán)節(jié)，在防碎的同時也起到了很好的降噪、降塵作用。通過各環(huán)節(jié)廣泛安設(shè)螺旋溜槽及采用轉(zhuǎn)載溜槽內(nèi)積料箱緩沖、滯流減速、高位接料等方式，成莊礦整個礦井原煤塊率獲得明顯提升，并為礦井增創(chuàng)了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

3 結(jié) 語

通過多年的技術(shù)改造，成莊礦洗選廠最終形成了原煤分級破碎、塊煤斜輪重介、末煤旋流器重介、粗煤泥螺旋分選、細(xì)煤泥濃縮壓濾回收的先進(jìn)生產(chǎn)工藝，各項技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)達(dá)到國內(nèi)先進(jìn)水平?？偨Y(jié)回顧成莊洗選廠多年的升級改造，在建設(shè)設(shè)計或改擴(kuò)建礦井型大型選煤廠以下理念值得借鑒。

1) 選煤工藝要高效簡潔。

2) 生產(chǎn)系統(tǒng)必須靈活。

`3) 運用先進(jìn)手段來確保煤質(zhì)。

4) 從系統(tǒng)角度全程做好塊煤防碎工作。

5) 最大限度保證原煤煤量及質(zhì)量均衡穩(wěn)定。

6) 配備先進(jìn)自動控制系統(tǒng)和機(jī)電保護(hù)裝置。

同時，在環(huán)節(jié)設(shè)計或改造時，應(yīng)充分考慮礦井生產(chǎn)在煤量、煤質(zhì)方面的不均衡系數(shù)相對較大的實際情況，有關(guān)設(shè)備選型不宜偏于保守，設(shè)備負(fù)載發(fā)生較大變化時，必須對土建部分進(jìn)行安全校驗，必要時，對廠房進(jìn)行加固處理。

[1] 李振濤，張新民.淺談大型無煙煤選煤廠的設(shè)計與改造[J]. 選煤技術(shù)，2008(5):8-10.

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On these problems such as improper process, small capacity of equipments, inflexible system, simple product structure, low running efficiency and so on in Chengzhuang coal preparation plant, this paper introduces and discusses how to upgrade and innovate on these sections including raw coal pre-treatment, main washing system,coal slurry treatment, loading of products, and at the end of this article some good advices about design,modification and upgrade of a large anthracite coal preparation plant belongs to the coal mine are given.

Large；Anthracite coal preparation plant；Production process;Problem;Innovation;Suggestion

張新民 男 1971年出生 1995年畢業(yè)于中國礦業(yè)大學(xué) 高級工程師 晉城 048021

TD922.7

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1672-0652(2010)08-0036-03

2010-06-27