韓旭輝, 王治帥, 穆國(guó)君, 李 萍, 葛家君, 李學(xué)娟, 張 歌

(1.國(guó)家能源集團(tuán)寧夏煤業(yè)公司洗選中心, 寧夏 銀川 750000;2.威海市海王旋流器有限公司, 山東 威海 264203)

1 概 述

洗選中心金鳳選煤廠隸屬于國(guó)家能源集團(tuán)寧夏煤業(yè)公司, 為群礦型選煤廠, 服務(wù)于金鳳煤礦、 金家渠煤礦, 設(shè)計(jì)洗選能力為8.00 Mt/a,主要產(chǎn)品有“神寧一號(hào)” 優(yōu)質(zhì)動(dòng)力煤、 “洗混煤”、 高爐噴吹煤、 “香砟子” 環(huán)保塊精煤等,廣泛應(yīng)用于化工、 鋼鐵、 電力等行業(yè)。

金鳳選煤廠一期洗選系統(tǒng)為金鳳礦井的配套建設(shè)項(xiàng)目, 設(shè)計(jì)規(guī)模4.0 Mt/a, 洗選工藝采用塊煤(200～25 mm)重介淺槽+末煤(25 ～1.5 mm)有壓兩產(chǎn)品重介旋流器, 粗煤泥(1.5 ～0.2 mm)螺旋分選機(jī)分選, 細(xì)煤泥(小于0.25 mm)采用快開式隔膜壓濾機(jī)脫水回收。 二期洗選系統(tǒng)為金家渠礦井設(shè)計(jì)的配套建設(shè)項(xiàng)目, 設(shè)計(jì)規(guī)模4.0 Mt/a,洗選工藝采用原煤6 mm 脫粉, 塊煤(200 ～6 mm)重介淺槽分選, 粉煤(小于6 mm)不分選直接作為混煤銷售[1]。

根據(jù)市場(chǎng)用戶及公司內(nèi)部化工需求, 選煤廠主要生產(chǎn)以下3 種產(chǎn)品[2-3]:

(1)供應(yīng)煤制油的 “洗混煤”, 粒度≤50 mm, 15.00%＜灰分≤17.50%, 水分≤17.5%;

(2)混煤, 粒度≤25 mm, 灰分≤26.00%,水分≤18.0%, 發(fā)熱量14.57 MJ/kg 以上;

(3)高爐噴吹煤, 粒度≤25 mm, 灰分≤8.50%, 水分≤17.0%, 硫分≤1.5%。

2 加工“洗混煤” 的必要性分析

2.1 煤制油氣化裝置生產(chǎn)現(xiàn)狀

國(guó)家能源集團(tuán)寧夏煤業(yè)公司煤制油分公司氣化裝置用煤由配煤中心負(fù)責(zé)提供, 配煤中心通過(guò)將寧東片區(qū)各選煤廠生產(chǎn)的產(chǎn)品運(yùn)至儲(chǔ)煤倉(cāng)進(jìn)行摻配, 以提供滿足氣化要求的原料煤。 由于受到各選煤廠產(chǎn)品指標(biāo)差異化的影響, 配摻出的原料煤灰分、 水分波動(dòng)較大, 致使氣化裝置氣化爐運(yùn)行負(fù)荷不穩(wěn)定、 工藝指標(biāo)合格率不高、 工藝報(bào)警數(shù)多、 物料單耗高[4]。 急需通過(guò)穩(wěn)定原料煤各項(xiàng)指標(biāo)提升氣化裝置運(yùn)行負(fù)荷及穩(wěn)定性, 全面提高氣化裝置運(yùn)行效率, 提升企業(yè)效益。

2.2 “洗混煤” 需求分析

為全力保障煤制油化工生產(chǎn)系統(tǒng)安全、 穩(wěn)定、 清潔運(yùn)行, 實(shí)現(xiàn)效益最大化, 公司決定由洗選中心全面負(fù)責(zé)為煤制油化工單位直供原料煤,即“洗混煤”[5]。 煤制油化工企業(yè)全年計(jì)劃用煤3 386 萬(wàn)t, 其中原料煤2 395 萬(wàn)t, 除外購(gòu)精煤全部配摻外, 全年原料煤缺口為1 476 萬(wàn)t, 該部分缺口由洗選中心負(fù)責(zé)直供。

3 加工“洗混煤” 改造方案研究

3.1 現(xiàn)有系統(tǒng)“洗混煤” 直供方案對(duì)比

金鳳選煤廠根據(jù)工藝設(shè)計(jì)及后期改造, 產(chǎn)品上倉(cāng)帶式輸送機(jī)共3 條, 分別為精煤、 末原煤、矸石, 針對(duì)現(xiàn)有工藝系統(tǒng)布置設(shè)計(jì)以下直供方案。

方案一: 倉(cāng)內(nèi)篩末+煤場(chǎng)精煤返煤裝車。 洗選精煤全部破碎至小于50 mm, 進(jìn)入混煤倉(cāng)轉(zhuǎn)運(yùn)至儲(chǔ)煤場(chǎng), 通過(guò)儲(chǔ)煤場(chǎng)返煤帶式輸送機(jī)與倉(cāng)內(nèi)篩末原煤按比例進(jìn)行配摻裝車, 達(dá)到“洗混煤” 指標(biāo)要求, 直供煤制油氣化裝置。

圖1 金鳳選煤廠原有入倉(cāng)及裝車工藝布置

方案二: 生產(chǎn)系統(tǒng)配摻+返煤裝車。 通過(guò)車間系統(tǒng)內(nèi)的粉煤配摻刮板機(jī), 將篩末原煤配摻進(jìn)入精煤運(yùn)輸帶式輸送機(jī), 轉(zhuǎn)運(yùn)至混煤倉(cāng), 再由汽車轉(zhuǎn)運(yùn)至儲(chǔ)煤場(chǎng), 全部通過(guò)返煤帶式輸送機(jī)裝車, 作為最終產(chǎn)品。

綜合分析, 方案一, 返精煤灰分相對(duì)穩(wěn)定,根據(jù)入倉(cāng)灰分及場(chǎng)地精煤灰分設(shè)定“洗混煤” 灰分目標(biāo)值, 通過(guò)計(jì)算篩末原煤和精煤配摻比例,嚴(yán)格進(jìn)行配摻, “洗混煤” 灰分穩(wěn)定率較高, 裝車時(shí)間控制在2 h 之內(nèi)。 但精煤與篩末原煤通過(guò)裝車系統(tǒng)進(jìn)行配摻裝車, 翻轉(zhuǎn)不均勻; 方案二,通過(guò)控制篩末原煤和精煤配摻比例, 實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)配摻, 產(chǎn)品在生產(chǎn)系統(tǒng)內(nèi)經(jīng)過(guò)多次轉(zhuǎn)載、 混摻,產(chǎn)品均質(zhì)化較好, 但最終產(chǎn)品需要全部進(jìn)行落地返煤裝車, 裝車時(shí)間長(zhǎng), 裝車效率低[6]。

兩種方式都需要大量產(chǎn)品落地, 存在產(chǎn)品污染的風(fēng)險(xiǎn), 同時(shí)裝車時(shí)間長(zhǎng), 裝車效率低, 受天氣因素影響較大。 因此, 要實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)配摻裝車, 需對(duì)工藝系統(tǒng)進(jìn)行改造優(yōu)化, 實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)、 高效供煤。

3.2 生產(chǎn)系統(tǒng)內(nèi)配煤直供

(1)增加“洗混煤” 入末煤產(chǎn)品倉(cāng)的通道,解決“洗混煤” 倉(cāng)儲(chǔ)直裝的問(wèn)題。 現(xiàn)有工藝流程, 塊精煤經(jīng)破碎后, 通過(guò)上倉(cāng)塊精煤帶式輸送機(jī)運(yùn)輸至2 個(gè)混煤倉(cāng)。 由于混煤倉(cāng)屬于汽車倉(cāng),倉(cāng)容小, 設(shè)計(jì)單倉(cāng)儲(chǔ)量為2 400 t, 且不能實(shí)現(xiàn)火車直裝。

結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際, 建設(shè)1 條精煤至末煤倉(cāng)帶式輸送機(jī)棧橋, 主體設(shè)計(jì)為52m×3.9m×3.9m(長(zhǎng)×寬×高), 采用大跨度鋼桁架跨間結(jié)構(gòu)(下設(shè)魚腹架), 鋼桁架支撐在原有建筑牛腿上, 可以將生產(chǎn)系統(tǒng)內(nèi)配摻后的“洗混煤” 轉(zhuǎn)運(yùn)至末煤倉(cāng), 實(shí)現(xiàn)倉(cāng)下火車直裝, 解決產(chǎn)品配摻不均勻, 返煤裝車時(shí)間長(zhǎng)的問(wèn)題。

圖2 金鳳選煤廠“洗混煤” 通道改造后的工藝布置

(2)增加一期系統(tǒng)篩末原煤進(jìn)入粉煤配摻刮板機(jī)的通道, 解決配煤過(guò)程中末原煤數(shù)量不足的問(wèn)題。 根據(jù)工藝流程, 利用二期系統(tǒng)粉煤配摻刮板機(jī)將部分末原煤配摻入破碎后的精煤中的功能, 對(duì)一期末原煤轉(zhuǎn)載刮板機(jī)機(jī)頭延長(zhǎng)至粉煤配摻刮板機(jī)上方, 增加至粉煤配摻刮板機(jī)分料溜槽, 實(shí)現(xiàn)一期末原煤通過(guò)粉煤配摻刮板機(jī)配摻入精煤中的通道, 解決配摻過(guò)程中因末原煤灰分低, 系統(tǒng)內(nèi)洗混煤配摻末原煤不足的問(wèn)題。

4 改造效果與經(jīng)濟(jì)效益

4.1 改造效果

自2021 年3 月1 日, 煤制油分公司氣化裝置一至四區(qū)開始使用“洗混煤”, 使用后, 煤制油化工指標(biāo)變化見(jiàn)表1～表3。

表1 “洗混煤” 與配煤煤質(zhì)指標(biāo)對(duì)標(biāo)

表3 工藝指標(biāo)合格率、 自控率、 工藝報(bào)警數(shù)對(duì)比

由表1 可以看出, “洗混煤” 供應(yīng)后, 原煤水分較去年同期上漲0.86%, 煤粉灰分下降1.29%,原煤與煤粉的各項(xiàng)指標(biāo)波動(dòng)幅度明顯變小, 更加穩(wěn)定, 灰分波動(dòng)范圍由8.3%降低至4.9%。

由表2 和表3 可知, 使用直供 “洗混煤”后, 氣化裝置運(yùn)行工況及負(fù)荷趨于穩(wěn)定, 工藝指標(biāo)合格率、 儀表自控率較去年同期明顯提升, 工藝報(bào)警數(shù)較去年同期大幅減少, 主要物料單耗整體下降。

表2 氣化裝置主要物料單耗對(duì)比

使用直供“洗混煤” 后, 當(dāng)前23 臺(tái)氣化爐完全滿足油品裝置、 甲醇裝置雙線滿負(fù)荷運(yùn)行,較去年同期減少1 臺(tái)氣化爐運(yùn)行, 提高了氣化裝置氣化爐備用率, 有利于氣化爐生產(chǎn)組織。

4.2 經(jīng)濟(jì)效益

4.2.1 發(fā)運(yùn)洗混煤增加的效益

按照目前公司內(nèi)部成本核算價(jià)格測(cè)算, 氣化一至四區(qū)23 臺(tái)氣化爐滿負(fù)荷運(yùn)行使用“洗混煤”的情況下, 每天可節(jié)省物料成本28.6 萬(wàn)元, 年可節(jié)省1.04 億元。 按照3 ～8 月份金鳳選煤廠洗混煤數(shù)量占洗選中心14.86%計(jì)算, 金鳳選煤廠發(fā)運(yùn)洗混煤年增加效益1 545 萬(wàn)元。

4.2.2 節(jié)約車輛轉(zhuǎn)運(yùn)費(fèi)

廠內(nèi)汽車轉(zhuǎn)運(yùn)費(fèi)0.9 元/t, 鏟車裝車費(fèi)0.6元/t, 攏煤費(fèi)0.6 元/t(按精煤轉(zhuǎn)運(yùn)量60%考慮), 全年計(jì)劃用于配摻“洗混煤” 的精煤138萬(wàn)t, 可節(jié)約車輛費(fèi)用: 138×(0.9×2+0.6)+138×60%×0.6=380.88(萬(wàn)元)。

4.2.3 節(jié)約機(jī)車配合費(fèi)

機(jī)車配合費(fèi)335 元/h, 按照每列車最大裝運(yùn)量3 710 t, 每列車平均摻配精煤1 600 t, 產(chǎn)品倉(cāng)下直裝火車比返煤裝車時(shí)間縮短1 h, 全年節(jié)約機(jī)車配合費(fèi): 138/0.16×1×335×2=57.79(萬(wàn)元)。

4.2.4 節(jié)約電費(fèi)

裝車帶式輸送機(jī)帶寬B=2 200 mm, v=3.15 m/s, Q=5 000 t/h, 主電機(jī)功率710 kW×2, 綜合電價(jià)為0.685 4 元/(kW·h), 其他設(shè)備不考慮, 僅裝車膠帶電費(fèi)全年可節(jié)約: 138/0.16×710×2×0.75×0.6854=62.96(萬(wàn)元)。

綜合以上4 項(xiàng), 預(yù)計(jì)年累計(jì)可產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益2 046.63 萬(wàn)元。

5 結(jié) 語(yǔ)

金鳳選煤廠根據(jù)“洗混煤” 生產(chǎn)配摻工藝,本著“成本+效益” 的生產(chǎn)理念, 對(duì)“洗混煤”入倉(cāng)方式進(jìn)行改造, 實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品不落地, 配摻均質(zhì)化, 縮短裝車時(shí)間, 在提高產(chǎn)品質(zhì)量的同時(shí), 實(shí)現(xiàn)選煤廠生產(chǎn)效益最大化。