王建偉

（山西焦煤集團(tuán)有限責(zé)任公司屯蘭礦， 山西 古交 030200）

引言

隨著國民經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)，煤炭作為其發(fā)展的主要?jiǎng)恿?，在未來很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)將仍然占據(jù)我國能源結(jié)構(gòu)的主導(dǎo)地位。隨著綜采設(shè)備自動(dòng)化、智能化水平的提升，以及采煤工藝的不斷改進(jìn)，進(jìn)入選煤廠中原煤的在3～0.3 mm 粒度占比越來越大。同時(shí)，在當(dāng)前煤炭資源清潔化利用的號(hào)召越來越強(qiáng)烈，對(duì)原煤分選效果提出了更高的要求[1]。目前，選煤廠針對(duì)3～0.3 mm粒度原煤的分選，采用弧形篩+離心機(jī)等設(shè)備完成回收工藝，其在實(shí)際分選中存在脫水效率低、分選效果差且設(shè)備維修、管理等成本增加的問題。本文將針對(duì)上述等一系列問題對(duì)其分選工藝進(jìn)行改造，并對(duì)改造后的效益進(jìn)行評(píng)估。

1 選煤廠分選工藝現(xiàn)狀分析

本文所研究選煤廠的設(shè)計(jì)規(guī)模為300 萬t/年，而且主要分選的原煤為1/3 焦煤，其主要任務(wù)為對(duì)周邊礦區(qū)原煤進(jìn)行分選，分選后的主要產(chǎn)品為煉焦煤，分選后的副產(chǎn)品可供發(fā)電廠使用。本選煤廠洗選的主要設(shè)備為三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器，并在此基礎(chǔ)上配置煤泥浮選和煤泥水兩段凝縮工藝，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了對(duì)原煤中精煤、中煤及煤矸石的分類，而后上述三類產(chǎn)品分別進(jìn)入各自相對(duì)應(yīng)的弧形篩并經(jīng)過離心機(jī)的脫水作用后得到最終的產(chǎn)品[2]。選煤廠當(dāng)前的洗選工藝流程如圖1 所示。

結(jié)合實(shí)踐生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)和圖1 中分選工藝流程的分析結(jié)果，該選煤廠當(dāng)前分選工藝在實(shí)際應(yīng)用中存在如下問題：

圖1 選煤廠現(xiàn)階段分選工藝流程圖

1）鑒于選煤廠分選原煤的種類較多且對(duì)應(yīng)的分選密度不同，為了保證最終精煤產(chǎn)品的質(zhì)量，在實(shí)際分選過程中采用了低密度分選。該工藝的應(yīng)用導(dǎo)致粗中煤泥中夾帶了大量的精煤，造成資源浪費(fèi)的同時(shí)也影響了選煤廠的經(jīng)濟(jì)效益。

2）針對(duì)該分選中的粗中煤泥的分選流程采用弧形篩+離心機(jī)相結(jié)合的方式，該種方式在實(shí)際應(yīng)用中存在脫水效率低、維護(hù)成本高及能耗大的問題。

3）整個(gè)分選工藝流程中煤泥的含量較高，為保證選煤廠主分選設(shè)備工作的穩(wěn)定性和可靠性，需要將部分煤泥分選出來。該項(xiàng)操作需要消耗大量的介質(zhì)，直接增加了煤炭分選的成本[3]。

綜合分析選煤廠當(dāng)前的工藝流程和現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中所存在的問題，重點(diǎn)對(duì)當(dāng)前粗中煤泥分選工藝進(jìn)行改造。

2 分選關(guān)鍵設(shè)備及工藝改造

本節(jié)將對(duì)選煤廠分選關(guān)鍵設(shè)備及其工藝進(jìn)行改造設(shè)計(jì)，從而最終達(dá)到分選的效果。

2.1 三錐角水介質(zhì)旋流器結(jié)構(gòu)及工藝參數(shù)的實(shí)驗(yàn)室確定

旋流器是對(duì)粗中煤泥進(jìn)行分選的關(guān)鍵設(shè)備，旋流器結(jié)構(gòu)參數(shù)的最優(yōu)化設(shè)計(jì)是保證最終分選效果的根本。本小節(jié)將結(jié)合選煤廠原煤的粒度、密度特性確定旋流器的最佳結(jié)構(gòu)參數(shù)，包括筒體高度、錐角、溢流管直徑、溢流管插入深度等[4]。

以三錐角水介質(zhì)旋流器為例開展研究，重點(diǎn)對(duì)上述不同結(jié)構(gòu)參數(shù)下對(duì)應(yīng)的分選效果進(jìn)行評(píng)價(jià)，最終得出最佳的結(jié)構(gòu)參數(shù)?；谌F角水介質(zhì)旋流器建立的試驗(yàn)平臺(tái)的流程如圖2 所示。

圖2 粗中煤泥分選工藝流程

本次試驗(yàn)屬于單因素試驗(yàn)，首先研究筒體高度（60 mm、80 mm、100 mm、120 mm）對(duì)最終分選效果的影響，在此基礎(chǔ)上分別對(duì)錐角（100°、110°、120°、130°、140°）、溢流管直徑（40 mm、45 mm、50 mm、55 mm、60 mm）及溢流管插入深度（20 mm、30 mm、40 mm、50 mm、60 mm、70 mm、80 mm）等結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行確定。三錐角水介質(zhì)結(jié)構(gòu)參數(shù)確定后，將對(duì)其工藝參數(shù)包括入料壓力（0.02 MPa、0.04 MPa、0.06 MPa、0.08 MPa、0.10 MPa、0.12 MPa）、入料濃度（120 g/L、150 g/L、180 g/L）等參數(shù)進(jìn)行確定。結(jié)合三錐角水介質(zhì)旋流器在其他選煤廠的應(yīng)用效果，本次試驗(yàn)的分選對(duì)象為直徑＞0.2 mm 的粗顆粒，對(duì)分選后產(chǎn)品的綜合產(chǎn)率、綜合灰分等指標(biāo)進(jìn)行綜合評(píng)估，得出最佳的結(jié)構(gòu)和工藝參數(shù)。

基于上述方案的試驗(yàn)所得的試驗(yàn)結(jié)果，適用于該選煤廠的三錐角水介質(zhì)旋流器結(jié)構(gòu)參數(shù)如表1 所示。

表1 三錐角水介質(zhì)旋流器結(jié)構(gòu)及工藝參數(shù)

2.2 三錐角水介質(zhì)旋流器及改造工藝的工業(yè)性試驗(yàn)

將上述結(jié)構(gòu)參數(shù)的三錐角水介質(zhì)旋流器按照標(biāo)準(zhǔn)工藝加工完成后，應(yīng)用于選煤廠的生產(chǎn)中，并針對(duì)性地對(duì)相關(guān)工藝流程進(jìn)行改造，對(duì)相關(guān)配套設(shè)備進(jìn)行重新選型。

結(jié)合該選煤廠原煤的粒度和密度特性，并按照當(dāng)前市場(chǎng)對(duì)不同規(guī)格產(chǎn)品的要求，為最終能夠得到最大產(chǎn)率的精煤，達(dá)到提升經(jīng)濟(jì)效益的目的，在原分選工藝流程的基礎(chǔ)上進(jìn)行改造，改造后的工藝流程如圖3所示。

圖3 選煤廠改造后工藝流程圖

分選工藝改造后為其配置合理設(shè)備才能最終達(dá)到改造的目的。結(jié)合《煤炭洗選設(shè)計(jì)工程》[5]標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)規(guī)范、生產(chǎn)能力和選型原則，重點(diǎn)對(duì)三錐角水介質(zhì)旋流器和振動(dòng)翻轉(zhuǎn)弧形篩的具體型號(hào)進(jìn)行確定，具體選型結(jié)果如表2 所示。

表2 分選工藝改造后設(shè)備選型

結(jié)合選煤廠的生產(chǎn)能力，所配套三錐角水介質(zhì)旋流器為3 臺(tái)，振動(dòng)翻轉(zhuǎn)弧形篩為2 臺(tái)；同時(shí)，所選型設(shè)備的空間外形尺寸與現(xiàn)場(chǎng)空間也較匹配，改造工作量較小。

2.3 經(jīng)濟(jì)效益評(píng)估

本工程改造的核心為增加了3 臺(tái)三錐角水介質(zhì)旋流器和2 臺(tái)振動(dòng)翻轉(zhuǎn)弧形篩，加上改造所需要的管路材料費(fèi)和安裝、調(diào)試等費(fèi)用，總計(jì)本次改造的總成本約為185 萬元。

經(jīng)試驗(yàn)生產(chǎn)評(píng)估，采用上述改造后的工藝和工藝設(shè)備后，對(duì)應(yīng)從粗中煤泥中所得精煤的產(chǎn)率較之前提高了55.25%，選煤廠粗中煤泥占原煤比例約為1.1%，則通過改造后，從原煤中可增加的精煤的產(chǎn)率約為55.25%×1.1%=0.607%，可直接增產(chǎn)精煤的量為300 萬t×0.607%=1.82 萬t。

結(jié)合當(dāng)前市場(chǎng)行情，精煤銷售價(jià)格為700 元/t，中煤銷售價(jià)格為300 元/t，則改造后可直接增產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益為：1.82 萬t×（700-300）元/t=728 萬元。

3 結(jié)論

1）結(jié)合選煤廠原煤特性和生產(chǎn)能力，為該選煤廠配置3 臺(tái)三錐角水介質(zhì)旋流器和2 臺(tái)振動(dòng)翻轉(zhuǎn)弧形篩，并對(duì)應(yīng)地對(duì)其粗中煤泥分選工藝進(jìn)行改造；

2）改造后，精煤產(chǎn)率可直接增產(chǎn)1.82 萬t，可直接增產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益約728 萬元。