《选煤厂建设期间几点问题的思考》

选煤厂建设期间几点问题的思考

摘要

本文针对选煤厂存在的几点问题进行探讨分析，主要为均质化选煤厂建设的构想；原煤深度筛分；产品干燥；洗选能力、储煤场能力、装车发煤能力、地销通道运煤能力是否匹配等问题。

关键字：均质化；深度筛分；干燥；发煤能力

i0.前言

唐家会煤矿选煤厂，隶属于鄂尔多斯市华兴能源有限责任公司，为矿井配套项目，是矿井型选煤厂，年生产能力15.00mt。工艺流程为：200～13mm粒级原煤采用重介浅槽分选机分选，13～1.5mm粒级原煤采用二产品重介旋流器分选，

1.5～0.25mm粒级粉煤采用螺旋分选机分选，-0.25mm细粒级物料采用筛网沉降离心脱水机、压滤机联合回收流程。

唐家会矿选煤厂建设开始于2013年4月，目前工程建设已接近尾声，预计2014年7月1日，选煤厂可以具备生产运营条件。为做好选煤厂生产运营准备，充分发挥选煤厂系统的生产能力，本文针对选煤厂工艺及系统能力上的几点问题进行了探讨分析。

1、均质化选煤厂构想

1.1提出均质化选煤厂构想的背景

（1）唐家会矿地下含水层较多，原煤水分高，根据选煤厂初步设计资料原煤水分为11.75%，原煤水分高会使后续选煤系统出现一系列问题，如筛分效率低下、堵塞各出料口、溜槽等。因此根据唐家会矿的煤质情况，降低原煤及产品水分与降低产品灰分同等重要，特别是入洗前对原煤进行降水显得非常必要。

（2）唐家会矿选煤厂设计能力为15.00mt/a，洗选能力较大，而唐家会矿矿井投入生产后，年产量约为8mt/a，不足以满足选煤厂洗选能力，淮南矿业集团西部煤矿投资管理公司将在唐家会矿附近新建几处矿井，将来的新建矿井不再建设配套选煤厂，唐家会矿选煤厂将成为配煤洗选

1中心，集中对周边矿井原煤进行洗选加工。这将导致唐家会矿洗煤厂洗选的原煤会来自多个矿井、多个煤层，而来自不同矿井、不同煤层的原煤往往煤种、可选性、灰分、水分等指标均不相同，造成入选原煤煤质波动大，从而要求主洗系统的重介质密度要频繁地进行调整，而目前重介密度自动调节系统很难迅速根据煤质变化作出调节，致使精煤产品质量波动大，精煤产率降低，严重影响选煤厂的经济效益。

针对上述问题，唐家会矿选煤厂提出建设均质化选煤厂的构想，通过建立选前储煤、配煤系统对不同原煤进行合理配煤来稳定煤质，改善洗选条件，同时原煤在储煤场储存的过程可得到风干、晾晒，起到很好地降低原煤水分的效果。并且对已经洗选出的产品进行配煤销售，也可以提高企业经济效益。

1.2均质化选煤厂概念

均质化概念是指在市场经济条件下，选煤厂为稳定入洗原煤煤质、满足用户对产品质量均衡稳定的要求，通过配煤技术和管理方法来改善、稳定煤质的过程。它贯穿于煤炭开采、洗选、运输和使用等环节，是洁净煤技术的一项重要内容。

1.3均质化选煤厂优点及方法

一、均质化选煤厂优点

（1）原煤在选前储煤场堆放的这段时间，能通过自然风对原煤进行风干，借助阳光的曝晒也可降低部分原煤水分，同时煤在堆放过程中部分水还可以被地表土壤吸收，使得原煤在不用增加任何投资的情况下已经完成了初步降水，这对原煤水分高的唐家会矿是非常重要的。

2（2）通过原煤的均质化配煤，可根据各矿来煤的煤质情况，按比例进行配洗，使原煤可选性、灰分、水分等指标稳定，为后续洗选作业创造良好的洗选条件。

（3）可对选后产品根据市场情况进行配煤销售，使选后产品利润最大化，增加企业效益。

二、配煤方法

（1）、相同煤种、相同分选密度、不同灰分原煤的配煤入洗。可实现入洗原煤煤质均匀稳定、波动小，有效改善分选条件，确保生产效率、精煤产率以及产品质量的稳定与提高。

（2）、不同煤种、不同分选密度、不同灰分原煤的配煤入洗。可根据各煤种特点和产品质量要求，选择适当比例，配出可选性同一或可选性适中的原煤，以优化煤种、增加销售价格。

（3）、不同煤种、不同灰分、硫分的原煤分贮、分选。选后产品煤分别装仓，按客户所需配煤装车，满足市场对多煤种、多品种指标的需求，可增加企业效益。

（4）、相同煤种、相同品种、多时间段生产的产品配煤装车。按照实际贮仓量和客户需要有选择的配煤装车销售，以稳定产品质量，提高经济效益。

1.4均质化选煤厂初步方案

目前，唐家会矿工业广场外东南处有一块地皮可以使用，初步考虑可利用此处场地建立一个10万吨的储煤中心，用来储存各矿倒转过来的原煤，通过配煤使原煤可选性、灰分、水分等指标稳定，为后续洗选

3作业创造良好条件，同时配套建设两条返煤皮带，利用返煤皮带将原煤倒转至主斜井口1001皮带机进入选煤厂洗选系统进行分选。

2.深度筛分

2.1提出深度筛分的背景

唐家会矿原煤水分高，根据选煤厂初步设计资料原煤水分为11.75%。而目前原煤分级选择了4台flz-4373x-2×fe40型香蕉筛，该香蕉筛只能实现13mm粒度的分级，筛分效率较低，致使粘湿细粒煤随块煤进入主选系统中，从而增加了煤泥水处理系统的负荷，介质损耗增加，经济效益降低。

因此对原煤进行深度筛分，实现6mm粒度的有效分级，减少细粒煤的入洗量，对整个选煤厂系统显得尤为重要，不仅能够减少煤泥水系统的压力，降低介耗、药耗，而且对产品洗选质量和环境保护也有很大的好处。

2.2初步方案

目前市场上较为成熟的深度筛分技术为弛张筛技术，弛张筛对黏湿细粒的筛分效果较好，筛分效率可高达92%，弛张筛还具有单位面积处理量大，筛孔不易堵塞，动负荷小等优点。因此初步考虑，用弛张筛替换原有香蕉筛对原煤进行6mm粒度分级，+200mm经手选矸后破碎进入块煤系统，13-200mm进入块煤浅槽重介系统，6-13mm进入末煤重介旋流器系统或进入块煤浅槽系统，-6mm粒级不进洗选系统，直接与末煤进行配煤销售。

2.3弛张筛的优点

4与传统的香蕉筛和水平筛相比，弛张筛由于其筛网构造不同，具有很多传统筛子所不具备的优点。弛张筛筛网由可以伸缩的聚氨酯橡胶材料制成，在工作时，筛网交替拉紧和松弛，使物料产生前进弹跳运动，可避免物料粘附筛网堵塞筛孔。同时，由于采用了挠性筛板，使被抛射物料具有很大的加速度，因此筛孔不仅不易堵塞，而且筛分效率明显提高。其优点主要如下：

（1）弛张筛激振力达可达50g，能保证对粘细、难筛物料进行有效筛分。（2）同等筛分面积的筛分设备，所需电机功率最小。

（3）高弹性聚氨酯筛板具有极好的耐磨性，优良的化学性能和物理性能，使筛板具有超长的使用寿命和出色的筛分功能。筛板设计使用寿命可达4000小时。另外，筛板采用“压入撬出”式安装，便于筛板更换和维护。

（4）筛子上的剪切橡胶弹簧，负责保证浮动筛框的水平振动，具有调整浮动筛框振幅的作用；筛子上的导向板簧，负责保证浮动筛框的振动方向，同时可延长橡胶剪切弹簧使用寿命。

2.4深度筛分的优点

选煤厂采用弛张筛进行深度筛分后，可对原煤进行6mm有效分级，从而减少进入洗煤系统的末煤量，降低了选煤系统的介耗，减轻了煤泥水系统的负担，节约了煤泥水处理的成本，提高企业经济效益。同时，还可使主洗分选效果变好，减轻职工劳动强度。

3.产品干燥

水分是选煤厂洗选产品需要控制的一项重要指标，唐家会矿选煤厂

5主要生产动力煤，对于动力煤来说发热量高低至关重要，而水分对发热量的影响很大，降低产品水分与降低产品灰分同等重要，都可以提高产品发热量，进而提高选煤厂经济效益。特别是唐家会矿煤泥水分高，发热量低，不便于销售，堆放在露天会造成环境污染。而且内蒙古地区冬季寒冷，产品水分高会使煤容易冻结在仓下卸料口、车箱内，给装车发煤带来很大的困难。因此，产品脱水对选煤厂的经济效益提高非常重要，特别是煤泥干燥，不但能给企业带来很好的经济效益，煤泥干燥利用后还可以带来很好社会效益。

3.1产品数质量情况

根据初步设计资料，唐家会矿产品数质量情况见表1

表1唐家会矿产品数质量表产率

产品

灰分（ad%）16.81

水分（mt%）10.70

发热量（大卡）5748.37

（r%）

浅槽块精煤

17.34浅槽末精煤15.7316.6910.705394.74旋流器末精煤螺旋精煤泥沉降煤泥压滤煤泥

31.993.853.875.00

17.0818.0032.5832.58

11.6520.2020.2027.80

5301.964986.492980.612555.01

从表1可知，唐家会矿煤泥分为螺旋煤泥（1.5-0.25mm）、沉降煤泥（0.25-0.075mm）和压滤煤泥，其中螺旋煤泥（1.5-0.25mm）、沉降

6煤泥（0.25-0.075mm）可掺入末煤中销售，但压滤煤泥水分为27.80%，水分较高、发热量低，若掺入末煤，则增加末煤的水分，影响末煤质量，若直接销售则较为困难，而且鄂尔多斯地区冬季寒冷，煤泥容易使设备堵塞，导致整个选煤厂系统不能正常运转，影响生产；旋流器末精煤水分为11.65%，水分偏高，浅槽块精煤、浅槽末精煤水分为10.70%也超出一般电煤要求的10.00%，可考虑进一步脱水。

3.2煤泥干燥系统方案3.2.1真空射流干燥设备

为解决唐家会矿煤泥干燥问题，公司专门组织相关负责人对周边几家选煤厂进行调研。根据调研结果建议使用真空射流干燥装置，该装置单套处理量10t/h，干燥后的煤泥水分为12-15%，吨煤泥干燥成本在25-30元，并且该设备还具备全、可靠，设备维护量小、自动化程度高等优点。

3.2.2初步方案设计

结合唐家会洗煤厂主洗车间平面图及场地实际情况，依据可能、可行的原则，设计了如下两个方案。（1）、方案一

此方案选择介质库与末精煤皮带走廊之间的空地作为干燥车间的位置，见图1。利用原有的煤泥落料口位置，新建一条刮板机将湿煤泥送入煤泥缓冲仓内，然后仓下的三台湿煤泥螺旋破碎给料机分别为三台射流干燥装置供料。干化后的煤粉由捕收器下部的螺旋输送机收集后，进入末精煤皮带装仓销售；干燥后的气液混合物经除尘器除尘后，净化气

7体排入大气；除尘器的携尘水、干燥车间的冲洗水等就近接入主洗车间的污水处理系统；由于捕收器和螺旋输送机放置于室外，需建造厂房封闭。干燥车间所需的水、电、气均从主洗车间引入。

图1方案一

方案一的优势在于干燥车间距离末精煤皮带非常近，干化后的煤粉可就近接入末精煤皮带，但由于场地狭小，不利于后期设备的扩建布置。干燥车间的湿煤泥上料需在现有主洗车间内部新建刮板输送机，易干涉现有设备，影响现有布局，安装难度大。并且，煤泥皮带上有粗煤泥产品无法分离出去。（2）、方案二

此方案选择主厂房北面的空地作为干燥车间的位置，见图2。将现有的湿煤泥集料刮板机改造，刮板机尾延长后接入干燥车间，刮板机反转

8将湿煤泥送入配仓刮板机中，再由配仓刮板机将湿煤泥送入缓冲仓内，然后仓下的三台湿煤泥螺旋破碎给料机分别为三台射流干燥装置供料。干化后的煤粉由捕收器下部的溜槽进入干煤粉皮带机，然后接入末精煤皮带装仓销售；干燥后的气液混合物经除尘器除尘后，净化气体排入大气；除尘器的携尘水、干燥车间的冲洗水等就近接入主洗车间的污水处理系统；由于捕收器和螺旋输送机放置于室外，需建造厂房封闭。干燥车间所需的水、电、气均从主洗车间引入。

图2方案二

方案二的优势在于干燥车间选择的场地非常开阔，非常有利于后期设备的扩建布置，湿煤泥送料仅需将二层的现有刮板机延长至干燥车间，不会对现有设备布局造成太大影响，施工难度小。

9（3）、方案技术经济比较

方案

一、方案二，一期设备布置都可满足，方案一布置一期采用设备相对较少。但是由于考虑二期、三期的改造和扩建，方案一干燥车间的选址就不够合理，场地过于狭小，一期设备布置过于紧凑，不利于安装检修，后期扩建改造非常大。方案二，对于二期和三期的改造，设备布置合理，对于一期装置无需改动，不影响后期的生产。

从投资上来看，一期两种方案投资相差不是不大，但是对于后期的扩建，方案二改动较小，投资也较小。

综上所述，建议选择方案二。

3.2.3经济效益分析

如增加三套真空射流干燥装置，煤泥处理量为30t/h，按每天生产16小时，全年330天计算，每年可以干燥煤泥量：330*16*30=15.84万吨。干煤泥产率按照92%计算，则年产干煤泥15.84*0.92=14.57万吨，项目总投资约2000万元（含设计、设备购置、土建施工等费用）。

如果按煤泥每提高1大卡发热量价格增加0.09元计算，则煤泥水分由原来的27.8%将至15%时，提高发热量约为12.8*60=768大卡，吨煤价格可提高69.12元。如吨煤泥加工费按30元计算，则一年创经济效益为：

14.57*（69.12-30）=570万元，

3.5年可收回投资。

3.3低阶煤干燥技术简介

目前国内已有多种低阶煤干燥技术开始工业化应用，根据干馏热源（烟气或蒸汽）的不同，可以分为烟气干燥技术和蒸汽干燥技术。

3.3.1烟气干燥技术

10烟气干燥技术是利用高温烟气（约650℃）或中温烟气（约230℃）与低阶煤直接接触进行干燥的脱水技术。其特点是：干燥强度大、热效率高和生产能力大。但因低阶煤为高挥发份易燃煤种，采用烟气干燥技术需要严格控制烟气中氧含量，防止爆炸事故。国内有工业化应用的低阶煤烟气干燥技术主要有气流干燥管技术、振动混流干燥技术和滚筒式干燥技术。

（1）气流干燥管技术

气流干燥管技术是将湿态时为泥状、粉粒状或块状的低阶煤送入气流干燥管中与高温烟气充分混合，实现快速脱水，并在后续的分离设备中与高温烟气分离的技术。其主要设备有：气流干燥管、高温热风炉、引风机、旋风除尘器、布袋除尘器等。国内某集团在内蒙古应用的褐煤气流干燥管技术工艺流程如图3。

图3褐煤气流干燥管技术工艺流程

工艺流程。原料煤经皮带送入原料仓，然后进入气流干燥管内。在气流干燥管中，粉煤中的水分被高温热烟气蒸发而带走，气流干燥器出口的干燥煤粉全水分可降至≤7%，干燥后的煤粉随烟气依次进入旋风分离

11器、布袋除尘器，净化后的部分尾气通过引风机经烟囱排入大气，其余烟气返回高温烟气炉尾部烟道与燃烧褐煤的高温热风炉烟气混合后返回气流干燥管。旋风分离器和布袋除尘器收集下来的干燥后煤粉进入成型机高压成型。

该技术目前被应用于国内某大型集团内蒙古宝日希勒2×50万吨/年褐煤提质工业试验项目，单台处理量可达118t/h，褐煤全水分从33%干燥至5%-7%，是国内最大的低阶煤气流干燥项目，已通过试车验证。（2）振动混流干燥技术

振动混流干燥技术是利用低温大风量烟气（约230℃）在振动床混流干燥器中对低阶煤进行混流直接干燥的脱水技术。其主要设备有热风炉、沉降室、热风机、振动混流干燥器、布袋除尘器和排风机。振动混流干燥技术工艺流程图如图2。

图4振动混流干燥技术工艺流程图

1、热风炉；

2、沉降室；

3、烟囱；

4、调节挡板；

5、进风道；

6、热风机；

7、干燥器；

8、给煤机；

9、出煤机；

10、干燥器出风道；

11、布袋除尘器；

12、反吹装置；

13、除尘器出煤机；

14、除尘器出风道；

15、调节挡板；

16、排风机；

17、排风口

工艺流程：烟气炉产生的热烟气经沉降室除去火星，由热风机给入干燥机的下部，湿物料由给煤机从干燥机顶部进入，在干燥器内部的多层振动干燥床上分散形成“之”字形物料长龙，一部分粒度小于床孔的细

12物料穿过床孔垂直下落，大部分粗颗粒物料形成疏松料层沿干燥床床面移动，移至床体端部洒落到下一层干燥床上；粗细物料与热风在混流过程中经过多次混合-分离-再混合-再分离的过程被均匀干燥，物料被均匀干燥后大部分从干燥机低端由皮带机输出，极小部分细物料随气流进入袋式除尘器，除尘器分离出的物料作为产品回收，净化后的气体经引风机由排气管排出。

目前该技术在国内某集团锡林郭勒厂区一期建设两条150万吨/年褐煤干燥生产线，单台处理量达200t/h，干燥脱水率为12.5%，目前正处于系统调试阶段。（3）滚筒式干燥技术

滚筒式干燥技术是利用高温烟气在滚筒干燥机中与低阶煤并流直接接触进行传热传质的脱水技术。其主要设备有热风炉、滚筒干燥机、旋风除尘器、引风机和湿式除尘器等。滚筒式干燥技术工艺流程图如图3。

图5滚筒式干燥技术工艺流程图

工艺流程：原煤仓中的原煤（0-10mm）通过给料机进入干燥机的滚筒

13内，在干燥滚筒入口与热风炉提供的烟气（约650℃）充分混合。在转动的滚筒内，有滚筒壁上的扬料板使原煤在干燥筒体内行程稳定的全断面料幕，使烟气与原煤充分交换热量，交换时间在25-35min左右，最后原煤从滚筒末端的排料装置与烟气分离后从底部排出，携带少量细煤粉的烟气经旋风除尘器分离出细煤粉回收，然后经引风机送入湿式除尘器收尘后排入大气。

3.3.2蒸汽干燥技术

蒸汽干燥技术是利用低压蒸汽（0.4-0.5mpa）与低阶煤通过蒸汽管间接换热使低阶煤升温达到脱水的目的。其特点是能源利用率高、安全性好。目前在国内有工业化应用的蒸汽干燥技术有：管式干燥机技术和蒸汽管回转干燥机技术。（1）管式干燥机技术

管式干燥机技术是煤走管程、低压蒸汽走壳程的蒸汽干燥技术，其典型工艺流程图如图4。

图6工艺流程图

工艺流程：将0-6.3mm的原煤送入干燥机的众多干燥管内，煤通过

14重力和螺旋叶片导流作用在干燥管内倾斜运动，并与通入管间周围的低压蒸汽进行换热干燥，最终流到出料端。与煤一起进入干燥管的携湿空气吸水后在出料端除尘器内与干煤粉分离后，部分经压缩机重新进入干燥机循环利用，另一部分排入大气。

该技术最初为德国泽玛克（zemag）公司开发，在国外有较多的工业化应用业绩。近年来管式干燥机技术被引进到我国，目前已被国内某集团公司借鉴和改进，并被应用于内蒙古某大型煤制烯烃项目，单台处理量50t/h，原煤全水分从34%干燥到12%，已经投产运行。（2）蒸汽管回转干燥机技术

蒸汽管回转干燥机技术是煤走壳程、低压蒸汽走管程的蒸汽干燥技术。该技术工艺流程与管式干燥机工艺流程类似，其具体原理是：煤粉由旋转进料阀均匀的加入到蒸汽管回转干燥机内，煤粒与蒸汽管回转干燥机内布置的通有蒸汽的蒸汽管充分接触干燥，物料中的水分被不断蒸发，物料从干燥机入口向出口方向运动，产品从干燥机下料口排出干燥机。从蒸汽管回转干燥机头部排出的载气（氮气）、水蒸汽及粉煤粉尘被循环风机抽吸到袋式过滤器内进行气固分离收集细煤粉，然后经引风机部分排入大气，部分返回干燥机系统。通入干燥机的蒸汽与干燥机蒸汽管外的物料进行换热后冷凝，凝液通过自身重力自流至凝液储罐中缓冲贮存后通过凝液泵去凝液回收系统。

目前低阶煤蒸汽管回转干燥机技术已在国内大型钢铁厂煤调湿行业和云南某公司褐煤气化行业实现工业化应用，前者单台处理量可450t/h已经投产，原煤水分从10%干燥至6.5%；后者单台褐煤处理75t/h，原煤

15水分38%干燥至12%。

4、洗选、储煤、装车发煤、地销运煤能力

选煤厂系统各能力是否匹配，对日后生产能力的发挥至关重要，如果系统能力不匹配，应及时找出系统中的瓶颈，做出系统能力上的调整，使系统能力发挥到最大，否则投产后选煤厂生产能力将受制约，影响企业经济效益。

4.1选煤厂洗选能力

唐家会矿选煤厂建设规模与唐家会矿井生产能力相匹配，原煤仓前设备（含仓上配仓设备）与矿井最大提升能力配套，小时生产能力为3500t/h；原煤仓后年生产能力为15.00mt/a，小时生产能力为2380.95t/h。

4.2储煤能力

一、前期储煤能力

前期储煤系统为储煤场、地销煤仓和矸石仓。

（1）、储煤场为一个占地直径为100m，储煤能力为10万吨的落煤塔系统，前期储煤场主要用来储存浅槽末精煤（50-13mm）、旋流器末精煤（13-1.5mm）。

（2）、地销煤仓为2个φ15m钢筋混凝土圆筒仓，仓内设有防破碎溜槽，每个仓下设4台装车液压闸门。单仓的储能力为2200吨，2个仓为4400吨，地销煤仓用来储存浅槽块精煤（200-50mm）。

（1）选煤厂设备选型的任务是适合生产工艺要求的设备，达到生产指标，根据任务确定具体的原则。

（2）确定设备生产能力主要取瑰于单位负荷定额。

（3）在确定设备的型号和台数时，要考虑不均衡系数，执行有关规定。