大同煤矿集团各选煤厂选煤工艺比较与分析(1).pdf

收稿日期 2007 - 10 - 25 作者简介刘文轩1968 - ,男,陕西凤翔人,工程师, 1991年毕业于中国矿业大学选矿工程专业,工商管理硕士, 现任山西大同煤矿集团公司环境保护处处长。 大同煤矿集团各选煤厂选煤工艺比较与分析 刘文轩 山西大同煤矿集团公司环境保护处,山西 大同 037003 摘 要文章介绍了大同煤矿集团选煤厂具有代表性的几种选煤工艺,阐述了各自的工艺特 点,并对各厂的选煤工艺进行了比较,指出了系统存在的问题并提出了相应的一些改进措施。通 过分析比较,建议今后大同矿区选煤厂建设应结合矿区煤质特点和市场需求推广模块选煤厂作为 主要的建设模式。 关键词大同矿区;选煤工艺;重介分选;模块选煤厂 中图分类号TD94 文献标识码 B 文章编号 1671 - 0959 2008 0220026205 1 概 述 原大同煤矿集团公司的前身大同矿务局成立于1949年 8月30日, 2000年7月改制为大同煤矿集团有限责任公 司, 2003年12月21日按照山西省委、省政府的决定,将 山西北部的煤炭生产和运销企业进行重组,组建了新的大 同煤矿集团公司,实行统一管理,总资产达到220亿元。 同煤集团在20世纪80年代后期才开始建立起自己的选煤 工业,选煤工业起步较晚,但发展速度很快,同煤集团现 有动力煤选煤厂19座,选煤工艺主要为重介旋流器、螺 旋分选机联合洗选工艺;混合跳汰洗选工艺;动筛跳汰、 重介旋流器联合洗选工艺;重介浅槽、煤泥分选机、重介 旋流器联合洗选工艺;汇集了当今世界最先进的选煤方法。 2 选煤工艺 211 塔山选煤厂选煤工艺 塔山选煤厂于2005年6月投产,设计洗选能力1500万 t/a,共有三条生产线。采用重介浅槽分选机、重介旋流器 和煤泥分选机联合洗选工艺,煤泥厂内加压过滤机回收, 洗水闭路循环。关键设备从国外引进,采用模块化组合式 安装,工艺简单,性能可靠,全厂实现了自动化控制和信 息化管理。工艺流程见图1。 212 晋华宫选煤厂选煤工艺 晋华宫选煤厂于2002年9月28日投产,总投资112亿 元。设计洗选能力315万t/a,小时处理能力为700t,只有 一条生产线。采用重介旋流器和煤泥螺旋分选的联合洗选 工艺,煤泥压滤机回收,洗水闭路循环。关键设备从国外 引进,采用模块化组合式安装,工艺简单,性能可靠,采 用MCC和Plantscape集中控制,全厂实现了自动化控制和 信息化管理。仓储能力为原煤3000t,精煤18400t。洗选加 工产品有两种,主要用于冶金、高炉喷吹、化工、电力等 领域。 晋华宫选煤厂洗选产品结构及质量指标 末精煤粒度0～50mm,灰分6158 ,水分9198 , 硫分0156 ,发热量27178MJ /kg。 块精煤粒度50～80mm,灰分6114 ,水分6159 , 硫分0156,发热量28198 MJ /kg。 工艺流程见图2。 213 云冈选煤厂选煤工艺 云冈选煤厂于1998年元月投产,年设计能力400万t。 占地面积7117公顷,建筑面积115万m2,总投资3197亿。 云冈选煤厂采用混煤全入洗跳汰选煤方法,主洗系统 三条生产线,煤泥厂内回收,洗水闭路循环,主要洗选设 备国内生产,部分设备国外引进,原煤储存能力8万t,产 品储存能力616万t,洗选产品主要用于冶金和发电。云冈 选煤厂洗选产品结构及质量指标 洗大块粒度50～100mm,灰份615 ,水份8 ,含 硫量016 ,发热量28101MJ /kg。 洗中块粒度25～50mm,灰份715 ,水份9 ,含 硫量016 ,发热量27180MJ /kg。 洗小块粒度13～25mm,灰份8 ,水份10 ,含硫 量016 ,发热量27138MJ /kg。 洗精末粒度0～13mm,灰份9 ,水份13 ,含硫 量0175 ,发热量25192MJ /kg。 工艺流程见图3。 214 白洞选煤厂选煤工艺 白洞选煤厂为一座矿井型动力选煤厂,于2004年6月 投产,年设计能力120万t,总投资4190万元。主要建筑 物有主厂房、浓缩车间、原煤缓冲仓、矸石仓、胶带机走 廊和转载站等,一条生产线。 62 设计技术 煤 炭 工 程 2008年第2期 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 图1 塔山选煤厂工艺流程 图2 晋华宫选煤厂工艺流程 白洞选煤厂采用重介旋流器和煤泥螺旋分选联合工艺 洗选。关键设备从国外引进,采用模块化组合安装,性能 可靠,自动化程度高。控制系统采用MCC和Plantscape集 中控制,全厂实现了自动化控制和信息管理。洗选加工产 品只有一种末精煤,主要用于冶金、高炉喷吹、化工、电 力等领域。 白洞选煤厂洗选产品结构及质量指标 洗精煤粒度0～50mm,灰分22 ,水分9198 ,硫 分0156 ,发热量27178 MJ /kg。 工艺流程见图4。 215 四台选煤厂选煤工艺 四台选煤厂始于1991年12月与矿井同步建成投产。 投资9600万元。选煤厂占地面积12ha,年设计洗选能力 532万t,主要洗选设备440多台/套,装机容量5000kW。 72 2008年第2期 煤 炭 工 程 设计技术 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 图3 云岗选煤厂工艺流程 图4 白洞选煤厂工艺流程 洗选方式为块煤重介法,即块煤 13mm采用重介斜 轮分选机分选,末煤 - 13mm经筛分后直接装仓销售。 随着煤炭市场的变化,于2003年10月开始进行了彻 底的全入洗改造,总投资8310142万元, 2004年8月竣工 投产。改造设计入洗能力450万t/a。选煤方法采用块煤动 筛跳汰、末煤重介旋流器联合工艺,煤泥板框压滤机回收, 82 设计技术 煤 炭 工 程 2008年第2期 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 主要设备从国外引进,工艺指标控制全部实现自动化。产 品仓储煤能力 75000t,主洗系统三条生产线。 四台选煤厂洗选产品结构及质量指标 1 末精煤粒度0 11 5 ～25mm,灰分9100 ,水份 14100 ,含硫0180 ,发热量24166 MJ /kg。 2 洗中 块粒 度25～50mm,灰 分7100 ,水 分 11100 ,硫分0180,发热量26196 MJ /kg。 3 洗大块粒度50～150mm,灰分6150 ,水分 10150 ,硫分0180,发热量27117 MJ /kg。 工艺流程见图5。 图5 四台选煤厂工艺流程 3 选煤工艺比较 311 晋华宫选煤厂的工艺特点 31111 重介旋流器分选系统 1 重介分选上限定为80mm,下限定为115mm, 80～ 115mm原煤采用重介旋流器分选,重介分选可得到最大的 精煤回收率,重介分选对煤质变化适应性强,特别是对原 煤粒度组成及含矸量变化适应性强。 2 分选下限定为115mm可使重介系统环节简化,减 少煤泥对重介分选的影响,重介系统稳定性好,可以大大 改善分选效果,减少煤泥对精煤的污染,提高精煤质量, 另外分选下限定为115mm,可改善脱介效果,使介耗大幅 度降低同时节约喷水用量。115mm以下的煤泥由生产成本 比较低的螺旋分选机分选,且115mm是螺旋分选机分选理 想分选上限。 3 介质回收采用半逆流双滚筒磁选机代替过去一段磁 选和二段磁选,不仅减少了设备台数,节约了厂房空间, 而且合格介质补充及时,悬浮液密度调节滞后时间短。 31112 螺旋选煤系统 1 115～011mm粗煤泥用螺旋分选机分选,螺旋分选 机无运动部件,无噪声,节约动力,维护操作极为方便, 选别过程稳定,对入料性质变化适应性强,可实现低成本 分选,降灰脱硫效果比较明显,是分选粗煤泥的有效设备。 2 对115mm以下煤泥进行分选,分选下 限可 达 011mm,而对传统的选煤工艺而言,动力煤全入选时分选 下限为015 mm,经计算分选115～011mm粗煤泥比分选 115～015mm粗煤泥精煤回收率高414 ,不仅增加精煤产 率、提高精煤质量,而且提高了原煤的入选比例,实现了 动力煤全入洗。分选下限定为011mm可以简化煤泥水处理 系统,减少浓缩机和压滤机台数,完全可以达到 “ 煤泥厂 内回收,洗水闭路循环 ”的环保要求。 31113 煤泥水处理系统 对011mm的细煤泥不再分选,分级旋流器溢流、末 矸石浓缩旋流器溢流进入浓缩机,加絮凝剂后,溢流作为 循环水复用,底流由压滤机回收,根据用户对产品质量的 要求,滤饼破碎后既可掺入精煤中也可随矸石排弃。压滤 机滤液返回浓缩机,药剂添加选用自动加药系统。由于分 选下限为011mm,细煤泥含量占入选原煤5157 ,在很大 程度上减轻了煤泥水处理系统负荷,提高了浓缩机浓缩效 率。浓缩机底流浓度为320～350g/l,溢流浓度为0105～ 011g/l,高质量的循环水保证了脱泥、脱介效果。 31114 设计缺点 1 由于原煤中存在夹矸煤,入选上限定为80mm不利 于煤与夹矸解离; 50mm是选煤厂要求的洗混煤产品的粒度 92 2008年第2期 煤 炭 工 程 设计技术 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 上限。 2 入选上限定为80mm,增大了大块矸石和煤对重介 旋流器的撞击程度,容易使耐磨高铝陶瓷脱落,减少设备 的使用寿命。 3 由于螺旋分选机分选出的细矸石经浓缩旋流器浓缩 后利用矸石脱介筛后段脱水,影响了矸石脱介筛的脱介效 果,使矸石带介增加。细矸进入稀介系统增加了稀介系统 中非磁性物含量影响了磁选机的回收效果,全厂吨煤介耗 没有达到设计要求。 312 白洞选煤厂的工艺特点 白洞选煤厂的选煤工艺和晋华宫选煤厂选煤工艺基本 相同,所不同的是①115～011mm粗煤泥经螺旋分选机分 选后的精煤通过弧形筛脱水,筛上物经过离心机后和50～ 115mm的精煤混合后成为最终的末精煤。采用弧形筛脱水, 筛上物的浓度不易控制,因为离心机的入料浓度要求在 50左右。采用旋流器浓缩可以通过调整旋流器底流嘴的 大小从而保证离心机的入料浓度要求;②115～011mm粗煤 泥经螺旋分选机分选后的矸石经直线振动筛后成为矸石产 品,筛下水进浓缩池,避免了晋华宫选煤厂利用矸石脱介 筛后段脱水所产生的不良后果。 白洞选煤厂产品结构单一。 313 云冈选煤厂的工艺特点 云冈选煤厂采用混煤全入洗跳汰选煤方法,提高了原 煤的入选比例,实现了动力煤全入洗。但煤泥水系统过分 复杂,煤泥水系统的任何一个环节出现问题,整体系统就 无法运行,而且一旦出现问题,又很难在短时间内找到, 经常出现循环水变黑、煤泥处理不了的情况,为了不影响 生产,不得不外排煤泥水,影响了周围环境,无法实现 “ 煤泥厂内回收,洗水闭路循环 ”的环保要求。 云冈选煤厂的工艺应该作如下改动 1 跳汰精煤经过分级脱水筛分级以后, 13～015mm的 精煤不应该进捞坑,应该直接通过离心机脱水后成为最终 的末精煤,离心液进缓冲水箱。 2 圆锥浓缩和斜板浓缩这两个环节完全可以省略,缓 冲水箱的煤泥水经过旋流浓缩器后,溢流进浓缩池,底流 经过弧形筛,筛上物进煤泥离心机,离心液和弧形筛筛下 物返回缓冲水箱。 通过以上改动可以大大简化煤泥水系统,减少了设备 台数,便于生产管理,同时可以大大降低选煤成本。 314 四台选煤厂的工艺特点 四台选煤厂采用分级入选的方法, 150～50mm原煤采 用动筛跳汰机分选,动筛跳汰机处理量大,选煤成本低, 但分选精度低。50～115mm原煤采用重介旋流器分选,重 介分选可得到最大的精煤回收率,重介分选上限定为 50mm,下限定为115mm,由于原煤中存在夹矸煤,入选上 限定为50mm利于煤与夹矸解离,同时可以避免大块矸石 和煤对重介旋流器的撞击程度,延长了设备的使用寿命。 50mm是选煤厂要求的洗混煤产品的粒度上限;- 115mm 的粗煤泥经分级旋流器分级后,- 012mm的细煤泥经浓缩 机浓缩后由压滤机回收, 115～012mm的粗煤经弧形筛脱水 后,筛上物经过离心机后和50～115mm的精煤混合后成为 最终的末精煤。115～012mm的粗煤不进行分选,提高了末 精煤的灰分。115～012mm的粗煤应该采用螺旋分选机或煤 泥分选机分选,经计算可以使末精煤灰分降低116。 315 塔山选煤厂的工艺特点 塔山选煤厂150～13mm原煤采用重介浅槽分选机分 选,重介分选可得到最大的精煤回收率, 13～115mm原煤 采用重介旋流器分选,重介旋流器分选上限定为13mm,避 免大块矸石和煤对重介旋流器的撞击程度,延长了设备的 使用寿命, 115～012mm的粗煤泥或115～011mm粗煤泥采 用煤泥分选机分选,可实现低成本分选,降灰脱硫效果比 较明显,是分选粗煤泥的有效设备。 塔山选煤厂工艺简单,产品品种齐全,实现了动力煤 全入选,是目前比较成熟的一种选煤工艺,值得推广应用。 4 结 语 通过对大同矿区选煤厂具有代表性的选煤工艺的比较, 认为模块选煤厂具有建设周期短、基建投资少、运营成本 低、洗选效率高、工艺简单化、设备大型化、机械化自动化 程度高等特点,是今后大同矿区选煤厂建设的一种模式。特 别是塔山选煤厂工艺简单,产品品种齐全,实现了动力煤全 入选,是目前比较成熟的一种选煤工艺,值得推广应用。但 建设模块选煤厂要结合大同矿区煤质特点和市场对产品质量 及品种的要求不断加以完善。责任编辑 李振涛 ※ 信息资讯 技术信息 ※ 亚洲最长带式输煤专线运营 近日,亚洲最长的超远程带式输煤专线 “ 金龙 ”超远程输煤专线在山西省山阴县投产运营。该线全长1515km, 耗资218亿元建成。 据了解,这条输煤专线设计年输煤能力1500万t,采用带式输煤上连煤炭生产基地,下接洗煤发运基地,较汽车运输 吨煤可降低运输成本13元,按年输煤1500万t计算,全年可节约运费2亿元。此外,专线建成后每年可减少公路运煤车辆 37万多车次,将大大缓解交通拥堵状况。 [漠 铃] 03 设计技术 煤 炭 工 程 2008年第2期 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. 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