大柳塔选煤厂的设计思路.pdf

2002年第1期 煤 炭 加 工 与 综 合 利 用 COAL PROCESSING 该选煤厂设计年加工原煤17Mt ,投产后全厂用人110人,全员效率300tΠ工 日 , 达到了 国外同行业先进水平。 关键词大柳塔选煤厂;煤质分析;工艺选择;自动化;设计思路 中图分类号TD94811 文献标识码A 文章编号10052839720020120001203 收稿日期2001211221 作者简介姚有升1960 , 男,陕西西安人,煤炭 工业西安设计研究院高级工程师,工学学士,主要从事 选煤厂设计工作;电话0297853466转8006。 大柳塔选煤厂是神府矿区建设的第一座特大 型现代化选煤厂,设计处理原煤一期12 MtΠa ,二 期达到17 MtΠa。是我国目前最大的一座动力煤 选煤厂。选煤厂在设计施工中,遵循 “高起点、 高 技术、 高质量、 高效率、 高效益” 的矿区建设原则, 优化方案,精心设计。一期工程于2001年1月正 式竣工验收。2000年处理原煤达13160 Mt ,全厂 劳动定员110人,全员效率达到300 tΠ工 日 , 取 得了较好的企业、 社会及环保效益。2000年度先 后被国家煤炭局评为全国十佳选煤厂,优质高效 选煤厂。其装备水平、 管理水平可与国外同行业 先进水平相媲美。 1 资源特点 神府矿区蕴藏着丰富的煤炭资源,被称为世界 八大煤田之一。矿区一期规划60 MtΠa ,远期达到 100 MtΠa。大柳塔选煤厂主要加工矿区先期开发的 大柳塔矿、 活鸡兔矿的原煤。其中,大柳塔矿一期 6 MtΠa ,最终达8 MtΠa ;活鸡兔矿一期5 MtΠa ,最终达 8 MtΠa ;地方产煤1 Mt。因此,选煤厂总加工能力17 MtΠa。两矿井共含主要可采煤层3层,地质贮量 2200 Mt ,可采储量1500 Mt ,煤源十分可靠。 选煤厂入洗原煤灰分在12 ～14 ,个别煤 层灰分最高达20 。原煤的内在水分7 ～9 , 加上外在水分后,全水分在15 ～16 。内水高 是该矿区原煤的一个特点。煤的硫分在015 ～ 016 之间变化,经过洗选加工后,硫分均小于 015 ,最低达012 ,属我国少有的特低硫煤。原 煤挥发分在32 ～39 ,干燥基低位发热量平均 值在26～29MJΠkg。从有害元素方面看,氯含量小 于013 ,砷含量小于810 - 6 ,氟含量4010 - 6 左右,符合食品加工及一般工业用煤标准。总之, 该矿区煤属于特低灰、 特低硫、 特低磷、 高挥发分、 中高发热量的不粘煤,是优质的化工、 建材及工业 用煤,可以作为我国重要的出口煤基地。 2 用途分析 1 在我国的多种能源结构中,煤炭占70 以 上。近年来随着天然气、 核能源等的开发,煤炭在 能源结构中所占的比例有所降低。但我国的天然 气、 石油资源很有限,从长远考虑,煤炭仍将占我 国能源的主导地位,煤的液化和气化、 煤制优质化 肥、 以煤为主发展精细化工不仅有着成功的先例, 而且有着非常重要的战略意义。 2 当前全球的环境问题已越来越引起人们 的重视。随着我国的申奥成功,我国将下大力气 整治环境,美化国土。从1998年开始,国务院、 国 家环保总局先后颁发了二氧化硫污染排放控制 区、 限制高硫煤矿井生产、 大力发展洁净煤及 大 气污染防治法 等有关法规或规定。煤炭作为主 要能源,如使用不当,又是一个主要的污染源。因 此开发低灰、 低硫的洁净煤是非常必要的。而神 府煤通过洗选加工后,可以达到这一点。因此,神 府矿区的开发,加强神府煤的洗选加工是环境保 护的需要,也是我国煤炭可持续发展战略的需要。 3 根据煤质特点以及建设单位的要求,大柳 塔选煤厂加工的煤主要有以下用途和用户 1出口煤炭出口是我国创汇的一个重要部 分。2000年我国煤炭出口已达58184 Mt左右。 “十五” 期间预计出口量将达到80～100 Mt左右。 神府矿区是我国规划的主要出口煤基地之一。主 要供应日本、 韩国及东南亚等地区和国家。国外 对神府煤的要求是灰分 ≤6. 5 ,粒度 ≤50mm , 硫分 0. 5 ,发热量在24 MJΠkg以上,对氯等有 害元素的含量也有一定要求。神府煤通过洗加工 后完全可满足上述要求。 2电力用煤神华集团是一个煤、 电、 路、 港 一体化的大型企业集团。矿区煤炭主要供应京、 津、 唐地区及沿海城市的电厂,这些地区是我国环 保的先行区,对煤炭的硫分要求十分严格,神府煤 均可达到要求。 3化工用煤神府煤可作为液化用煤,亦可 以用于德士古炉生产化肥、 甲醇及精细化工产品。 4生产硅铁焦神府煤化学活性好,其块煤 在700～900℃ 左右生产的半焦,由于其比电阻高, 用于电石、 硅铁行业,比用一般焦节电90 kWhΠt。 5随着我国钢铁企业高炉喷吹技术的发展, 优质烟煤的喷吹已经获得成功,钢铁企业的生产 成本因此而有所降低。神府煤已经成功地在我国 大型钢铁企业得到应用,而且发展前景看好。 3 选煤方法的确定 选煤方法的确定取决于煤的可选性、 用户对 产品质量的要求。大柳塔选煤厂在选煤方法的确 定方面,经过大量的技术、 经济论证,最终采用将 煤破碎到50 mm以下,50～13 mm块煤跳汰选其 中含有15 ～20 的末煤 , - 13 mm末煤不洗的 方案。其理由是 1根据煤质分析,当精煤灰分要求6. 5 时,神府煤 0. 1含量 10 ,属极易选煤。采用 先进的跳汰机洗选,其数量效率可达到95 以 上,与重介选的效果相当。 2由于块煤灰分在15 左右,末煤灰分一般 小于10 ,两者差别较大,因此,采用13 mm分级、 块煤跳汰洗选的方法更有优势。特别是出口煤对 粒度要求为50～0 mm。50～13 mm块煤经跳汰选 后,再掺一部分末煤对该选煤方法没有影响,洗后 的块煤与末煤掺混作为出口煤可满足用户要求。 3从综合经济效益比较,块煤跳汰选比重介 选吨煤加工费用低1. 5～2. 0元,投资节约20 , 其综合经济效益比较明显。 4选用二段跳汰洗选,用两个分选密度,有 利于调整产品结构。若要求精煤灰分6. 5 时, 分选密度在1. 6左右,1. 6～1. 8之间的煤无法回 收,需要和矸石一起排除。用跳汰选时,第一段分 选密度大于1. 8 ,排纯矸,第二段分选密度在1. 6 , 保证精煤质量,这样可起到 “保两头” 的作用。如 果用户需要特低灰精煤,通过调整第二段分选密 度即可实现。 5有利于综合利用煤炭资源。神府矿区是 一个新开发的矿区,对环保要求起点比较高,矿区 需采用集中供热。由于选煤厂所采用的选煤方 法,可以有效地将1. 6～2. 0密度级的低热值煤选 出,这样为适合低质煤的热电联供创造了条件。 因此矿区紧靠选煤厂建有热电厂,一条胶带输送 机将中煤运往电厂,既发电,又供热,投产后电厂 取得了良好的效益,使资源得到了合理的利用。 4 煤泥水处理 大柳塔选煤厂煤泥水处理主要考虑两个因 素一是选煤厂地处生态环境比较脆弱的黄土高 原沙漠边缘,保护环境非常必要;二是由于煤的内 在水分高,为了保证最终产品煤水分,煤泥水分必 须降到最低限度。选煤厂采用粗、 细煤泥分别回 收工艺。粗煤泥用设在脱水筛下的倾斜板圆锥沉 淀池分级,截留粒度0. 3 mm ,底流用煤泥离心机 回收;细煤泥用高效浓缩机浓缩后,底流用加压过 滤机回收,确保煤泥水分控制在23 以下,实现 煤泥全部厂内回收、 洗水闭路循环。 5 主要设备选型 由于选煤厂规模大,要求起点高,因此对一些 大型主要洗选设备实行引进。设计单位全面参加 了引进设备的考察、 技术谈判、 安装调试。原煤 13mm分级采用德国申克公司的27m 2 特大型等厚 筛,跳汰机选用KHD公司的30 m 2 全自动跳汰 机,I值保证为0. 14。粗煤泥回收选用德国筛子 公司的煤泥离心机。浓缩机选用美国Clear公司 2煤炭加工与综合利用2002年第1期 的Φ 30 m高效浓缩机;压滤机选用奥地利120 m 2 全自动加压过滤机。这些设备投入生产后,发挥 了预期的效果,为全厂实现高度自动化奠定了基 础。 6 系统布置 大柳塔选煤厂原料煤来自大柳塔矿、 活鸡兔 矿及地方收煤站,三处来煤点呈三角形。而且铁 路装车采用环线,矿井建设中边出煤、 边加工外 运,围绕这些制约因素,结合工艺特点,对平面布 置进行了反复优化。特别是对50 的末煤不经 过洗选,在运距最短的条件下,按最小取值法进行 计算,最终确定了平面图,并做到了主要运煤线路 功率消耗最省。平面布置体现以下特点 1两个矿井来煤可实现分别入洗,也可按最 大 “入洗” 原则实现配煤入洗,体现最大回收率原 则。 2将主厂房布置在环线之外,形成选煤厂的 指挥中心,将煤质化验、 办公、 生产调度布置在一 起,环境优美。选煤厂被榆林地区评为 “庭院绿化 红旗单位” 。体现出大型现代化选煤厂的外部景 观。 3由于环境保护要求严格,加之该地区风沙 较大,全厂实现了煤不落地。原煤仓为Φ22 m、 Φ30 m两种,产品仓为Φ22 m ,这些大直径煤仓在 国内是少有的。 4实现产品装车的自动配煤,对大型、 多煤 层、 多品种煤实现自动配煤非常必要。在产品仓 下设有自动配煤装置,在线测灰装置。建立数学 模型,自动配煤。如洗精煤和末煤配煤,利用下式 进行 XQc-bΠa-b YQc-aΠb-a 式中a为精煤灰分, ; b为来煤灰分, ; c为最终产品煤灰分, ; Q为装车量,tΠh; X、Y分别为精煤和末煤的给煤量。 用调量给煤机进行调量 调量给煤机的给煤量装车所需产品量-振 动给煤机额定量 给煤机台数 调整量在20 ～100 ,配合计量电子秤和 在线测灰仪进行调整。投产后使用效果良好。 7 自动化 选煤厂除实现正常的集中控制之外,为达到 高水平的自动化,还安装了以下自动控制系统 1 倾斜板圆锥沉淀池底流浓度自动控制。主 要采用同位素浓度计,电容液位计,变频调速泵 等,确保了煤泥离心脱水机的入料浓度。 2 循环水自动平衡控制。主要是对循环水池 液位、 事故水池回收等环节进行检测,以保证水少 及时补,水多及时存,实现系统水量平衡,不外排。 3 入洗煤量自动控制。高自动化的跳汰机对 煤量稳定要求严格。通过缓冲仓煤位、 调量给料 机自动控制入洗煤量。 4 配仓。装车自动控制。 5 检测、 计量自动控制。煤位、 水位均可在 PLC中自动动态显示。煤量、 灰分、 水分、 流量、 浓 度等自动检测,动态显示。 6 对全厂设备、 电机电流、 湿度、 减速机发热 等均可自动检测,随时打印,超限值报警。 7 实现全厂工作人员无线对讲。 全厂自动化形成后,主厂房每天只有2～3人 巡回检查,改变了传统的一台设备一个人的模式。 8 结论及体会 大柳塔选煤厂是我国目前最大的动力煤选煤 厂,一期竣工决算6. 310 8 元。虽然引进了一些 设备,但全厂仍达到了高度自动化,是我国目前用 人最少的现代化选煤厂。选煤厂现在吨煤纯利达 4.5元,为企业创造了较好的经济效益。通过该 选煤厂的设计及投产后取得的效果,笔者有以下 体会 1资源丰富的大型矿区选煤厂的设计,一 定要在厂房布置上留有余地,便于今后发展。 2大型动力煤选煤厂的工艺流程必须灵 活,以适应煤质及市场的变化。 3一些大型的设备引进是必要的。这些设 备投产后的生产指标,与其投资是相对应的。 4选煤厂要实现自动化,不仅仅是传统的 集控,而是要在一些单机自动化、 环节自动控制和 自动检测上下功夫,否则,自动化仅仅是一种低效 率的自动化。 3 2002年第1期姚有升,等大柳塔选煤厂的设计思路