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田庄选煤厂开发优质中煤产品的决策与实施 赵金况 平顶山天安煤业股份有限公司田庄选煤厂, 河南 平顶山 467013 摘 要 田庄选煤厂以煤炭市场需求为导向, 凭借多年的技术改造经验, 以现有焦精煤洗 选工艺为基础, 尽量不影响现有生产系统布置格局, 将二产品重介旋流器更换为三产品重介旋 流器, 生产出适销对路的中煤产品; 同时, 实现了主产品、 副产品都可以调控的双赢状态, 并 发挥精细化管理的优势, 最大限度保持原有的消耗水平, 调整产品结构, 开辟新的经济增长 点, 缓解生产与成本压力。 关键词 选煤厂; 三产品重介旋流器; 二产品重介旋流器; 优质中煤; 技术改造 中图分类号 TD947 文献标识码 A 文章编号 1005-8397202009-0027-04 收稿日期 2020-08-17 DOI 10. 16200/ j. cnki. 11-2627/ td. 2020. 09. 008 作者简介 赵金况1980, 男, 河南商水人, 2005 年毕业于河南理工大学矿物加工工程专业, 工学学士, 平顶山天安煤业股份有限公 司田庄选煤厂总工程师, 工程师。 引用格式 赵金况. 田庄选煤厂开发优质中煤产品的决策与实施 [J]. 煤炭加工与综合利用, 20209 27-29, 32. 1 概 述 田庄选煤厂隶属于中国平煤神马集团, 设计 原煤处理能力 10. 00 Mt/ a, 采用重介、 粗煤泥分 选、 浮选联合工艺流程, 主要产品焦精煤和 1/3 焦精煤, 是中国平煤神马集团四大炼焦煤选煤厂 之一[1]。 选煤厂生产的中煤一直作为副产品销往 内部矸石电厂, 2010 年以前, 精煤产品利润较 高, 且中煤发热量还在 8. 37 MJ/ kg 以上, 中煤 提质一直限于论证阶段, 未做深入研究。 当时已 经发现块中煤产品的质量一直很好, 发热量在 14. 6418. 83 MJ/ kg 之间, 质量比较稳定, 曾破 碎后作为煤泥干燥车间的燃料煤, 可惜产量极 小, 产率仅有 1. 3, 年产量仅 10 万 t 左右, 与 末中煤混在一起作为水洗煤产品销售[2]。 自 2011 年开始, 因集团原煤煤质逐年恶化, 部分批次原煤灰分已经超过 50, 矸石、 中煤、 煤泥产率大幅提高, 中煤发热量开始降至 8. 37 MJ/ kg 以下, 至 2014 年已经下降至 6. 54 MJ/ kg, 而煤炭市场形势日趋严峻, 焦精煤价格逐年下 降, 集团生产经营进入困难时期。 由于中煤发热量过低没有销路, 煤泥受环保 和铁路运力不足双重限制导致大量积压, 严重制 约了生产, 选煤厂面临着停产与成本的巨大压 力, 集团也面临中煤发热量过低引发的滞销难 题[3]。 经过市场调研, 发现高发热量的动力煤较 为易销, 为此要求田庄选煤厂自 2014 年起就开 始了提高焦精煤产量、 提升副产品价值的战略研 究。 通过深入分析, 认真调研, 2015 年由集团作 出战略决策, 以技术改造和加强生产过程管理制 度建设为手段, 逐步实施决策, 实现中煤发热量 可调控, 取得了显著效果, 中煤正式成为一种产 品, 延长了集团煤炭产品链。 2 开发优质中煤产品决策的制定 2. 1 项目可行性论证 田庄选煤厂统计了 20032014 年的销售中 煤数据, 对比中煤灰分、 发热量情况, 集团煤炭 销售价格从 2002 年 7 月份开始缓慢上涨, 一直 涨到 2008 年出现 “拐点”, 田庄选煤厂水洗煤发 热量从 2003 年开始一直到 2008 年, 稳中有降, 最高值 15. 81 MJ/ kg, 最低 11. 79 MJ/ kg[4]。 2009 72 煤炭加工与综合利用 No. 9, 2020 COAL PROCESSING 大方向是要对 系统做最少的改动, 就能够实现中煤的再选功 能。 为此, 本次技术改造的重点, 集中在末煤分 选系统和储装运系统两个环节。 通过初步调研国内三产品重介质旋流器的使用 情况, 综合考虑末煤系统的厂房空间, 认为三产品 重介质旋流器是替换现有二产品重介质旋流器的最 佳分选设备, 其分选效果可以保证精煤产品的数质 量指标, 同时还可以实现中煤提质功能[7]。 中煤再选后中煤和矸石的比例也发生变化, 原来是中煤多, 矸石少, 改造后是中煤少, 矸石 多, 而两个产品的运输线都在相近区域, 所以中 煤产品储装运系统和原有矸石储装运系统对换, 仓储容量正相匹配, 略加改造即可使用, 不需重 新建设, 中煤产品的脱介、 脱水、 转载、 仓储、 外运一系列工序基本具备, 保持了工艺流程的顺 畅, 且投资最省。 大原则和大方向的问题得以解决, 使技术改 造工程方案的细化工作得以顺利展开, 为工程进 入设计阶段打下了坚实的基础, 也为集团决策提 供了最根本的依据[8]。 2. 3 经济效益的预测 作为动力煤, 市场销售无忧, 2015 年预计售 价为 180 元/ t, 改造后仅中煤售价提高就新增收 入 3 520 万元, 而技术改造费用粗略计算为 700 多万元, 当年可以收回投资。 3 开发优质中煤产品技术改造方案的实施 3. 1 组织规范工程设计 优质中煤战略论证报告获得集团批准后, 在 论证报告的基础上, 田选开始委托资质设计单位 展开初步设计工作。 设计内容包括末煤主厂房土 建结构载荷的测算和加固, 供配电系统负荷的测 算和扩容, 三产品旋流器分选系统的设计, 中 煤、 矸石脱介、 脱水、 转载、 上仓的设计, 由于 前期做了充分的论证, 设计过程比较顺利。 与设计工作同步, 选煤厂集中考察了国内三 产品旋流器的发展和实际应用情况, 为三产品旋 流器的选型做详细数据分析, 保证了选型设备分 选精度满足产品质量要求[9]。 同时, 认真组织技 术人员和技术工人对设计单位的技术改造图纸进 行会审, 根据选煤厂实际生产情况, 本着有利于 岗位操作、 有利于系统稳定、 有利于系统异常状 态处理的原则, 及时提出设计修改, 保证了设计 方案的不断优化, 为新末煤分选系统顺利投产打 下了坚实的基础。 3. 2 展开技术改造工程 2015 年 9 月选煤厂正式开始技术改造, 因设 计过程中考虑到了不停产施工的要求, 采取逐台 更换的方式, 将 5 台二产品重介质旋流器更换为 5 台三产品重介质旋流器。 逐台更换的过程中, 其余二产品重介旋流器仍然正常工作, 每改造完 成 1 个三产品重介质旋流器生产系统就立即投入 使用, 迅速恢复产能, 不影响精煤生产, 但在改 造过程中优质中煤、 末矸石最终还是混合入 仓[10]; 同时 7 个中煤仓改造为矸石仓也在逐个 进行施工, 既不影响中煤的储装运, 工期进度也 有了保证。 随着 7 个中煤仓改造完成, 5 套三产 82 煤炭加工与综合利用2020 年第 9 期 品旋流器安装完成并投入运行, 优质中煤和末矸 石开始分别入仓储存, 2016 年 2 月, 技术改造全 部完成, 正式进入试生产阶段。 3. 3 实现高效运行管理 随着第一套三产品重介质旋流器分选系统的 改造完成, 田庄选煤厂开始了二产品重介质旋流 器和三产品重介质旋流器共同生产的操作困难时 期, 也是摸索和积累三产品重介质旋流器操作经 验的重要时期[11]。 此时生产系统的操作难度明 显要高于施工难度, 因为生产同样指标的精煤产 品, 这两种设备要使用不同的密度、 压力和介质 流量, 而在过渡时期除了压力、 介质流量可以各 自调整外, 关键的技术参数分选密度是不能两全 的, 或者满足二产品重介质旋流器的分选密度要 求, 或者满足三产品重介质旋流器的分选密度要 求, 为保证技术改造的成功, 为以后三产品重介 质旋流器的正常操作奠定基础, 田庄选煤厂及时 针对三产品旋流器的精煤分选指标进行一系列的 探索与试验, 并辅以详尽的技术检查, 基本掌握 了精煤、 中煤、 矸石的指标情况。 2016 年 2 月技术改造全部结束, 田选为保证 新系统稳定生产, 选煤厂利用摸索三产品重介旋 流器构成的新末煤系统操作经验, 制定并执行了 生产技术解析会制度。 生产技术管理部门除关注 日常生产外, 还抽调得力干将, 进行改善系统、 优化工艺等研究, 解决了一大批影响生产的突出 问题, 为规模生产创造了条件。 累计实施整改项 目 150 项, 着力解决了新系统以下 3 个方面的 问题。 1优化操作系统。 技术改造完成后, 岗位 司机普遍反映操作困难, 对精煤指标影响很大, 通过现场检查发现, 2 个混料桶液位不稳定导致 分选密度难调节。 于是开展了一些列的整改工 作, 对末煤戊组、 己组介质循环系统进行分离, 解决了问题, 降低了岗位人员的操作难度。 2降低介质消耗。 改造完成初期介耗较高, 达到 0. 7 kg/ t, 针对这个问题, 增加了 1 套中煤 筛脱介系统, 解决了中煤量大, 带介较多的问 题, 改进合格固定筛筛板, 提高脱介效率, 保证 了合格介质回收率, 介耗下降到 0. 41 kg/ t[12]。 3总结操作方法。 总结调试经验, 制定了 新末煤系统操作原则以及各种应急状况对策。 4 效果评价 实施优质中煤战略产生了显著的效果。 1改善了产品结构。 实施优质中煤战略, 改善了选煤厂产品结构, 也为集团增加了新的煤 炭产品, 由于中煤经过了洗选, 发热量稳定, 粒 度适中, 硫分不高, 价格低于市场同质动力煤, 产品竞争力较强。 2提高了煤炭资源利用率。 原水洗煤发热 量过低, 没有用户, 作为矸石废弃又十分可惜, 经过再选, 回收优质中煤产品, 大大提高了资源 的利用率, 保证了经济效益最大化。 3经济效益。 自 2016 年 2 月至 2016 年 12 月, 共生产中煤 56 万 t, 发热量 13. 72 MJ/ kg, 当年增加收入 1 亿元, 而技术改造费用为 1 300 万元, 其中科技经费 50 万元, 设备经费 850 万 元, 工程及材料经费 400 万元, 当年就收回了投 资。 通过实施优质中煤战略, 在全国煤炭市场极 度萧条时期, 使集团增加了一个经济效益增长 点, 即使今后动力煤市场日趋恶化, 优质中煤产 品因其发热量可调整, 价格低廉, 仍然具有强劲 的市场竞争力。 4社会效益。 田庄选煤厂中煤的硫分很大 一部分为外在硫分, 密度高, 中煤经过再选, 在 排矸石提高发热量的同时, 硫分富集在矸石中, 这样优质中煤硫分大幅降低, 有效降低了燃煤电 厂脱硫系统的压力, 减少了向大气环境排放二氧 化硫的总量, 环境效益、 社会效益都十分显著。 5 结 语 通过实施上述改造和管理, 田庄选煤厂中煤 质量达到了预期要求, 生产系统运行稳定, 消耗 增加不显著, 并且中煤发热量指标的调整不需要 通过牺牲精煤产率来实现, 而是通过排矸石量的 大小来控制, 至此田庄选煤厂中煤正式成为一种 产品, 为企业创造了显著的经济效益和社会效 益, 提高了企业的市场竞争力。 下转第 32 页 92 2020 年第 9 期赵金况 田庄选煤厂开发优质中煤产品的决策与实施 图 3 真实效果碰撞检查 直径、 材质、 输送介质等。 各专业选中各构件 即可查看其详细信息, 将需注释的信息加入到注 释族中即可批量进行注释, 并且可以避免不同视 图的注释内容不一致的错误。 除资料交互、 出图等更方便外, 三维模型移 交给施工单位、 预算单位或业主时仍然保留该参 数给后期施工和预算和运维带来极大的方便。 4 BIM 设计的效果 BIM 技术应用在设计中后, 因本项目的所有 参与人均在同一个平台进行设计, 各设计人员可 实时查看其他专业或本专业其他设计人员的设计 状态; 发现问题后可实时请求其他设计人员修改 或借用权限进行修改, 避免了传统设计中提资返 资的过程, 提高了设计效率和质量。 鹿台山项目招投标时正处于煤炭行业最不景 气的年头, 项目利润率极低, 为降低设计成本和 施工成本, 必须避免反复修改, 要求设计一次成 功率高, 要想办法减少设计的升版变更, 更要减 少施工的返工。 BIM 技术的应用使得各专业设计 准确率提升, 各专业升版变更数量均很少。 其中 机制专业仅 1 处因业主决策变化产生的变更; 土 建仅 1 处因已有建筑物图纸和实际不一致产生的 变更; 水暖电专业无变更; 管道专业在调试时为 配合调试增加的 1 处变更; 且各变更均不增加工 程造价。 BIM 技术的应用既降低了设计工时数, 提高 了设计质量, 也减少了设计变更引起的工程 投资。 5 BIM 设计的前景 近年来 BIM 设计已经成为了潮流, 选煤厂设 计行业中各设计公司也均已陆续开始探索三维设 计, 但三维设计不是 BIM 的全部, 而仅仅是 BIM 的其中一环。 目前各设计公司或多或少都能够建 立部分三维模型, 而 BIM 模型用于施工和运维的 在选煤行业还基本没有。 随着近年来智能化的兴 起, BIM 模型必将应用在施工和运维过程中。 􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮 上接第 29 页 参考文献 [1] 孔忠伟, 曾庆刚, 刘 明. 田庄选煤厂千万吨级产业升 级改造综述 [J]. 选煤技术, 20132 87-92. [2] 曾庆刚, 迟兴田, 刘 明, 廖祥国. 田庄选煤厂四级分 选工艺的研究与应用 [J].选煤技术, 20133 94- 98. [3] 徐建伟.创新经营管理思路 破解经济运行难题 中 国平煤神马集团应对危机的管理实践 [J]. 环渤海经济 瞭望, 201812 30-31. [4] 何仕杰. 田庄选煤厂末原煤分选系统改造研究 [J]. 煤 炭加工与综合利用, 20173 43-45. [5] 姬跃平. 三产品重介质旋流器在田庄选煤厂分选末煤的 实践 [J]. 选煤技术, 20193 78-81, 85. [6] 张同军. 田庄选煤厂发展战略研究 [J].企业技术开 发 中旬刊, 201210 162-163. [7] 孔忠伟.田庄选煤厂中煤提质系统改造实践与思考 [J]. 选煤技术, 20171 49-51, 55. [8] 张同军. 全面提升选煤厂综合竞争力 [J].时代经贸, 201712 31-35. [9] 刘 明. 田庄选煤厂提高精煤产率的研究 [J]. 煤炭加 工与综合利用, 20151 31-34. [10] 曾庆刚, 李秋芳, 刘 明. 田庄选煤厂产业升级改造的 回顾与思考 [J]. 选煤技术, 20141 90-94. [11] 姬跃平. 粗煤泥分选机在田庄选煤厂的使用实践 [J]. 煤炭加工与综合利用, 20193 43-46. [12] 张同军, 杨寒松, 刘 明, 等. 田庄选煤厂产业升级改造 降低介质消耗的实践 [J]. 选煤技术, 20134 103-107. 23 煤炭加工与综合利用2020 年第 9 期