浅谈大型无烟煤选煤厂的设计与改造.pdf

号较长时间才改变一次;对于监测端,信号是由 W inCC中的变量记录系统获得,最后统一在EX2 CEL表格中绘制出。 3 结论 本系统已于2005年11月在年产200万t的某 坑口选煤厂投入使用,取得了很好的效果,其主要 的功能是了解和掌握各电气设备的运行状态,对设 备运行状态进行评估,判断其处于正常或异常状 态,并对状态进行显示和记录,对异常状态作出报 警,以便运行人员及时处理;通过下位机采集密 度、压力等数据,然后将数据打包生成OPC Serv2 er,同时设置相应的密度、压力等报警级别;后台 监控程序以OPC Client方式访问OPC Server数据 包,并随之进行数据更新,当出现越限报警时,生 成相应的报警信息和事件。 通过使用OPC技术,大大简化了工作量,使 该选煤生产综合监控系统的可靠性和稳定性得到了 很大程度的提高。 文章编号 1001 - 3571 2008 05 - 0067 - 03 浅谈大型无烟煤选煤厂的设计与改造 李振涛 1 ,张新民 2 ,陈 恒 3 1 1中煤国际工程设计研究总院,北京市 100013; 21晋城煤业集团 成庄矿选煤厂, 山西 晋城 048021; 31铁法煤业集团有限责任公司 小青选煤厂,辽宁 调兵山 112700 摘要结合晋城煤业集团大型无烟煤选煤厂的设计与改造经验,在生产工艺与流程、块煤防破 碎、厂房布局设计、煤泥水处理、原料煤供应、煤质控制、系统安全等方面进行了总结和分析, 提出了大型无烟煤选煤厂在设计与改造过程中应注意的问题。 关键词大型;无烟煤选煤厂;设计;改造 中图书分类号TD94811 文献标识码 B 无烟煤产品用途十分广泛,可用于化肥、化 工、发电、冶金、民用等多个行业,而且近年来, 无烟煤选煤厂的产品又得到了不断开发与应用,如 热稳定性好的块精煤是合成氨的良好原料,末精煤 广泛用于钢铁企业高炉喷吹及烧结矿用,筛选末煤 则大量用于电厂和民用等。其中,块煤综合售价远 远高于末煤,其产量高低直接影响着企业的经济效 收稿日期 2008 - 06 - 05 作者简介李振涛1970 - ,男,陕西宝鸡人,高级工程师, 1992年毕业于中国矿业大学选矿工程专业,现就职于中煤国际工 程设计研究总院,主要从事选煤厂设计工作。联系电话010 82276688。 益。无烟煤选煤厂不像炼焦煤选煤厂那样要求产品 灰分较低,通常末原煤灰分在17～22之间, 精煤产品灰分在10～14之间,洗选过程主要 是以排矸为主,因此,选煤厂的设计与改造要考虑 无烟煤选煤厂处理能力大、工艺简单、产品品种 多、生产流程灵活、对块煤防破碎要求高的特点。 山西晋城是全国重要的无烟煤生产基地,自上 个世纪中后期以来,先后引进、消化国外先进的选 煤工艺和洗选装备,建成改造了成庄、寺河、赵庄 等大型选煤厂,尤其是成庄模块重介洗末煤车间的 建成投产,在选煤行业的影响举足轻重。笔者曾先 76 第5期 2008年10月 选 煤 技 术 COAL PREPARATI ON TECHNOLOGY No15 Oct12008 后参与过寺河、晋华宫等选煤厂的设计,现结合成 庄、赵庄矿的建设及改造的好做法,就大型无烟煤 选煤厂的设计与改造谈一些粗浅看法。 1 传统设计与改造的不足之处 从实践经验来看,传统的无烟煤选煤厂的设计 与改造存在着以下不足之处 1分选工艺选择以跳汰为主,分选精度低。 传统的选煤工艺确定时,对易选和中等可选煤以跳 汰工艺为主,一旦入选原煤煤质变化较大时,则难 以适应,导致分选精度低。而原煤准备系统一般设 计筛分、破碎、手选除杂,故存在厂房高度高、工 序多、用人多、故障率高的缺陷。 2工艺系统不够灵活。主要表现为产品结 构单一,不能针对市场和用户要求调整产品结构; 生产工艺环环相扣,一旦某个环节出现问题,将导 致整个生产系统停产,如选煤厂经常出现的块煤仓 满、末煤仓满、中煤仓满或矸石仓满停车现象。 3未系统考虑块煤防破碎问题。以往,国 内外选煤厂的设计人员很少关注块煤防破碎的问 题,在各设备转载点基本上未考虑防破碎措施,在 煤仓等地点也仅简单地采用了斜坡仓方案或安装依 靠经验设计的钢制内螺旋溜槽,其结果是各转载点 的落差大,煤与溜槽撞击力大,现场粉尘浓度高, 噪声高,块煤损失率高,煤仓利用率下降,甚至内 螺旋溜槽因强度差而跨落,从而导致块精煤限下率 指标严重超标。 4安全设计不到位。以往选煤厂设计与建设 时,在安全方面考虑得不全面,如煤仓上下口未 设置瓦斯抽排设备和监测装置,转动部件的防护不 全,除尘设计不合理,机电保护不足,照明不充足, 通道狭窄,平台未设踢脚板,起吊装置设置不足等, 这些都会影响选煤厂投产后的安全、可靠运行。 2 大型无烟煤选煤厂设计与改造的建议 211 选择高效、简洁、合理的选煤工艺 尽管晋城地区原煤的可选性整体属于易选和中 等可选煤,按传统理论应以跳汰工艺为主,但是, 由于井下地质条件经常发生变化,原煤可选性经常 发生波动,因而采用跳汰工艺不能充分适应煤质变 化,而且分选精度不高,无法保证洗出低灰精煤, 所以,晋城煤业集团各新建及改扩建的选煤厂均采 用重介选煤工艺。考虑到采用大直径有压重介旋流 器会造成块煤破损并产生较多的次生煤泥,从而降 低块精煤产率,减少企业经济效益,增加煤泥水系 统的负担;同时,考虑到块、末煤分选密度不同的 情况,采用分级入选的方法,块煤采用斜轮或浅槽 分选,末煤采用有压两产品重介旋流器分选。此 外,对于入选块煤粒度上限50mm的选煤厂,建 议采用无压两产品旋流器,这样可进一步降低厂房 高度,减少占地空间。 按照传统工艺,矿井毛煤提至地面后,首先要 进行筛分、破碎、手选除杂,使其粒度满足入选要 求,并简单地除去毛煤中的大体积杂物和大矸。此 种工艺存在厂房高度高,工序多,用人多,故障率 高的缺陷,因此推荐采用预先筛分筛上物分级破 碎工艺,以甩掉手选环节,从而简化工艺流程,大 幅降低生产成本和厂房高度。 对于块煤和末煤重介洗选系统,均应设置预先 脱泥环节,以保证后续重介洗选工序的洗选效果。 为简化工艺,可将准备筛分与脱泥筛分合并为一台 筛机完成,即一台筛面设计为入料段的大部分筛面 干法筛分,末端小部分筛面采用湿法筛分。采用水 力旋流器组进行煤泥水水力分级,截留粒度 011mm,采用螺旋分选机或TBS分选粗煤泥,分 选下限011mm;应用先进的高频筛、末煤和煤泥 离心机对产品进行脱水,采用新型快开式压滤机对 细煤泥进行回收。 为实现系统简洁,主要设备均应做到高效化、 大型化、单台化。采用筛宽3m以上的大型香蕉筛 或水平振动筛进行脱泥、脱介和分级;采用大直径 重介旋流器进行末煤分选;采用高效双滚筒磁选机 进行介质回收;采用高效浓缩机进行煤泥水分级回 收;产品采用快速定量装车站进行装车,以在短时 间内完成大煤量的精确定量装车。 在应用先进重介选煤工艺的同时,还要注重建 设速度和可扩展性,因此,在成庄、寺河、赵庄选 煤厂改造和建设过程中,引入了模块选煤技术,主 要钢结构模块拼接安装,主要非标件模块化设计, 整体留有扩展接口,可以通过适当增加洗选模块来 达到提升洗选规模的目的。 212 工艺系统尽可能灵活 由于无烟煤选煤厂其产品可用于化肥、化工、 发电、冶金、民用等多个行业,末原煤通常部分入 选,这就决定了其产品品种相对较多、商品煤需求 品种比例经常变化的实际情况,加之井下原煤生产 也经常波动,因此,洗选系统必须具有很高的灵活 性。晋城煤业集团的几个新建选煤厂都具备了筛末 86 第5期 选 煤 技 术 2008年10月25日 煤全部或部分入选以及全部不选的功能,实现了原 煤、筛选煤筛块或筛末落地后再择机取返的功 能,可在某一品种仓满时,保证另外的品种正常生 产加工。比如,末煤仓满了,筛末煤可切换到落地 系统,送到贮煤场存贮,而块煤仍照常洗选外运。 只有生产工艺灵活,才能充分解决矿井生产和 商品煤外运难以均衡匹配的矛盾,从而最大限度地 保证矿井正常生产,并生产适销对路的产品来满足 市场需要。 213 全过程块煤防碎设计 针对块煤转载破碎严重、限下率超标的问题, 晋城煤业集团与有关单位合作,研制成功了新型模 块化钢结构螺旋溜槽,应用于整个矿井包括地 面选煤厂的各个环节转载点、煤仓 , 同时, 结合应用高位接煤即受料设备与给料设备之间 只有极小的落差,而非以往的高达1m甚至数米的 落差、溜槽内设置积料箱利用煤体进行缓冲、出 料端滞流减速、胶板缓冲等手段,使整个系统的防 碎效果得到了显著提高,同时,也解决了现场转载 过程中噪声高、粉尘大的问题。以寺河矿为例,在 未进行系统防破碎环节改造前,块精煤限下率在 25以上,经过改造后,下降到12左右。 214 煤泥水处理系统必须可靠、有效 鉴于采用分级入选以及筛末煤不一定与块煤同 步入选的原因,无烟煤选煤厂的煤泥水处理系统在 设计或改造中必须充分考虑系统运行的实际情况, 而且,由于入选煤中存在低硫、煤质好、易沉淀的 煤与硫分偏高、煤质差、不易沉淀的煤的相混合的 情况,因此,整个系统须按最差状况进行设计选 型。根据经验,可采用一级浓缩洗末少、入选 煤煤质好时与二级浓缩洗末多、入选煤煤质 差时配合的整体设计方案,并配以高效自动加 药装置,采用先加聚合氯化铝后加聚丙烯酰胺的加 药方式,选用可靠的压滤回收设备,以保证整个系 统的正常运转。 215 保证原料煤供应均衡、稳定 保持原料煤供应均衡、稳定是选煤厂高效平稳 运行的重要前提之一,如果入料波动较大,过载会 导致分选效果恶化或设备停机,供料不足则又会影 响生产效率。因此,应根据现场生产实际,采用设 置缓冲仓、安装定量给煤设备或定量配煤系统等方 式来保证原料煤的均衡供给,这不但可保证系统设 备稳定、可靠地运行,而且也能保证洗选效果和产 品质量。 216 厂房布局应紧凑合理 在传统的设计中,厂房高度和占地都比较大, 设备布置得较为松散,其后果是泵的扬程明显增 大、管路和线缆长度增加、转载设备增多,从而造 成泵的功率显著增大,供配电系统复杂,系统总负 荷明显增加,最终结果是使初期投资明显加大,投 运后现场管理难度加大,维护运行费用增加。因 此,笔者建议在新建或改扩建过程中,一定要在降 低厂房高度、减少占地面积方面下功夫,使整个系 统的煤、水流走向既要合理,又要简短,尽可能地 利用重力实现自流和转载。同时,还要配备便捷的 检修起吊装置。 217 通过配煤及煤质在线监控等手段来确保产品 质量 随着市场经济的不断发展,用户对产品的质 量、品种要求越来越严,单纯靠传统的管理方式, 已不能满足需要,为此,必须注重依靠先进的煤质 在线设备来提高煤质,通过采用灰分在线监测仪、 水分在线监测仪及介质密度实时监测仪等设备来进 行洗选过程中的实时监控。晋城煤业集团各选煤厂 均实现了利用煤质在线监测设备实施筛末煤按灰分 不同自动分品种入仓和介质密度自动调控,而且结 合实施动力配煤工程,确保了产品的质量,提高了 产品产率,有效增强了产品的市场竞争力。 218 细化选煤厂安全设计 在选煤厂设计和改造阶段,一定要考虑建成后 产生的危险和有害因素,采取相应的控制措施,尤 其是硬件方面的投入,细化选煤厂安全设计,从而 确保本质安全。 3 结语 大型无烟煤选煤厂的设计与改造是一项复杂工 程,要完成好这一工作,必须遵循 “ 安全、高效、 可靠 ”的选煤厂设计理念,准确把握入选原煤的 特性及市场定位,结合现场场地空间,确定合理的 平面布局和工艺流程。在设计和改造过程中,还需 在降低系统运行成本、减少初期投资、增强系统灵 活性、减少块煤损失、简化生产工艺、方便操作维 护等方面下功夫,不能简单地照搬、照抄国内外有 关选煤厂设计与改造的经验和流程,而要在细节设 计、人性化设计、提高系统自动化水平和运行效率 等方面不断进行优化改进。 96 第5期 李振涛等浅谈大型无烟煤选煤厂的设计与改造 2008年10月25日