司马矿选煤厂选煤工艺设计与布置创新.pdf

收稿日期 2005 - 11 - 20 作者简介任文芳1972 - ,女,山西忻州人,工程师, 1994年毕业于中国矿业大学煤综合利用系选矿工程专业,现 在煤炭工业太原设计研究院从事选煤厂设计工作。 司马矿选煤厂选煤工艺设计与布置创新 任文芳 煤炭工业太原设计研究院,山西 太原 030001 摘 要司马矿选煤厂是近几年选煤技术飞速发展的环境下设计的全新的采用动筛排矸、无 压三产品重介旋流器、煤泥重介旋流器联合分选工艺的选煤厂。文章详细介绍了司马矿选煤厂工 艺设计的特点及工艺布置方面的创新,以供同行参考。 关键词选煤;重介;钢结构;模块化 中图分类号TD948 文献标识码 B 文章编号 1671 - 0959 2006 0920013203 1 司马矿井与选煤厂概况 潞安矿业集团司马矿为石圪节煤矿的接替井,从2003 年开始设计、施工,年产原煤210Mt。选煤厂入洗原煤主 要为司马矿井3煤, 3煤为中、高灰Ad 26137 、特低 硫 S t 0135 、低挥发分 Vdaf 18158 、低磷P 01024 的瘦煤、贫瘦煤,可以作为炼焦配煤、高炉喷吹 煤、发电用煤和民用煤。同时选煤厂也能洗选一部分来自 长治县及陵川县的贫煤,排矸后作为发电用煤或民用煤。 矿井采煤工艺采用综采一次采全高放顶煤的工艺。为了将 司马矿选煤厂建设成为技术先进、工艺合理、产品灵活多 变的高效选煤厂,设计人员通过对煤质资料的认真分析, 并结合国内外的先进设计理念,在工艺设计和布置等方面 独具匠心,使得司马矿选煤厂拥有许多独到之处。 2 工艺流程设计 211 入洗原煤煤质特点分析 原煤煤质特性是选煤工艺设计的基础。根据业主提供 的原煤煤质资料,分析得出该厂入洗原煤的主要特性 1 入洗原煤3煤灰分特性根据矿井开采工艺以及原 煤赋存情况分析,顶、底板均为泥岩和砂质泥岩,夹矸的 岩性为炭质泥岩,极易混入原煤,造成原煤灰分较高。 2 原煤极易破碎原煤中50mm级块煤含量低,粉、 末煤含量高,煤质较脆,极易破碎。相反的是,在- 015mm粉煤中,01125mm粗煤泥含量高达90。 3 原煤可选性分析在50～015mm原煤中,- 114g/ cm3低密度物和 210g/cm3高密度物含量高,中间密度物 含量低,充显明显的两头高、中间低的分布规律,在原煤 浮沉试验中可以看出原煤的灰分与矸石的灰分较纯。 4 煤泥的可选性好,轻产物含量高,浮沉特性好,结 合粒度分析适合采用重力分选。 5 矸石泥化现象较严重,长时间不出现澄清层,不 易沉降。 212 工艺流程设计 通过对原煤煤质的仔细分析,该矿原煤具有极易破碎、 垮落的顶板中大块矸石多、矸石易泥化、粉、末煤含量高、 煤泥的可选性好等特点,结合目前我国选煤厂设计的成功 经验和国外选煤新技术,设计推荐采用动筛排矸、无压三 产品重介旋流器、煤泥重介旋流器联合分选工艺。 3 工艺设计特点 311 选煤方法符合本矿原煤煤质特性 1 原煤系统采用动筛排矸措施,符合本矿垮落的顶板 会造成块煤中矸石含量增加、灰分高、粒度大、矸石易泥 化的特性。动筛排矸的采用,可以在最短的时间排出这部 分易泥化的矸石,减少其对以后作业及煤泥水系统的影响。 2 设计采用分选效率高、分选效果好、产生次生煤泥 量少的无压入料三产品重介旋流器作为主选工艺,符合司 马矿原煤较脆、易碎、易泥化、粉末煤含量大的特性。 3 粗煤泥采用煤泥重介分选,符合本矿煤泥具有粒度 粗、可选性好的特性。 312 工艺系统简单、高效、经济 原煤不脱泥,直接进入无压入料三产品重介旋流器分 选,使系统环节相对简化。利用大直径无压三产品重介旋 流器和煤泥重介旋流器相结合的方式进行分选,是一种优 势互补的高效联合分选工艺。这种粗细煤泥分别分选、分 别回收的方式,同时降低了分选和脱水两大生产环节的成 本,比较经济合理。 313 先进合理的介质系统 在设计中充分考虑到司马矿选煤厂采用的是选前不脱 泥工艺,非磁性物含量比较多这一客观不利条件,采取了 31 2006年第9期 煤 炭 工 程 设计技术 一系列合理有效的技术措施,为降低介耗提供了必要的基 础条件和保证。这些措施包括 1 采用弧形筛和香蕉筛脱除介质,增加脱介效果。 2 由于分选后物料仍然存在一定的压力,因此,在无 压入料三产品重介旋流器的精煤段设计有接料箱,并通过 管子均匀地沿宽度方向给入到弧形筛入料箱内,提高弧形 筛的脱介效率。 3 精煤弧形筛下合介量约为精煤合格介质量的 70～80 ,而且余压较大,这么大的量通过精煤弧形筛 下溜槽直接进入分流箱,势必会使进入分流箱的介质根本 来不及通过,就从精煤弧形筛下溜槽上部和分流箱外溢。 因此,在设计时将精煤弧形筛下合介一部分直接进入合格 介质输送桶内,另一部分进入分流箱进行分流,这样保证 了精煤合格介质输送通畅、介质不存在外溢问题。 4 增大精煤脱介筛稀介段筛孔到1mm,减少脱介筛筛 上物料带走的介质量,增加脱介效果。 5 脱介筛稀介段设置3道喷水管,每道喷水管设有单 独阀门,有利于单独调节和控制喷水量。由泵直接提供高 压水,喷水压力可达0125MPa,减少筛上物料的带介量。 6 精煤离心机的离心液收集后由泵至精煤磁选机进行 再一次的回收。 7 选用进口高效磁选机回收介质,其磁选效率高,可 有效地减少介耗。 8 严格控制磁选机的入料量并保证合理的入料浓度, 以便使磁选机的工况和磁选效率保持在最佳状态。 介质添加系统与生产系统统一考虑,在介质库设置了 一个浓介桶,浓介桶配备2台泵,分别用泵送至2套洗选 系统中的合介桶里。实践证明,这种添加方式快捷、稳定、 介质损失量小,为全厂降低介耗提供一定程度的保证,同 时也大大降低了生产工人的劳动强度。 通过采取这一系列有效措施,保证了整个选煤厂的介 耗控制在2kg/t左右。 4 工艺布置特点 411 地面工艺布置紧凑合理 总平面布置充分利用了矿井的生产设施。司马矿选煤 厂既生产炼焦配煤,又生产动力煤;洗选产品既可经铁路 装车外运,又可用汽车地销,因此造成产品结构多样、地 面生产系统复杂。大倾角皮带的应用,巧妙地解决了司马 矿地面狭小、产品多样化带来的布置困难的问题。整个工 业场地紧凑、合理、转载环节少。地面工艺布置图详图1。 图1 地面工艺布置图 412 主厂房布置新颖、美观 主厂房可以说是整个选煤厂的 “ 灵魂 ”工程。因此, 在设计中力求将之成为整个厂区的亮点。 在主厂房的工艺布置方面,既没有简单地套用国外钢 结构模块式选煤厂,也没有重复钢筋混凝土的老路。而是 在充分调研、多方论证、一次次优化后,结合司马矿选煤 厂的选煤工艺最终确定,主厂房布置图见图2。 图2 主厂房布置图 下转第75页 41 设计技术 煤 炭 工 程 2006年第9期 推算当工作面推进到85～90m时,该测点温度应趋于正常。 4号测点温度变化开始于7月23日,此时工作面推进了 1716m,该测点温度达到52℃,随着工作面的推进,该测 点温度逐渐下降, 8月16日以后,即工作面推进5616m之 后,该测点温度趋于正常。5号测点温度变化也开始于7月 23日,此时工作面推进了1716m, 7月23日,该测点温度 达到35℃, 7月29日,工作面推进2816m时,该测点温度 达到最高的4313℃,随着工作面的推进,该测点温度上下 反复, 8月16日以后,即工作面推进5616m之后,该测点 温度基本趋于正常。 312 停采线附近温度变化分析 停采线附近测点的温度变化规律分析如下 1 采空区封闭之后,由于停采线附近存有大量的浮 煤,采空区内的温度在各点均有不同程度的上升,但是各 曲线的变化幅度有较大的差别, 3、4号测点的温度一直比 较稳定、变化较小, 3号测点的最高温度为25138℃, 4号 测点的最高温度为24128℃, 70d后,两个测点温度保持稳 定; 2号测点在70d内温度变化不大,但在77d时出现了一 个29189℃ 的温度最高点。 2 1号测点在前40多天的时间内温度变化范围不大, 但在40d之后温度出现较大幅度的上升,最高温度达到 2917℃,直至观测结束, 1号测点温度依然保持在2714℃ 左右。同时在井下观测过程中发现进风侧密闭出现水珠, 可以认为进风侧密闭内有煤炭自燃现象。产生自燃的原因 初步分析认为是由于在进风密闭下方安设了风门,加大了 风阻,由于11煤层属于软煤层,煤柱中存在大量的裂隙, 安设风门之后,通风阻力加大,漏风风流通过煤层中的裂 隙,进入密闭内侧采空区,引起进风侧密闭内煤层自燃。 但由于1号测点距离密闭距离有20m左右,其温度变化一 直在26～28℃ 左右变化。 分析4个测点的温度变化,可以得出以下结论停采 线附近的温度基本上是呈现先上升,然后下降,最后趋于 稳定的变化规律。根据本次观测结果,可以认为90d后停 采线附近温度保持稳定。由于进风密闭周围有漏风存在, 引起密闭内侧煤层自燃, 1号测点温度一直比较高;因此, 控制采空区不发火的关键因素是采取有效措施,防止和减 少采空区漏风。 4 结 论 根据整个观测期间采空区的温度变化,结合1019工作 面的具体开采条件,可以得出以下结论 1 工作面后方0～13m左右属于采空区的散热带;工 作面后方13～90m左右的范围属于采空区的自燃带,即该 带的宽度在70～80m之间;工作面后方90m以外,属于窒 息带。 2 停采线附近采空区内的温度基本上是呈现先上升, 然后下降,最后趋于稳定的变化规律。根据本次观测结果, 可以认为90d后停采线附近温度保持稳定。 参考文献 [1] 袁树杰.用火灾指标及热电偶测温法分析采空区煤炭自燃 [J ].煤矿安全, 2001, 5. [2] 张国枢,戴广龙.煤炭自燃理论与防治实践[M ].北京 煤炭工业出版社, 2002. [3] 蒋曙光,张人伟,陈开岩.监测温度和气体确定采空区自燃 “ 三带 ”的研究[J ].中国矿业大学学报, 1998, 1. 责任编辑 程玉岭 上接第14页 主厂房长6112m,宽2215m,采用全钢混合结构布置, 内部设备采用模块化 “ 岛 ”布置概念,特点如下 1 采用局部钢框架与门式钢排架相结合的形式。即 根据工艺要求,考虑到无压入料三产品重介旋流器来料点较 高的特点,入料部分采用钢框架的结构形式,而其它部分布 置采用门式钢排架,各个分选环节充显 “ 孤岛 ”的形状,而 且岛与岛既是独立的、又是有机连接的模块式钢结构。 2 厂房上方设20t桥吊,对设备的整体安装、检修及 整体更换都极为方便。在厂房中间三产品重介旋流器入料 部分,因无法设置桥吊,故设置提升孔和提升场地,这样 使得中间部分的设备也能够方便的安装、检修、更换。 3 在满足工艺要求的前提下,工艺管道布置整齐、短 捷、拐弯少;电缆走向合理、整齐、美观;各模块支架轻 巧且稳固,尤其是筛子、离心机模块,振动很小,明显优 于国外引进的第一代模块化选煤厂的结构。 4 利用钢结构跨度小、梁小的特点,同时又最大限度 地减少物料转载、分配环节,使得整座厂房高度降低,体 积缩小,物料运行距离短,厂房内几乎没有大的溜槽,节 约了钢材。 5 厂房内每层平面均采用全钢网格板做楼板,增加了 透明度。在一层平面上,跑、冒、滴、漏及扫地水等没有 象以往设计地沟来收集,而是设计一定的坡度,使煤泥水 和介质分别汇集到集中水池和废介池内。因此,一层楼板 上几乎不存在一点积水,地面干净整洁。 6 主厂房外围护采用双层保温压型彩板覆盖,在彩板 四周分别设置采光带,为了便于玻璃的清洁及厂房内空气 的流通,设有开窗器。整个厂房宽敞、明亮,具有现代化 工业建筑气息。 5 结 论 司马矿选煤厂的设计是在目前国内大型选煤厂设计向 重介工艺、模块化布置流行的趋势下完成的,在吸取大量 流行元素的前提下,在设计和布置方面进行了大胆的创新, 拥有自己的独特之处。司马矿选煤厂目前已经投产,各行 指标都达到了设计要求,当然从设计的角度同样有许多值 得总结的地方,以便更好的完善。责任编辑 李振涛 57 2006年第9期 煤 炭 工 程 研究探讨