平朔安家岭煤矿特大型高效选煤厂设计特点.pdf

收稿日期 2003 - 12 - 25 作者简介陶能进1966 - ,男,高级工程师,现任中煤国际工程集团北京华宇工程有限公司选煤工程二所主任工 程师。 平朔安家岭煤矿特大型高效选煤厂设计特点 陶能进,牛宏宇,石新红,田彦生 中煤国际工程集团 北京华宇工程有限公司,河南 平顶山 467003 摘 要文章系统地介绍了我国首次自行设计的特大型高效选煤厂 安家岭露天煤矿选 煤厂先进、可靠、灵活、实用的特点及设计中的许多重大技术创新。安家岭选煤厂的顺利建成 与投入运行树立了我国选煤设计与建设史上的光辉里程碑。 关键词高效选煤厂;重介洗选;技术创新 中图分类号 TD928 文献标识码 B 文章编号 1671 - 095920040620025203 1 概 述 平朔煤炭工业公司安家岭露天煤矿选煤厂是国家 “九 五”期间煤炭工业重点建设项目,年处理原煤15100Mt , 是我国自行设计、施工、管理的国内规模最大的高效、现 代化选煤厂。 针对安家岭选煤厂原料煤的煤质特征,结合露天开采 的煤质特点以及市场的需求,设计了出口煤选煤系统和内 销煤排矸系统。出口煤选煤系统采用分级重介主再选工艺, 150～13mm块煤采用重介浅槽分选机主再选, 13～ 0115mm末煤采用重介旋流器主再选;内销煤排矸系统采 用分级重介排矸工艺, 150～13mm块煤采用重介浅槽分选 机排矸, 13～015mm采用末煤重介旋流器排矸。产品结构 为精煤 Ad ≤14 , St1d≤1 , Mt≤815 , Qgr1v1d ≥28147MJ/ kg ,主供出口 , 洗混煤Ad 37 、Qnet , ar ≥16184MJ/ kg ,供国内电厂 , 混煤Ad 6715 ,弃至露 天矿排土场。 安家岭选煤厂是我国首次自行设计的特大型高效选煤 厂,该项目在设计中,充分吸收我国现有选煤厂设计实践 经验,并结合国内外选煤技术的新成果,敢于创新,充分 体现了先进、可靠、灵活、实用的特点。是国内外先进技 术及工艺融合的代表作。 2 设计特点及重大技术创新 211 先进性 21111 先进工艺 自行设计年处理原煤15100Mt的选煤厂为国内首次, 因此采用先进的工艺,对保证选煤厂的正常生产尤为重要。 为此,在多次认真分析煤质和市场基础上,选煤厂设置了 出口煤洗选系统和内销煤洗煤系统。并结合露天开采块煤 量大的煤质特点,采用了分级重介洗选工艺,一方面充分 利用块煤系统处理能力大、介耗低、生产成本低的优点, 另一方面减少了块煤的过粉碎,减轻了煤泥水系统的压力, 对保证煤泥的有效回收意义重大。 出口煤选煤系统采用分级重介主再选工艺,这样既可 以利用主选保证精煤的质量,又可以利用再选保证排纯矸, 分选精度高。内销煤排矸系统采用块末煤分级重介排矸, 分选精度高,系统简单,与选煤系统的选煤方法一致,便 于管理。选煤方法和工艺流程先进合理,系统完善灵活, 对煤质及产品质量变化的适应性强,产品质量稳定,最大 限度地回收了精煤、混煤产品,保证了企业的经济效益。 21112 先进设备 为了满足现代企业高科技、高效率、高效益的要求, 关键设备均采用国外先进设备。如浅槽分选机、重介旋流 器等。有些设备核心部分、关键部分、技术含量高的部分 引进国外的先进技术,其余部分国产,这样既保证设备的 先进性、可靠性,又可以节省投资。如装车站、浓缩机、 脱介筛、给料机等;有些国产设备达到国际先进水平的就 采用国产设备,如渣浆泵等。 21113 新材料 洗选系统的生产管道、运输系统的非标板材包括内 衬分别采用国内最先进的耐磨钢管、耐磨钢板等耐磨材 料,寿命长,维修量小;厂房围护材料采用双层保温彩板, 美观实用。 21114 新技术 特大型选煤厂的设计对选煤厂设计人员是一个极大的 挑战。由于洗选能力的加大,与工艺配套的相关技术,包 括各种建构筑物设计、供配电设计、控制设计及其它辅助 生产设施等的设计就成为广大设计人员中的又一难点,为 此大胆地采用新技术,对提升我国选煤厂的设计水平,保 证选煤厂的正常生产十分重要。 52 2004年第6期 煤 炭 工 程 设计技术 2111411 土建结构 作为选煤厂的“脊梁”,科学、合理、美观、经济的进 行结构设计一直是结构设计工程师的追求。 “傻、大、笨” 也一直是许多人送给煤炭工程的雅号。为此,在设计中, 我们科学的计算,大胆的创新,做出了突破性的贡献。 1 主厂房通过全方位的合理优化,和同类型选煤厂相 比避免了“肥梁胖柱”,又不产生共振,节约了材料,降低 了造价,缩短了工期。 2 半地下式槽仓精煤仓采用中间圆筒、两端框架加 方筒的支承形式,受力明确,支承可靠,避免了加筋土沉 降和仓侧压对主体结构的影响,装满系数大,并设置了独 特的地下水防排水工程。 3 煤泥浓缩机采用大直径装配式预应力浓缩池,受力 好,造价低,施工速度快,抗渗性能好。该浓缩池为国内 煤炭系统落地式最大的装配式预应力浓缩池。 4 储煤场返煤地道根据不同位置受力大小的不同顶板 厚薄合理,受力好,投资省。 5 百米大跨度带式输送机拱桥填补了选煤厂栈桥空 白,既安全,又省钱,更美观。 6 带式输送机栈桥与铁路路基下交叉采用顶进式涵 洞,既方便施工,又避免了对铁路行车的影响。 7 介质库采用轻钢结构厂房,新颖、美观。 8 57m大跨度无下弦钢桁架在国内选煤厂首次采用。 9 新颖的围护建筑物采用蓝、白、红三色彩板围 护,靓丽、整洁、美观。 10 钢支承加斜位绳的管桥结构,简单、美观、实用。 2111412 自动控制 选煤厂的控制系统一般包括集控系统、调度监控系统 和管理监控系统。先进的控制系统是选煤厂正常高效生产 的保证,因此在设计中①首次大规模应用Plantscape控 制系统;② 采用分级分布式,主分站结合;③集中控制、 过程控制、信息控制三控一体。这种控制系统,设备先进、 系统完善、自动化水平高。同时还能完成自动化项目的调 控,如重介悬浮液密度的自动调控、入选原煤量的自动控 制、按硫分要求的配煤自动控制等。这些都为选煤厂的现 化化管理创造了优越的条件,取得了良好的效果。 2111413 供配电 考虑到选煤厂负荷大、生产密集等特点,在供配电设 计中,供配电系统采用35kV深入负荷中心,向车间室外 组合变电站直接供电方式,该供电系统供电容量大,系统 可靠,环节简单,投资省。 2111414 其 它 在其它生产环节的设计中,为了保证系统的高效运转, 也创新性的采用了许多有利于生产的措施。包括 1 储煤场、产品仓地道采用通风、除尘、采暖综合 技术。 2 产品仓下采用给料机煤水自动分离技术。 3 胶带清扫技术采用消化国外先进方式的二段胶带清 扫器。 4 冬季采暖采用水暖、电暖、设备局部取暖相结合的 新型采暖方式。 5 万吨列车配煤装车技术,铁路站场采用双环线,装 车采用两套快速定量装车系统,装车过程中还可根据用户 的要求将不同的产品进行配煤装车。 6 自动取样技术,在精煤、混煤产品及装车带式输送 机上均设有先进的自动取样系统。 7 串介分流技术,考虑主选系统不可避免地要将部分 介质带到再洗系统,设计中再选分流部分返回主选系统, 以保证各系统的介质平衡。 212 可靠性 随着选煤厂生产能力的不断扩大,对系统各方面的要 求也在由量变到质变,特大型选煤厂可靠性尤为重要。 1 设备的可靠性。主要洗选设备,都选用当今世界上最 先进的设备,确保了选煤厂超大规模系统的连续正常运行。 2 工艺系统的可靠性。采用分级重介主再选工艺,先 进可靠,分选精度高,对煤质及产品质量变化的适应性强; 同时为了成功地实现各工艺环节对特大型选煤厂处理能力 的适应性,洗选工艺系统采用单元式布置,各单元之间相 互独立,增加了系统的可靠性,方便了管理。 3 控制的可靠性。控制系统按三个层次和两级网络由 集控系统、调度监控系统及管理监控系统组成的管控合一 系统。实时化,实现以最大经济效益为目的的集约型生产 方式。 4 系统运转的可靠性。为了保证系统的顺利运转。在 设计中,非标设备如带式输送机采用国外的注油托辊,减 速器采用国外的减速器或软起动装置,溜槽根据输送物料 的不同分别采用耐磨钢板、内衬耐磨钢板、内衬铸石或耐 磨磁砖等,洗选系统的生产管道及阀门分别采用耐磨钢管 及耐磨阀门,以确保系统的可靠连续运行。 213 灵活性 为了满足市场的需求和生产的需要,生产适应市场变 化的产品及方便的组织生产,洗选工艺和地面工艺系统设 计中极大程度地贯穿了“灵活”的原则。 1 灵活的三级配煤系统可保证出口精煤的最大产率和 生产适销对路的产品。 2 灵活的末煤分选切换系统,可使末煤直接作为产 品,降低生产成本,减少系统的煤泥量。 3 灵活的双环线装车系统,可实现任一环线的自动快 速装车。 214 实用性 选煤厂设计除了要先进、可靠、灵活外,实用也特别重 要。华而不实是设计之大忌。因此在此项目设计中,我们特 别注重采用技术的实用性。具体体现在 下转第37页 62 设计技术 煤 炭 工 程 2004年第6期 面和加配钢筋两者兼备的加固方法,即在加大截面的同时, 适当配置构造钢筋。为了保证配筋的正常工作,需按钢筋 的间距和保护层等构造要求适当增大截面尺寸。加固中应 将新旧钢筋加以焊接,做好新旧混凝土的结合。 加固柱受力钢筋直径采用14ф25mm ,与原构件的受力 钢筋 8 ф25 8ф 22 间的净距不应小于20mm ,并应采用短 筋焊接的连接方式;柱的纵向加固受力钢筋的下端应伸入 基础并满足锚固要求,上端应穿过梁与上柱脚连接。在受 力钢筋施焊前采取了搭设脚手架的支承措施,并采取逐根 分区分段分层间断进行焊接,以减少原受力钢筋的热变形, 使原结构的承载力不致遭受较大影响。 箍筋采用 8mm封闭箍筋与原有箍筋直径、间距相同。 根据混凝土结构设计规范GBJ10 - 89、 建筑抗震设计 规范GBJ11 - 89 ,本工程按7烈度抗震设防对箍筋的构 造进行设置,见图4。 图4 框架柱加固图 加大截面加固法的混凝土采用普通的细石混凝土,厚 度为75mm ,强度等级为C25 ,高于原混凝土C20。石子宜 用坚硬耐久的碎石,最大粒径不宜大于20mm ,砂、石含 泥量需满足规范要求。施工加固梁或柱时,为了加强新旧 混凝土的结合,应将梁、柱的棱角敲掉,构件表面凿毛, 打成麻坑或沟槽,沟槽深度不小于5mm ,间距不大于箍筋 的间距或200mm ,并清理原构件混凝土存在的缺陷至密实 部位;同时应除去浮渣、尘土,将原有混凝土表面冲洗干 净;浇注混凝土前,原混凝土表面应以水泥浆等界面剂进 行处理。 加大截面加固法施工不如整浇混凝土构件方便,必须 采取措施,保证浇筑和振捣的质量达到混凝土密实度要求。 加强养护,养护期为14d。其它部分应符合钢筋混凝土 工程施工及验收规范的要求。 1999年4月拆除了7 沉降观测点,对 ⑩轴 Ξ轴框架 柱进行加固处理, 1999年8月21日恢复7 沉降观测点。 加固处理后经四年多的现场观察和沉降观测,结构的裂缝 没有继续发展,亦未发现新的裂缝;沉降值和沉降差观测 结果数值符合稳定性要求,满足了矿井生产的安全使用。 证明该结构裂缝的原因分析正确,处理措施及时得当。 4 教训和建议 1 设计单位应对人工冻融土的地基承载能力做进一步 研究;在生命线工程的结构设计选型上应慎重,基础形式 可以选用柱下条形基础或筏形基础,可采用换土法和高压 旋喷水泥桩来提高地基的承载能力;加强上部结构的刚度 和整体性;目前的防腐技术可使轻钢结构安全使用30～50 年,根据矿井服务年限可采用轻钢结构;由于副井井口房 总体荷载不大,可以采用在锁口上设置挑梁来承受井口房 的荷载;结构高低差或荷载差异较大处尽可能设置沉降缝, 使之严格分离等方案处置。 2 施工单位要加强企业内部质量管理,认真按规范规 程、设计图纸和施工组织设计施工。 3 这次事故发现的五项施工原因在施工监理期间没有 发现和排除,说明建设单位、监理单位工作有疏漏。应认 真落实建筑市场的“四制”建设项目法人制、建设工程招 标投标制、建设工程监理制和建设工程合同制。认真落实 职责,协调工作,杜绝管而不严、不负责的管理作风,把 矿井建设工程质量提高到一个新水平。 责任编辑 马光辉 上接第26页 1 合理设置变频器泵不采用变频调速,而采用皮带轮 联接;但配煤给料机采用变频调速,既实用又节约了投资。 2 大功率带式输送机采用CST软起动,降低电网冲 击荷载,延长带式输送机使用寿命。 3 车间布置合理,便于操作,方便检修。 4 设备型号尽可能统一,减少备品备件。 5 本务机装车,减少作业时间,并方便管理。 3 选煤厂现状及远景目标 选煤厂在试生产阶段,选煤系统和排矸系统的小时生 产能力都迅速达到并超过了设计的生产能力, 2002年安家 岭选煤厂根据铁路运力指标 6 100Mt ,生 产 商 品 煤 6164Mt。2003年安家岭选煤厂铁路运力指标为9150Mt/ a , 选煤 厂 生 产 目 标 为 生 产 商 品 煤 超 过10100Mt ,达 到 11100Mt。2004年 安 家 岭 选 煤 厂 已 计 划 生 产 商 品 煤 16100～18100Mt ,全面超过设计的生产能力,并计划到 2005年实现年处理原煤25100～27100Mt ,生产商品煤超 过20100Mt。安家岭选煤厂的顺利建成与投入运行树立了 我国选煤设计与建设史上的光辉里程碑。 责任编辑 李振涛 73 2004年第6期 煤 炭 工 程 施工技术