安家岭矿选煤厂介质回收工艺设计特点

摘要　浅谈选煤厂技改设计中做好矿区洗选加工规划、选煤工艺设计、高硫煤处理及选煤厂设备控制自动化水平问题的看法和意见。
关键词　选煤厂　技改设计

　　选煤厂在我国煤炭行业中，一直是煤矿企业的主要利润来源。随着改革的深入，一方面促进了煤炭洗选加工的发展；另一方面也对现有煤炭洗选加工带来了新的问题，即在市场经济的激烈竞争中，如何适应市场的变化，使本企业占有一席之地。下面，笔者就选煤厂技术改造工程设计中的一些问题谈一点意见。

1　做好矿区煤炭洗选加工全面规划和综合技术经济研究工作
　　在以往设计中，对建设新矿区或建设具有发展规模的老矿区，首先都必须进行矿井和选煤厂的总体规划，目的是合理利用矿区的煤炭资源，明确选煤厂产品的用途和用户，确定建设选煤厂的厂址、厂型及建设顺序等内容，以作为选煤厂建设计划和编制计划任务书的依据。
　　随着时间和市场的变化，一些老矿区的煤炭洗选工艺已适应不了市场变化，发生了产品不对路、滞销，使企业经济效益明显下降等预料不到的诸多问题。据此，不论从当前市场现状还是从长远发展规划来讲，一些新老矿区必须要对现有煤炭洗选加工进行综合技术经济方面的分析研究工作，因为它已关系到矿区或矿井的生存与发展。
1.1　原矿区规划中未设置选煤厂的矿井，从煤质及用户对产品数质量指标要求，结合矿井的发展需求，应补建产品适销对路的选煤厂。
1.2　既有选煤厂应对现有产品状况进行市场调查和探索市场发展趋势，摸清本企业的产品能否满足用户要求，市场竞争力地位及发展前景如何，从中确定本企业产品在国内外市场的战略目标。使其能在获得较高经济效益的基础上以求生存和稳步发展。
1.3　根据煤源煤质情况，结合产品的用户要求进行优化产品结构工作，在选煤工艺系统及设备装备等方面能否满足要求？如达不到要求则应进行选煤厂技术改造。
1.4　在技术改造工程设计中，从煤泥水处理到选后副产品处理的工艺、装备水平等必须贯彻执行《环保法》、《大气污染法》以及劳动安全、卫生、节能等方面的要求。
1.5　在进行选煤厂技术改造工程的同时，应对选煤厂的副产品等低热值燃料进行综合利用，如有条件也可规划建设小型的低热值燃料电厂和煤泥电厂。
1.6　不管是选煤厂的技术改造工程或建小型低热值燃料电厂或建煤泥电厂都需要投入大量建设资金。资金来源一方面是从银行贷款，另一方面从企业的维检费、科研经费及生产发展基金等挤出部分资金。总之，当前资金来源是相当困难和紧缺。这就是目前技术改造和技术发展规划间的矛盾。因此，规划设计应面对现实，一是有多少资金办多少事；一是仍要从技术发展出发，进行全面规划和综合技术经济研究，工程可以分期分批实施，原则上应是技术关键，经济效益大的技术改造工程先行。

2　技术改造中选煤工艺设计的几个问题
　　选煤工艺在技改设计中必须依靠科技成果，总结和吸收国内外先进技术，采用行之有效的新工艺、新设备来提高工艺和设备的装备水平，适应市场需求，提供各种对路、质量好及经济效益好的煤炭产品。在当前市场对产品要求变化大的情况下，在选煤工艺设计中的几个问题分述如下：
2.1　炼焦煤选煤厂工艺的技改问题，由于原煤全部入选，入选下限到0mm，且产品品种和质量要求单一，如发生市场对产品质量要求指标变化时，选煤厂的原煤及产品处理系统变化不大，且改造简单，而分选和产品脱水部分变化较大，其中主要是重选部分，对重介选煤厂来讲，如市场要求产品质量指标变化时，仅需改变分选密度就能满足要求，故重介选适应性强而跳汰选则难度较大，如原煤性质及产品质量变化时，跳汰法有时则难以适应，这时就需要改变跳汰工艺或增加重介工艺等的补套工程。在改造工程设计中尽可能地改造或更新原有设备，设备配置时应充分利用原有设施和厂房空间，实在不可能时，才考虑在原有的基础上扩建。
2.2　目前，由于炼焦煤市场饱和，且市场需求量已趋稳定；而动力煤的需求量则越来越大（如电厂等），质量要求也越来越高，故新增动力煤选煤厂已提到议事日程，甚至某些矿区的炼焦煤选煤厂也要求改变入选动力煤的可能。近十年来，对动力煤选煤厂的新增设计或技改设计的选煤工艺考虑的设计原则，一般仍以选块煤为主。但近期有提出为满足用户产品高质量要求，应考虑原煤全部入选。
2.2.1　动力煤入选粒度的下限和上限
　　动力煤入选粒度下限通常为25、13、10mm或6mm，对特殊用途要求的入选粒度下限视煤种与用户对产品用途要求而定。
　　对冶金高炉喷吹用的无烟煤、出口煤及某些用户要求产品质量高（城市环保要求）的煤，当块煤入选达不到要求时，可考虑入选下限到0.5mm或0mm。
　　生产水煤浆的选煤厂由于制浆要求，考虑煤泥浮选，故入选下限可到0mm。
　　动力煤电厂燃煤量较大，选煤厂设计中为了减少煤泥水处理方面的投资，以选块煤为主，其分选粒度下限到何级别？必须将筛下末煤及脱水后煤泥掺入块精煤中作为混煤为设计原则，其下限（25、13、10或6mm）视煤质资料计算优化产品结构和经济效益而定。
2.2.2　动力煤选后产品按对路销售，块煤主要是供气化用煤或城市特殊民用燃料，末煤供电厂或民用燃料，在选煤工艺设计中要考虑在今后生产中末煤要提高产品质量且价格合适、经济效益好；设计中应考虑有末煤入选的可能及厂房布置有扩建的余地。
2.2.3　选煤方法的选择，宜采用跳汰法、重介法或动筛跳汰机排矸法。至于严寒缺水地区煤质条件适合且块煤中含矸量大时，可采用动筛跳汰机排矸法；目前，生产入选下限为25mm，上限为300mm，适用于对煤质无过高要求的产品，主要用于排除矸石，单位处理能力大，节能节水；关于采用风选法时，风力摇床及复合式干法分选机生产中较符合实际，稍可靠些，适合于易选、中等可选性煤，原煤外在水分小于7％及9％，高密度分选较低密度分选好，矸石混入精煤少。可考虑在小型选煤厂使用，大、中型选煤厂采用需慎重。
2.2.4　煤泥水处理及煤泥回收问题
　　根据国家制定的《环保法》，对煤泥水处理及煤泥回收应慎重对待，意见是煤泥水仍应二段浓缩及二段煤泥脱水，即粗细煤泥分别浓缩及脱水，其中主要是细煤泥脱水问题，目前设计及生产中采用较多的是压滤机，它是选煤厂煤泥水处理方面达到环保要求的重要 手段。但这部分细煤泥水分高达22%～23％，由于粒度细，水分高，滤饼难以均匀掺入末煤，给电厂也不受欢迎。设计中一是单独处理堆放场外，凉干后再混入未选末煤中，一种是滤饼设置破碎装置，将破碎后的煤泥均匀地掺入末煤中，后者是主要方法之一。一些象选出口煤等的选煤厂，入选下限到0.5mm或0mm，这部分煤泥量大，脱水在有条件下可采用加压过滤机，VPA压滤机等，使其水分降到18％以下，可混入洗混中当作动力燃料用。
2.2.5　动力煤选煤厂筛分车间配置问题
　　动力煤的选前筛分效率受原煤粒度、外在水分等因素影响。尤其是矿井采煤方法改变，对原煤粒度影响较大；另外井下洒水喷雾对原煤水分有影响。过去,筛分车间配置设计中有二种方式：一是单独配置，在准备车间到装车仓、主厂房之间；一是配置在主厂房上部，根据原煤性质的变化及市场对产品质量要求而定，但前者配置方式其系统具有灵活性，当原煤水分不大且筛后末煤产品质量能满足用户要求时，则末煤不入选可直接外运装车，反之亦可去主厂房入选。

3　关于高硫煤的脱硫处理问题
　　随着煤炭开采程度加大，一些矿区的浅部低硫煤开采量逐渐减少，深部高硫煤开采量逐渐增多；因此，在选煤厂技改工程设计中，某些矿区和选煤厂大都提出高硫煤的入选和降低煤中硫分问题。同时由于国家《大气污染防止法》的制订，人们对保护环境的呼声越来越高，尤其是煤炭占我国一次能源消费结构的75％，使用它而造成的环境问题已引起人们的普遍关注。由此看出，洁净煤的使用是今后发展的必然趋势，也是关系到煤炭工业可持续发展的重大问题。在这种形势下，对待高硫煤的脱硫处理应引起高度重视，从国家到煤炭行业都应作为一个重大课题进行研究，其具体意见：
3.1　着手进行高硫煤矿区或矿井的脱硫可行性研究。首先应对硫分赋存特性及硫的形态进行分析，对煤中的脱硫进行可选性试验。
3.2　根据脱硫可选性试验结果，采用行之有效可靠的选煤方法脱除无机硫（硫铁矿），制定脱硫工艺及其选后脱硫效果，并提出多种方案选择，同时提出硫铁矿硫的回收及进一步综合利用的途径。
3.3　对有机硫的脱除，目前据有关这方面资料登载，只能用化学、生物的方法来脱除，该技术尚在试验室研究中，距工业应用尚远。由于该问题未曾解决，某些矿区或矿井赋存的高硫煤暂不开发，老矿区则就面临停产关闭的危险。根据目前技术现状：
3.3.1　采取配煤技术，凡是有条件的矿区，用户可将高低硫煤相配，使其配合后混煤硫分达到用户要求的产品质量指标。其方法为：矿井可采取高低硫煤层、矿区可采取高低硫煤矿井或者高低硫煤矿区之间来配煤。
3.3.2　呼吁国家有关部门加大科技投入，作为洁净煤的重要任务来突破，列入国家重点攻关项目，从人力、物力和财力予以保证，由高教和科研部门联合来承担该攻关项目。

4　选煤厂控制及自动化水平
　　新设计的选煤厂或技改工程设计的选煤厂，采用设备控制及自动化基本条件，首先在设计中都必须采用先进的及运转可靠的选煤工艺及设备，否则，所谓高度自动化、高效现代化的选煤厂是一句空话；尤其是技术改造工程的选煤厂，为了提高机械化、自动化水平，保证生产合格的产品满足用户要求，就必须对一些选煤工艺及其主要设备在生产运转中存在的问题要分析研究透彻、找出原因提出技改措施，使其改进工艺及改造或更换新设备，只有这样才能达到技改目的和选煤厂自动化控制的要求。
　　为了提高选煤厂的管理水平、自动化水平和生产效率，对新设计的选煤厂来说是问题不大，设计较易些。但具体到技术改造的选煤厂，由于运转时间长，原设计的控制装置及元、器件大都已落后不能适用，或原设计不完善，以及个别选煤厂原设计未设该套装置等，因此，必须要进行补套设计，修改设计或更换装置及元、器件。
　　在选煤厂集控及自动化工程项目内，包括监测监控系统（在工艺系统的设备集中控制、重介选煤的密度自动控制、浮选工艺参数自动调节及控制、配煤自动化等）、计算机信息管理系统（如选后产品结构优化、选煤技术管理、生产统计、运销、设备物资供应、人事工资、文档、查询及图像传送等）、工业电视及调度通讯指挥系统等项目。这些项目在选煤厂技改工程设计中，可结合选煤厂资金、管理技术水平等不同情况考虑是设或不设，其中可只设生产控制部分，或只设计算机管理系统中某一部分，或不设工业电视等。总之，要结合某一选煤厂的不同工艺系统和设备，不同的技术管理水平要求及资金筹备等实际情况考虑设置。

作者简介　纪金连，现为选煤设计研究院副总工程师、教授级高工，中国工程设计大师。1954年毕业于淮南煤专选煤专业。45年来一直从事选煤厂设计工作，主持并参加50多项选煤厂设计和有关设计科研项目，其中两项获国家优秀设计奖，曾发表《中国大型选煤厂设计》、《选煤厂设计的回顾与展望》等论文10余篇。
作者单位：平顶山选煤设计研究院　河南省　467002