选煤厂分选工艺改造及效益评估

2022-08-08王建伟

机械管理开发 2022年7期

王建伟

（山西焦煤集团有限责任公司屯兰矿，山西古交 030200）

引言

随着国民经济的增长，煤炭作为其发展的主要动力，在未来很长一段时间内将仍然占据我国能源结构的主导地位。随着综采设备自动化、智能化水平的提升，以及采煤工艺的不断改进，进入选煤厂中原煤的在3～0.3 mm 粒度占比越来越大。同时，在当前煤炭资源清洁化利用的号召越来越强烈，对原煤分选效果提出了更高的要求[1]。目前，选煤厂针对3～0.3 mm粒度原煤的分选，采用弧形筛+离心机等设备完成回收工艺，其在实际分选中存在脱水效率低、分选效果差且设备维修、管理等成本增加的问题。本文将针对上述等一系列问题对其分选工艺进行改造，并对改造后的效益进行评估。

1 选煤厂分选工艺现状分析

本文所研究选煤厂的设计规模为300 万t/年，而且主要分选的原煤为1/3 焦煤，其主要任务为对周边矿区原煤进行分选，分选后的主要产品为炼焦煤，分选后的副产品可供发电厂使用。本选煤厂洗选的主要设备为三产品重介质旋流器，并在此基础上配置煤泥浮选和煤泥水两段凝缩工艺，进而实现了对原煤中精煤、中煤及煤矸石的分类，而后上述三类产品分别进入各自相对应的弧形筛并经过离心机的脱水作用后得到最终的产品[2]。选煤厂当前的洗选工艺流程如图1 所示。

结合实践生产经验和图1 中分选工艺流程的分析结果，该选煤厂当前分选工艺在实际应用中存在如下问题：

图1 选煤厂现阶段分选工艺流程图

1）鉴于选煤厂分选原煤的种类较多且对应的分选密度不同，为了保证最终精煤产品的质量，在实际分选过程中采用了低密度分选。该工艺的应用导致粗中煤泥中夹带了大量的精煤，造成资源浪费的同时也影响了选煤厂的经济效益。

2）针对该分选中的粗中煤泥的分选流程采用弧形筛+离心机相结合的方式，该种方式在实际应用中存在脱水效率低、维护成本高及能耗大的问题。

3）整个分选工艺流程中煤泥的含量较高，为保证选煤厂主分选设备工作的稳定性和可靠性，需要将部分煤泥分选出来。该项操作需要消耗大量的介质，直接增加了煤炭分选的成本[3]。

综合分析选煤厂当前的工艺流程和现实生产中所存在的问题，重点对当前粗中煤泥分选工艺进行改造。

2 分选关键设备及工艺改造

本节将对选煤厂分选关键设备及其工艺进行改造设计，从而最终达到分选的效果。

2.1 三锥角水介质旋流器结构及工艺参数的实验室确定

旋流器是对粗中煤泥进行分选的关键设备，旋流器结构参数的最优化设计是保证最终分选效果的根本。本小节将结合选煤厂原煤的粒度、密度特性确定旋流器的最佳结构参数，包括筒体高度、锥角、溢流管直径、溢流管插入深度等[4]。

以三锥角水介质旋流器为例开展研究，重点对上述不同结构参数下对应的分选效果进行评价，最终得出最佳的结构参数。基于三锥角水介质旋流器建立的试验平台的流程如图2 所示。

图2 粗中煤泥分选工艺流程

本次试验属于单因素试验，首先研究筒体高度（60 mm、80 mm、100 mm、120 mm）对最终分选效果的影响，在此基础上分别对锥角（100°、110°、120°、130°、140°）、溢流管直径（40 mm、45 mm、50 mm、55 mm、60 mm）及溢流管插入深度（20 mm、30 mm、40 mm、50 mm、60 mm、70 mm、80 mm）等结构参数进行确定。三锥角水介质结构参数确定后，将对其工艺参数包括入料压力（0.02 MPa、0.04 MPa、0.06 MPa、0.08 MPa、0.10 MPa、0.12 MPa）、入料浓度（120 g/L、150 g/L、180 g/L）等参数进行确定。结合三锥角水介质旋流器在其他选煤厂的应用效果，本次试验的分选对象为直径＞0.2 mm 的粗颗粒，对分选后产品的综合产率、综合灰分等指标进行综合评估，得出最佳的结构和工艺参数。

基于上述方案的试验所得的试验结果，适用于该选煤厂的三锥角水介质旋流器结构参数如表1 所示。