胡金良

(神华准格尔能源有限责任公司 科学技术研究院，内蒙古 鄂尔多斯 010300)

中国神华能源股份有限公司哈尔乌素选煤厂为31.0 Mt/a的动力煤选煤厂，采用了2套优煤系统和4套劣煤洗选系统，原工艺为：200～13 mm级进浅槽分选，13～0 mm级末煤旁路。近几年随着煤炭市场形势的变化，竞争不断加剧，准能集团生产经营面临压力。由于受制于现有 13 mm 分级入选工艺，劣煤产品提质空间有限，不能有效应对煤炭市场。因此，在2017年初实施劣煤提质增效，将浅槽分选下限降至6 mm，实现200～6 mm动力煤分选。但浅槽分选下限降低后，洗选能力不足，需延长分选时间。为保证充足检修时间，保证煤矿安全生产，需解决浅槽能力不足问题。结合TDS智能干选技术的发展，考虑利用TDS智能干选机处理大块煤，分流浅槽入料，解决系统能力不足问题。而TDS智能干选机作为一项新技术，从煤矿安全生产考虑，需研究其适应性和防爆、辐射及煤尘等安全生产因素，以确保新技术的引进满足现场安全生产要求。

1 TDS智能干选机应用现状

1.1 产品结构调整

哈尔乌素选煤厂原有产品为准2(Qnet.ar≥20.5 MJ/kg)、准5(Qnet.ar≥17.99 MJ/kg)的混煤，主要作为动力煤。通过调研市场大块煤的民用需求发现，产品发热量Qnet.ar≥21.76 MJ/kg的块煤售价高于混煤。若将大块煤产品单独销售，可提高企业效益，因此将产品结构调整为大块煤和混煤产品。

1.2 三产品TDS智能干选机

两产品TDS智能干选机一般用于选煤厂排矸。由于哈尔乌素拟分选的块煤所含中间密度级的中煤含量大，在出低灰块精煤的情况下，中煤进入矸石排弃，污染环境，既浪费资源，又不利于安全生产，有必要回收中煤。针对目前的现状，专门定制开发三产品TDS智能干选机。

三产品TDS智能干选机是采用智能识别方法将入选原料识别为精煤、中煤和矸石三类物料，再通过控制执行机构采用不同的喷吹能量喷吹精煤和矸石。被大喷吹能量喷吹的矸石进入最远的溜槽；被小喷吹能量喷吹的中煤进入中间溜槽；未被喷吹的精煤物料沿原运动轨迹进入最近的溜槽。其分选原理如图1所示。

图1 三产品TDS智能干选机分选原理示意

三产品TDS智能干选机包含布料装置、识别装置、执行机构、分选室四大主要系统，此外还有供风、除尘、电控、散热四个辅助系统。布料装置可实现物料的均匀平铺；识别装置为可以区分不同物料密度的X射线识别系统；执行机构是由高频电磁阀控制开启的空气喷嘴，其出口朝着精矿、中矿和尾矿运动轨迹，空气喷嘴呈阵列式布置；分选室是用于收集分选后产品的部件。

TDS智能干选机对煤质适应性强，适用于难选、极难选煤的分选，另外也适用于精煤质量要求高且要求矸石纯的情况。哈尔乌素选煤厂采用三产品智能干选机可以分选出精煤、中煤、矸石三种产品，可保证精煤质量和矸石纯度，提高企业经济效益，减少环境污染。

1.3 改造后的TDS系统工艺

改造后工艺为：200～70 mm级用TDS分选，70～6 mm级采用重介浅槽分选，小于6 mm级旁路。具体流程为：原煤经过70 mm分级后，70～0 mm的末原煤通过弛张筛进行6 mm脱粉，筛上70～6 mm的小块原煤进入主厂房采用重介浅槽分选，筛下6～0 mm的末原煤直接作为产品由胶带输送机运至产品仓。200～70 mm的块原煤由胶带输送机转载至振动布料器进行布料，再给入TDS智能干选机进行分选，分选出精煤、中煤及矸石。TDS精煤既可以不破碎作为块煤产品直接转运至产品仓，也可以由精煤破碎机破碎后作为混煤产品；TDS中煤由胶带输送机收集后，通过中煤破碎机破碎后，掺入末煤产品；TDS矸石由胶带输送机转运至主厂房，进入现有矸石胶带输送机。

1.4 TDS智能干选机主要技术参数

哈尔乌素选煤厂采用的TDS智能干选机主要技术参数如表1。

1.5 应用效果预期

改造后选煤厂既能生产优质动力煤，也可以生产块精煤，不仅增强了系统灵活性和市场适应性，还降低了选煤厂的生产费用，稳定了煤质，减少了大块矸石的堵卡和磨漏现象的发生，保证了选煤厂和煤矿的安全生产，提高了选煤厂的盈利能力[1-3]。

表1 TDS智能干选机主要技术参数

2 TDS智能干选机安全生产措施

TDS智能干选机采用的是X射线识别装置，对X射线源及配套的电子设备，需考虑辐射及防爆问题。此外，TDS智能干选机采用高压风作为分选的执行介质，在准备车间产生大量粉尘，需考虑除尘等安全问题。

2.1 技术手段

2.1.1 辐 射

(1)射线识别装置的选择。目前用于煤炭行业的射线识别技术主要为γ射线与X射线，两者识别原理相同，但在安全生产管理方面区别很大。主要表现为：

辐射强度方面：γ射线是放射性原子核衰变或核反应时产生，属于核辐射，辐射强度大；X射线是高速电子撞击端钨靶而产生，不属于射线源，辐射强度小。

辐射时间方面：γ射线由放射源产生，辐射持续存在。X射线则在断电后无辐射。

识别装置管理方面：γ射线由放射源产生，存在半衰期长的特点，因此γ射线的运输、保存、回收环节均有明确要求；另外，辐射安全许可证办理困难，需专人管理，维修操作具有局限性。X射线装置是一种电子装置，不是放射性物质，因此没有半衰期，所以对运输、保存、回收均未有特殊要求。辐射安全许可证办理简单，对操作人员要求低。

哈尔乌素选煤厂TDS智能干选设备采用X射线识别装置，是一种与安检机同规格的射源，属于Ⅲ类射线装置，是对人体健康和环境危害最小的一类射线装置。该类射线装置即使发生事故，也不会造成受照人员的放射损伤，与γ射线识别相比更安全。

(2)辐射防护。虽然X射线相对γ射线具有断电无辐射、强度小等优点，但由于也属于射线，需考虑辐射安全防护问题。对于辐射防护，首选需从源头上控制，屏蔽辐射。根据《工业辐射防护》规定，工作位置的当量剂量率高于2.5 μSv/h，为放射性工作场所。TDS智能干选机采用屏蔽措施后，保证TDS设备外壳5 cm处辐射强度均低于2.5 μSv/h，距设备1 m处的正常情况下约1 μSv/h。虽然TDS智能干选机采用X射线装置，但经过辐射屏蔽后，可确保生产工人处在非放射式工作场所。

根据TDS辐射检测结果，对TDS巡视工人进行年照射辐射量核算。

极端情况：以1个工人每天工作8 h，年工作330 d计，1 a辐射剂量为6.6 mSv，国标值小于20 mSv。6.6 mSv尚不足一次CT检查的辐射量(6.9 mSv)，况且TDS智能干选机为智能化设备，生产时工人无需时刻值守在设备周边，因此更为安全。

正常情况：以1个人每天在设备旁边1 m处工作2 h，年工作330 d计算，1 a辐射剂量为0.66 mSv小于一般公众限值1 mSv。

加强对辐射环境的监测，保证工人处在安全的辐射环境中。TDS智能干选机还配置有三色指示灯、辐射检测探头、手持辐射检测仪，可以实时检测设备周围辐射值，保证TDS的工作环境时刻处于安全的辐射范围内。

TDS智能干选机采用辐射强度小的X射线识别装置，通过辐射屏蔽，可确保生产工人1 a辐射剂量为0.66 mSv，同时配备辐射环境监测工具，保证操作工人处于安全的辐射范围内，满足煤矿安全生产要求[4-6]。

2.1.2 防爆

TDS采用的X射线源由高压电产生，最常见的故障是高压电打火。当X射线源在管芯内的金属受损或汽化时，管芯内真空度降低，会在管芯内产生高压打火；在绝缘油老化，绝缘材料老化，管套内有残余气体或有漏气现象时，会在管套内产生高压打火；另外，在高压电缆发生接头松动等故障时，也会导致打火。

若X射线源不进行防爆设计，当产生高压打火时，就有可能引起环境内的易燃物(瓦斯、煤尘等)爆炸，从而发生严重的安全事故。TDS智能干选机将X射线源及配套的电子设备全部安装在特殊定制设计的防爆箱内，杜绝了因高压打火而产生的爆炸。TDS智能干选机射线发射器、射线探测器、电动机等电气设备均已通过国家防爆认证，取得了防爆证书，满足了煤矿安全生产要求。

2.1.3 除尘

智能干选机采用高压气流对需要分离的物料进行喷吹，采用高频电磁阀控制，介质为0.8 MPa的压缩空气。在执行过程中，高压气流会带动原煤中的细颗粒和煤尘扬起，产生大量粉尘。因此，TDS智能干选机必须考虑完善的除尘设施，否则将导致工作环境非常恶劣，严重时还会因粉尘浓度过大而产生爆炸。

TDS智能干选机采用滤筒式除尘器，除尘器与干选机一体式集成布置。TDS生产过程中通过滤筒过滤煤尘，滤筒上粘附的细小煤尘颗粒，通过脉冲电磁阀的周期性反吹风，实现在线清灰，反吹的灰尘，经除尘器接灰斗收集后，通过星形卸料器连续排至TDS智能干选机的产品系统。

TDS智能干选机采用的滤筒式除尘器，过滤风速不大于1.2 m/min。滤料采用防静电产品，过滤精度在针对0.5 μm粉尘时，除尘效率不小于99.9%。TDS除尘器与智能干选机集成布置，可避免除尘管道积灰堵塞，提高除尘效率。车间内还可以定期冲洗打扫，减少地面积尘。通过抑尘和除尘措施的综合运用，可有效减少粉尘危害，保证工人身心健康。

2.2 管理手段

(1)制定健全射源管理制度，成立专门管理小组，明确管理职责，对射源操作人员定期培训持证上岗。进入工作岗位，需将劳动防护服穿戴整齐。熟练掌握放射源和放射装置性能与防护常识，对射源设备出现的异常情况能及时处理。

(2)建立防火防爆管理制度，车间内严禁吸烟，禁止携带打火机、火柴等火种进入厂区。需动火时，必须办理动火手续。严禁用石头或铁器敲打设备。正常生产中不准随便排放物料、油品、易燃、助燃和有毒气体，设备上的安全阀、压力表、报警器等必须保证完好，岗位人员需学会常见灭火方法。

(3)建立健全防尘制度、粉尘排查制度、防尘设施检查维护制度、车间冲洗降尘制度、粉尘检测制度等管理制度。加强全员防尘知识教育和培训，强化全员防尘意识，提高操作工人的防尘技能。

3 结 语

结合哈尔乌素选煤厂入洗煤质情况，采用三产品TDS智能干选机实现200～70 mm块煤分选，并对TDS智能干选机在防爆、辐射、煤尘等安全生产方面进行了优化设计和防护。采取一系列安全技术和管理措施后，TDS智能干选机辐射强度小，X射线识别装置通过辐射屏蔽，可确保生产工人辐射剂量小于一般公众限值，同时TDS智能干选机的防爆和除尘设计满足规范和规程要求，也满足煤矿安全生产要求。