今年来选煤技术综合评述

第6期2(X)3年12月选煤技术COALPREPA【认JIONJl，ECH卜OL〔)GYNo.6Dee.2(X)3文章编号:l朋1一3571(2以)3)06一以X)1一13近年选煤杖术徐合评述刘峰(煤炭科学研究总院唐山分院，河北唐山063012;中国煤炭学会选煤专业委员会，河北唐山063012)摘要:对1998年以来选煤技术的发展进行了评述。指出选煤技术的发展状况主要表现为:原煤入选比例继续提高，选煤厂规模及选煤装备趋向大型化;重介质选煤比例迅速上升，重介质旋流器选煤技术发展迅速;传统选煤方法及设备的分选效果得到提高;研究开发细粒煤的新选煤方法取得丰硕成果;模块化成为选煤厂建设的新模式;选煤生产过程自动控制和全厂自动化水平迈上新台阶。关键词:选煤技术;重介质旋流器选煤;传统选煤方法;选谋厂自动化中图分类号:钧94文献标识码:A1998一2002年正值跨世纪的5年。在这5年中，随着全球范围可持续发展战略的实施，人类对保护生态环境的高度重视，用户对煤炭产品质量及品种的要求日趋严格，形成了洁净煤技术继续不断发展的态势。作为洁净煤技术的源头和基础，煤炭洗选加土技术的发展状况主要表现为:原煤人选比例继续提高，选煤厂规模及选煤装备趋向大型化;重视研究开发与应用先进高效的选煤工艺与装备，重介质选煤比例迅速上升，重介质旋流器选煤技术发展迅速;基础理论研究的深人，提高了传统选煤方法及设备的分选效果;以重力和流体作用力为主的分选模式已逐渐被打破，应用重力与离心力、磁力、机械振动力、界面力等相结合的综合力场，研究开发细粒煤的新选煤方法取得丰硕成果;模块化成为选煤厂建设的新模式;随着计算机技术和信息技术的发展，选煤生产过程自动控制和全厂自动化水平不断提高。因煤质好，不需洗选即可符合用户要求。这些国家的精煤产品质量高，炼焦精煤灰分7%，硫分1%，水分10%，竞争力强。其原因除有些国家原煤煤质好以外，与采用高效分选方法、工艺系统合理、设备性能可靠密切相关「’，2〕。铃乏泪找线匡1原煤入选比例继续提高，选煤厂规模及选煤装备趋向大型化全世界原煤平均人选比例在50%左右(主要产煤国原选人选比例见图l)，一些发达国家则明显高于这一比例。如德国为95%，英国和澳大利亚为75%，俄罗斯62.1%，南非60%，波兰50%。美国煤炭人选比例虽然只有55%，但其剩余部分收稿日期:2侧〕3一10一12作者简介:刘峰(1957一)，男，安徽怀远人，研究员，现任煤炭科学研究总院唐山分院院长、天地科技股份有限公司唐山分公司总经理、中国煤炭学会选煤专业委员会主任委员。联系电话:0315一7759880。中国波兰美国俄罗斯英国德国澳大利亚南非图1主要产煤国原煤入选比例许多国家的选煤厂数目减少，厂型大型化，原煤处理能力不断扩大。如美国的选煤厂，最多时(1986年)达507座，平均处理能力为486t/h，而到19%年，选煤厂数量减至340座，平均处理能力增至716t/h闭。近年来，美国多数选煤厂的处理能力为800一150Ot/h，德国一般为1OO0t/h，澳大利亚新建的选煤厂处理能力均在1ooot/h以上〔‘〕。有的原设计能力较小的选煤厂，通过采用现代化技术和大型设备的改造，均扩大了处理能力。如澳大利亚Mo诩bahNorth矿选煤厂原设计原煤处理能力为SMt/a，通过原设施的更新和设备的改进，将处理能力提高到10Mt/a[‘1。世界四座最大的选煤厂为:中国山西安太堡动力煤选煤厂，原设计能力为巧.3Mt/a，经增设了高硫煤分选系统、将原干燥系统改造为滚筒式热力干燥机、更新了全厂计算机控制系统，使处理能力提高到18Mt/a，小时处理能力l为5400t;美国宾夕法尼亚州的Consol能源公司Balley中央选煤厂，1984年投产时原设计能力为900t/玩经多次改造，2001年精煤产量达到20Mt;加拿大不列颠哥伦比亚的FordirlgRiver选煤厂，原设计能力为3Mt/a，经改扩建现已成为处理能力达9.ZMt/a，生产多种冶金用煤，用户遍及世界4O多个国家的大型炼焦煤选煤厂;南非的Grootegeluk选煤厂，1980年投产，至1998年又共建5座分厂，总处理能力达9000t/h，精煤总产量达16Mt/a[SJ。这些大型选煤厂的突出特点是系统简单、设备可靠、自动化程度高、操作人员少。选煤厂规模的大型化依赖于选煤装备的大型化。近年来，世界主要产煤国注重研发机电一体化、自动化和智能化的大型选煤装备。如比利时研制了50时振动筛;美国生产了单槽容积为28时的丹佛浮选机、过滤面积为400讨圆盘真空过滤机和似500卿的卧式振动离心脱水机;德国制造了40护等厚分级筛、处理能力1500耐/h的Ekofiot-V浮选机、过滤面积为500时的圆盘真空过滤机和过滤面积为1800心的箱式压滤机;澳大利亚使用了似巧。，重介质旋流器;英国制造了由1350~圆筒型重介质旋流器和处理能力达14(X)tlh的分级破碎机;中国研发了中1200一1400~无压给料兰产品重介质旋流器等t“一“，6〕。2重介质选煤比例迅速上升，重介质旋流器选煤已成为发展重点在主要产煤国家，重介质选煤己上升为主导地位。在20世纪80年代，国外基本以跳汰选为主，到90年代，重介质选煤比例己由第二位上升为第一位。如美国的重介质选煤比例由原30%上升至45%，而跳汰选煤则由49%降至35%〔’〕。目前，美国的重介质选煤比重已占66%，法国占60%，加拿大为56%，澳大利亚和南非已基本淘汰跳汰选。值得注意的是，由于大直径重介质旋流器、有压给料和无压给料三产品重介质旋流器和煤泥重介质旋流器的出现，重介质旋流器选煤已成为首选技术。美国原大都采用槽式重介分选机，近年来其比例不断下降，使用重介质旋流器的选煤厂已上升到51.5%。澳大利亚新建的选煤厂均采用大直径重介质旋流器作主、再选设备仁‘〕。中国新建选煤厂和老厂技术改造也大都采用重介质旋流器选煤技术。由选煤设计研究院与朗艾道(天津)有限公司合作，为山西成庄矿设计、建设的中国首座模块式选煤厂也采用两产品重介质旋流器闹国际普遍采用的重介质选煤技术存在着一些缺点，如原煤人选前需要脱泥和分级，且单机只能出两种产品，而通常要求除了纯精煤和纯研石外还必须生产中煤，需要两套设备和系统才能满足需要。由于上述原因造成了工艺系统复杂，使投资和加工成本较高。研究如何既能保持重介质选煤的优势又能降低投资和加工成本是世界各国选煤界的热点、难点和努力方向[sj。国外走的是设备和厂型大型化的道路。如英国把主选设备—Lan)od卿型两产品重介质旋流器的直径由700~增至1350mm[0];也曾试图研制无压给料三产品旋流器来简化工艺，达到降低投资、减少生产费用目的，但L”℃odelns500/350仅在工业上应用2年多就因矿井倒闭而停产，此后未见新进展的报导。俄罗斯研制成功了口710/500型等有压给料三产品重介质旋流器，但存在着泵送给料，次生煤泥及精煤损失过大，二段分选密度无法在线调节，型号小等问题，应用于主业生产的仅有两个厂[l‘气为了简化工艺，我国从上个世纪80年代开始研制有压和无压给料三产品重介质旋流器，到1995年时具有代表性的产品是Nwxs710/5加型三产品重介质旋流器，并推广应用于16座中小型广，但其两段旋流器的分选密度差较小，不能满足多数选煤厂生产纯研石的需要。改进后的700/sooA型，单台设备处理能力偏小，工艺系统不够完善，也没能在大型选煤厂中推广应用「“习。为了加决重介质选煤技术的发展，1995、1996两年，原国家科委和国家计委分别下达了国家“九五”科技攻关课题“高硫炼焦煤全重介洗选脱除无机硫成套工艺与设备”和“大型高效全重介选煤简化流程新工艺及设备”对重介质选煤技术进行集中攻关。通过煤炭科学研究总院唐山分院(以下简称唐山分院)科研人员和现场工程技术人员的共同努力，“九五”期间重介质选煤技术取得了突破性的进展，以具有我国自主知识产权的大型无压给料三产品重介质旋流器为主选设备的简化重介质选煤土艺已经研究成功，经受了生产考验，在贵州盘江煤电(集团)公司老屋基选煤厂建成了分选、80~不脱泥原煤、单系统处理能力达1.2Mt/a的生产线，实现了二段分选密度在线调节，并应用三产品重介质旋流器自身在分选的同时对加重质具有分级、浓缩特性而产生的细粒介质，使部分粗月垃煤泥在煤泥重介质旋流器中得到分选，其有效分选下限达到01~在南桐选煤厂实施的高硫炼在重介质旋流器大型化方面近年来发展甚为焦煤全重介洗选脱除无机硫工艺与设备”项目中，迅速。澳大利亚的选煤厂大都采用似(X刃~的重应用两台两产品重介质旋流器串联的方法，以一套介质旋流器，英国在工业上应用了似350~的无低密度悬浮液实现三产品分选和煤泥重介质分选，压给料两产品重介质旋流器，朗艾道(天津)有限并首创了双段悬浮液分选密度自动测控。其开发成公司在成庄矿建设的模块式选煤厂采用的则是功的煤泥重介质旋流器选煤技术，使有效分选下限似150~两产品重介质旋流器川，中国近年来新建降低到。刀科~。生产实践证明，无机硫脱硫率达选煤厂或老厂改造采用的重介质旋流器大部分直径80%以上〔’4」。此外，在大型脱介设备、强磁磁选为1200一1300~。国内外三产品重介质旋流器主机、配套专用泵和重介质选煤工艺参数自动控制等要技术性能比较见表1。由表1可见，中国研制的方面均取得了长足的进步，使我国重介质选煤技术三产品重介质旋流器是目前国际上首次应用于工业进人国际先进水平行列，基本具备了快速发展重介生产的、规格最大、技术指标最先进的无压给料三质选煤的条件。产品重介质旋流器[s，比川。表1国内外三产品重介质旋流器主要技术性能比较型号一段结构圆筒圆筒圆筒圆筒圆筒一圆锥圆筒圆筒圆筒圆筒圆筒圆筒二段结构备注圆筒一圆锥圆筒一圆锥圆筒一圆锥圆筒一圆锥圆筒一圆锥圆筒一圆锥圆筒一圆锥圆筒一圆锥圆筒一圆锥圆筒一圆锥圆筒一圆锥二段分选密度调节方法停产调节停产调节停产调节停产调节停产调节停产调节停产调节在线调节在线调节在线调节在线调节给料处理能人料粒方式力/t.h一‘度/mnl分选精度rT710/5加」了r71o/5(X)A…P巴/501刁reodemss(X)/350朽(X)/350句10/5(X)3NWX50()/3503N认仪710/5003NWXS《叉)/60()有压有压无压无压有压有压无压无压无压无压无压蕊100簇100簇扔宾40EPIE啤岌0，(片5簇0.095蕊0.(渊5簇0.095075075071:06肠:06到刘刘刘动刘刘到056053037解洪解:04妙到刘动到动刘却3NWXI(XX)/8(X)3入W欠12(X)/850〔4D蕊40成110廷50共120共150落2(X)簇350簇25蕊25毛50蕊25落50蕊50岌70簇85俄罗斯俄罗斯俄(未应用)英(已停用)中国中国中国中国中国中国中国在重介质旋流器生产过程自动控制方面，由于自动化测控仪表及计算机技术的广泛应用，已实现了悬浮液人口压力变频控制，悬浮液密度、磁性物含量、料液位的自动测控和产品灰分智能控制及技术经济指标的优化控制，提高了设备的处理能力、稳定了产品质量，增强了市场竞争力。目前国际上较为先进的重介质选煤过程自动测控系统属美国Hl公司研制的“53Sul000”型重介质选煤过程自动测控系统，其控制算法仍采用PID控制。我国重介质悬浮液密度自校正控制方法和技术比传统的PID方法更精确，将重介质悬浮液密度控制精度稳定在士o.oo6k留L，与国外的土0.01k岁L相比，精度提高了40%。采用精煤灰分仿人智能控制方法，能实现精煤灰分在线回控。尚未发现国外的重介质选煤过程自动测控系统具备此功能的报导[’3]。通过基础研究，完善重介质旋流器分选工艺及设备结构受到许多学者的极大关注。尤其对重介质旋流器内的液相流、颗粒分选规律及其模型化、介质流变学等的研究，取得不少成果。一些学者将非DSM型旋流器的特点移植到DSM旋流器，如采用不同的人料口结构、加长筒体部分长度等，改善了DSM型旋流器的分选效果。针对重介质旋流器分选50一0.5~原煤时对2~左右颗粒的分选效