石板选煤发电厂原煤预排矸方案的研究

１原煤预排矸方案的探索随着采煤机械化的普及，特别是极薄煤层机械化的推进，原煤中矸石含量大幅度增加，给选煤深加工难度及加工成本带来的压力越来越大，为节约能源、降低成本综合来看，对原煤进行预排矸再进行深加工也是一种比较好的模式，现就国内四种主要原煤预排矸方案的实地考察情况和分析、总结，供大家借鉴和参考。（一）、风选排矸本次先后对三家风选排矸选煤厂进行了考察，其中两家为动力煤，一家为炼焦煤。1、河北省唐山市林南仓矿风选厂这是一座矿属动力煤风力选煤厂，无其它配套工艺，设备型号为FGX-12，处理能力为120吨/小时；原煤全水份在9%左右波动，矸石含量为30%左右，原煤发热量3600大卡左右，原煤全粒级入选，原煤经排矸后通过筛分分级均作为动力煤销售，发热量在4000大卡以上，选后矸石通过竞标销售到砖厂或矸石发电厂配煤，排矸率可达70%，发热量在600大卡左右，全厂没有做相关浮沉试验；入选吨原煤费用在3~5元。现场察看情况：虽然说原煤水分在9%左右，但其外在水分较低，经手握紧松开后，80%以上能散开，原煤较松散，无结团现象，很利于风选。通过对选后矸石皮带和堆放场地的查看，我们一致认为：矸石中-1.8含量在4%以内，并且绝大部分为夹矸煤，-1.5含量可视为0，分选效果较好；风选后轻产品中矸石粒级-10mm２较多，与介绍有效分选粒级可达6mm有一定的差异，其分选粒级在10mm是比较有效的。另外现场粉尘和躁音能通过环评要求。2、河北省开滦蔚县单侯矿风选厂该厂是一座矿属动力煤风力选煤厂，无其它任何配套工艺，设备型号为：两台FGX-24并联使用，同时备用一台FGX-12并可作为选后矸石再选，为了节约占地面积，两者之间用一条大倾角皮带输送，备用设备除调试外一直均未使用，原煤处理能力为480吨/小时；原煤全水分在8%~30%之间波动，一般在10%波动，矸石含量在40%左右，原煤灰分大于50%，发热量在3500大卡左右，原煤全粒级入选，原煤经过排矸后可通过一台棒条分级筛分作为动力煤销售，发热量保证4000大卡以上，其排矸率可达75%，选后矸石发热量在500大卡左右，现作为废弃物排放，现正在新建一矸石砖厂准备消化风选后矸石，全厂没有做相关浮沉试验；风选投入运行已6年，如遇到个别工作面水分太高，原煤打团严重，风选不能投入运行，就将原煤直接排放到外销堆场。现场察看情况：其选后轻产物皮带上加装了防尘喷水，并且运行过程中一直添加，我们认为原煤水分应在8%左右，其外在水分很低，其分选效果与唐山林南仓矿风选厂相差不大，现场粉尘较小，因厂房用彩钢瓦四周封闭，室内躁音较大。3、山西省保利集团铁新煤矿风选厂这是一座矿属炼焦煤预排矸风选厂，无其它任何配套工艺，设备型号为：FGX-24，现新增一台还未投入使用。其原煤水分小于7%，原煤中-1.4含量为50%，原煤经过一台棒条筛进行筛分分级，筛缝为３13mm，筛上物进入风选系统分选，为了节省占地面积，选后轻产品经一大倾角皮带运输（高度大约25米）至原煤分级筛筛下物混合后，运至洗煤厂洗选加工，选后轻产物运到选煤厂其-1.4含量可达65%，排矸率可达65%，矸石组成情况与前两家风选厂基本一致；由于分级筛建在皮带的下方，同时也没有采取任何防护措施，分选设备露天布置，再加上地面没有硬化，现场粉尘满天飞扬，不能达到环保要求。（二）、浅槽排矸山西阳泉一矿选煤厂是一座年入洗1000万吨的无烟煤的矿属选煤厂，跳汰、重介浅槽复合工艺，现重点介绍一下重介浅槽，现投入运行的重介浅槽总共三台（两用一备），每台配套有原煤分级筛、脱介筛、磁选机、稀介质桶、合格介质桶及其它附属设施，其规格型号为：1.6×4.8米，每台小时处理量为525吨，入洗原煤灰分30%左右，矸石含量达25%，中间物含量极少，原煤水分一般在8%以内。原煤经筛分分级后，+13~150mm全部入重介浅槽分选，在运行过程中，合格介质液密度给定为1.7Kg/l,（如果水分大于8%，严重影响筛分效率，部分细粒级物料进入浅槽，其合格介质液密度很难达到1.7Kg/l）分选后出精煤和矸石两种产品，矸石中-1.8含量在0.5%以内，发热量极低，无法再综合利用，全部运到矿上的矸石山废弃；重介浅槽的溢流全部作为精煤，其灰分控制在10.5%以内，作为喷吹煤外销。据介绍，重介浅槽运行成本较高，一是各类消耗较高，介质消耗达1.5Kg/t原煤，由于其介质循环量达1100立方/小时，加之工艺较复杂，电耗及其它材料消耗较高；二是维修费用较高，特别是用于排矸的刮板机，４为节约成本，链板由自己加工，刮板链条更换周期为三、四个月，国产最便宜也在7万元以上，原厂家达16万元；（三）、动筛排矸西山矿务局马兰选煤厂是一座矿属炼焦煤选煤厂，选煤工艺为重介加浮选，有独立的原煤准备车间，原煤采用了动筛预排矸，其处理能力为280吨/小时，动筛占地面积很小，只需要20m2即可，用水量在15立方/小时，配套设施只有输送设备，总投资规模不大，其分选粒级为50~200mm，选后矸石-1.8损失很大，一般情况在20%，异常情况达40%以上，矸石运到矸石山后通过多经跳汰再选。他们认为效果不理想，现正在新建厂房，准备把动筛排矸改为浅槽排矸。（四）、跳汰排矸内蒙老石旦选煤厂是一座矿属炼焦煤选煤厂，设计能力为年入洗原煤150万吨，选煤工艺为重介加浮选，其重介工艺为有压旋流器组，旋流器直径为710mm，入选粒度上限为20mm，原煤采用了跳汰预排矸，其中有单段和两段14m2跳汰机各一台，配套设施有鼓风机、斗子捞坑、循环水泵及各类运输设施，选后产品只有矸石和轻产物，轻产物经斗子捞坑脱水后进入重介系统，溢流可带走部分煤泥，有利于重介系统分选；而矸石损失-1.8在8~10%，直接外销，跳汰机原设计应为自动排矸，而现场的浮标都已损坏，未投入使用，排矸完全由人工操作，跳汰机基本上同我们厂原重介改造前类似，没有更多的技术进步。结论：四种预排矸方案各有所长及不足之处，现将其汇总并做对比，５见下表：原煤预排矸方案对比表序号方案名称技术指标分选范围优点缺点一风力排矸水分、粒度满足风选要求时，矸石中-1.8含量4%,-1.5含量接近0，且矸石灰分在75～83%范围内可控有效分选粒级为10mm以上物料改造对洗煤生产影响较小；工艺简单，不增加煤泥水系统的负荷；运行成本低，为3-5元/t原煤，吨煤投资8~12元1、原煤外在水分对分选效果有较大影响，当原煤外在水分大于7%时容易堵塞筛孔，导致分选效果变差，原煤外在水分大于11%时无法使用2、正常分选时矸石携带的煤泥（含次生煤泥）中带走极少量精煤；3、当要求较高矸石灰分时排矸率较低二跳汰排矸煤矸石-1.8密度级含量为8-12%，煤矸石灰分在75-80%可调+0.5mm物料均可以分选1、对原煤的适应性较强；2、可对原煤进行预先脱泥1、选煤生产系统新增煤泥水800m3左右；2、排矸由人工操作，该处廉洁风险防范难度大；3、改造对生产有一定影响三动筛排矸正常情况下矸石带煤20%，不正常时带煤大于40%50(25)～200mm物料分选有效投资较省，用水量较小，原煤处理量300吨/h左右时水耗为15m3/h技术指标很差，矸石中-1.8损失太大（20%~40%）四浅槽排矸矸石中-1.8密度级含量0.5%13-150mm粒度级物料进行分选1、对原煤的适应性较强；2、矸石带煤量极小需新建一套两产品重介质分选系统，投资较大，运行成本较高。（６优点：地势开阔，利于布置，原201皮带不再进行改造，对生产影响较小；同时可分煤种决定是否进行风选，有利于保证风选效果。投资较省；缺点：风选后矸石运输难度大，无论是进入干煤棚还是进入矸仓距离远，高差大；优点：总体布置方便，选后产品运输线布置极其便利，总投资较选址a大；缺点：不能分煤种决定进行风选，原201皮带要进行扩能改造，改造对生产有一定的影响。；优点：据测算，年可预排矸石16~20万吨，年可节约汽车运费150万元左右，扩能对洗煤生产无影响；生产矿井可根据风选机的要求，加强水分的控制及管理，确保风选效果达到最佳水平。缺点：新增两套风选系统，规模较小，投资分散，管理难度增加。2、方案优缺点：①优点：1）投资少，建设周期短，投产快；2）维修量小，运转平稳，操作简单，生产成本低，加工费仅3-5元/吨；3）占地面积小、占用空间小。对于简单系统可不建厂房，直接采用钢结构装配式干选系统；4）扩能改造对生产影响很小。②缺点：７1）、干法选煤对入选原煤要求较高，特别是外在水分要求，最好控制在5%以内，否则，效果很难保证；2）、干法选煤一般适用于选动力煤，在生产过程中，无法确保水分的稳定以及水分不超过规定要求，矸石带煤的不稳定性决定了国内现在应用于分选焦煤的极少。3）、风选机的分选精度较低，只能初步预排矸，经济效益较差，只有在缺水地区采用。3、建议决定是否上风选系统，关键在于原煤的外在水分，建议改造前深入调研矿井生产能否通过改进及加强管理，原煤外在水分能否保证在7%以内；另外，唐山神州风选设备机械厂有汽车移动式风选机，他们承诺可免费到厂做风选试验，可与厂家联系到厂针对现在的原煤做全面系统的风选试验，为决策提供有效的技术支持。方案二：①方案优点1）、采用跳汰机排矸，分选粒度范围宽，可以预先排除+0.5mm的矸石，可根据需求决定排矸量的大小；2）、可代替302#原煤脱泥筛对原煤进行预先脱泥；②方案缺点：1）全厂分为两个独立的跳汰和重介两大工艺系统，系统复杂；同时两个系统需要独立的操作人员，管理成本和管理难度增加；2)跳汰工艺系统循环量水量较高，初步测算，需新增循环水量在８800立方以上，给后续煤泥水系统造成压力和增加煤泥水处理加工成本；3）由于该厂煤质矸石易泥化，此种工艺导致煤在水中浸泡时间较其他工艺时间要长40%以上，会增加矸石泥化程度。4）采用此工艺较其他工艺吨煤加工费高30%以上；5）、矸石损失一般在8-12%,分选精度不高。3、建议对于入洗难选煤来说，跳汰改重介是大趋势，加之现在原煤可选性还有继续变差的趋势，跳汰因其分选机理无法实现技术指标最优，同时，结合我厂实际地理位置，改造难度较大，综合以上的优缺点建议不采纳。动筛排矸①优点：1）、采用动筛跳汰机排矸，可以预先排除+50mm的矸石，减轻后续主洗重介工艺的入洗量，降低整个原煤加工费；2）、动筛排矸工艺相对重介排矸工艺，系统简单操作管理方便，适合易洗煤，加工成本相对重介排矸工艺要低；②缺点：1）、动筛工艺分选精度低，适合易洗煤，对于难选煤，分选精度较低，在排矸时容易跑精煤，降低精煤回收率；2）、设备本身维修量大，甚至会对正常生产产生影响，并且对煤质适应性不强等缺点；９3）、动筛的分选下限可达25mm,但最佳分选粒度为50mm，对于50mm以下的分选效果不好。根据本厂煤质特征，+50mm的含量占整个原煤的含量不高，排矸总量不大，从而给后续重介工艺减少的入煤量有限；4）、动筛排完矸石后现有重介系统依然无法满足年入洗200万吨的要求，因此现有重介系统还得改造，造成整套系统变动加大，影响正常生产运行；3、建议根据我厂原煤粒度组成，+50粒级极少，加之其技术指标极差，建议不采纳该工艺。①优点：1）、浅槽分选机分选时煤和矸石在悬浮液中的停留时间很短，大约是普通跳汰机的1/5～1/8，是动筛跳汰机的1/2～1/3，同时煤和矸石在浅槽内的运动十分平稳，可以认为是相对静态分选，煤和矸石在悬浮液中很少相互挤压摩擦，因此可以最大限度的提高设备的分选精度，减轻分选作业产生的次生煤泥量。2）、浅槽分选机采用的重介质作为分选介质，分选精度相对动筛、跳汰、干选排矸要高得多，矸石中-1.8损失可控制在1%以内；3）、浅槽分选下限可以达到13mm，排矸量大，要大大减少后续重介分选的处理量，降低综合加工费；4）、由于通过浅槽排矸，可以排走大部分矸石，这样后续重介系统无需改造，全厂整个处理能力可以提升到200万吨/年，不影响现有选煤厂的生产和运营。5）、浅槽重介分选刮板提升运输矸石，运动方式和运动部件较轻１０便，所以能耗小，维护、维修量少，易于操作。6）、没有高大的提升轮，所以占地面积小，设备高度低。7）、