煤泥水系统优化的研究与应用

宁全山

(大同煤矿集团 大地选煤公司, 山西 大同 037003)

同忻选煤厂是山西省大同煤矿集团公司大地选煤工程有限责任公司下属的一座特大型现代化矿井型动力煤选煤厂，年设计入洗原煤量1 000万t。选煤厂煤泥水工艺系统为：原煤分级旋流器溢流、精煤分级旋流器溢流、高频筛下水、加压过滤机滤液均进入泵房保护箱内，通过刀闸阀控制进入2台耙式浓缩机(一备一用)，浓缩机溢流作为循环水使用，底流通过底流泵进入加压过滤机入料桶，通过3台泵均匀给入3台加压过滤机脱水回收。

1 煤泥水系统现状

同忻矿综采面每年都会遇到4～5次火成岩，2012年1—7月产量及商品煤指标见表1，由表1可知2月和7月矿井原煤煤质发生了巨大变化，不仅产量减少，而且商品煤指标受到很大影响。细煤泥含量的大幅度增加，导致煤泥不能及时沉降，浓缩池溢流水浓度严重超标，细泥颗粒在生产工艺系统中不断循环积聚，洗水浓度增加，严重影响脱水、脱介效果；在煤质变化期间该厂进行了原煤小筛分试验，见表2，煤泥中粒度<0.075 mm的比重的增加，严重影响了加压过滤机脱水回收效率，恶性循环下导致该厂整个工艺系统瘫痪。

表1 2012年1—7月产量及商品煤指标汇总表

表2 原煤小筛分试验报告表

2 对煤泥水系统进行会诊制定整改措施

通过对该厂煤泥水系统进行研究，针对煤泥沉降效果差和煤泥脱水回收效率低的问题，提出了合理化建议。

2.1 调节水质

煤泥水的水质包括所含可溶性盐的种类及浓度、pH值、总离子度及硬度。当煤泥水所含细泥多、总离子含量低、硬度低、pH值较高、动电位大时，属极难处理煤泥水。该厂水质分析见表3。

表3 水质分析表

经过实验室及工业性试验，检测发现该厂煤泥水水质呈偏碱性，会影响絮凝沉降效果。如果水质有问题，一般只用聚丙烯酰胺不能得到良好的絮凝效果，聚丙烯酰胺大多与有机高分子阳离子絮凝剂或凝聚剂配合使用。借鉴塔山选煤厂处理煤泥水经验，该厂将聚铝与聚丙烯酰胺配合使用，经过大量实验分析，确定最佳配比方案，改善了煤泥沉降效果。

2.2 优化加药系统

通过煤泥沉降试验，判定该厂絮凝剂本身没有问题，经调查研究发现加药系统存在问题：加药效率低，絮凝剂得不到充分扩散，该厂原有的加药系统见图1。

图1 原有的加药系统示意图

1) 现有加药为螺旋给料。由于给料不均匀经常会形成“鱼眼”现象，絮凝剂得不到充分溶解，造成絮凝剂大量浪费，所以，引进新的自动给药装置，使絮凝剂达到雾化、干燥的效果，从而可以使絮凝剂充分溶解。

2) 现有絮凝剂添加管路太细不能满足生产需要。由于细粒级煤泥较多，如果添加量不够，将不能使煤泥絮团沉降，严重影响正常生产。为此，该厂重新布置加药管路，增加加药效率。

3) 加药泵功率小，而且不带变频控制，无法灵活控制加药量。该厂更换了大功率的变频泵，可以有效控制加药频率，减少了絮凝剂的浪费。

4) 单点加药不易使絮凝剂得到充分扩散，入料管中的部分煤泥水未接触到絮凝剂而导致絮团小、易破碎；而局部絮凝剂过量又削弱了絮凝剂使用的有效性，不经济，该厂采取了多点加药法，使絮凝剂与煤泥水均匀混合，改善了煤泥沉降效果。

5) 在此基础上该厂实施了二次加药，当加压过滤机排料周期过长时，在加压过滤机入料桶上方开启二次加药，有效提高了加压过滤机的入料浓度，间接缩短了排料周期，同时减少了一次加药量大影响水质的问题。

通过加药系统的综合改进，煤泥沉降效果明显改善，煤泥脱水回收效率明显提高，改造后的加药系统见图2。

图2 改造后的加药系统示意图

2.3 浓缩机底流管路改造

由于501、502浓缩池底流管路布置不合理，致使浓缩池底流泵经常出现堵塞、不上料的现象，只能配水疏通，严重影响煤泥脱水回收效率，该厂在年检时对501、502浓缩池暗道底流出料管进行了改造。

1) 把暗道内底流管路整体抬高，使管路与底流泵基本在同一水平面上，且转弯部位设计自然流畅的弯头及三通，避免底流泵抽取物料时造成积料堵塞，提高了底流泵的工作效率。

2) 将底流管路由原来的普通钢管换成防腐耐磨管路，并铺设在工字钢架上，避免管路锈蚀和方便维修。

3) 合理布置风管及水管，在管路受料端部位安装双套检修气动总阀，并在双阀中间安装放空阀，在受料端下方安装排污泵，便于疏通管路。

2.4 调节煤泥水系统入料量

当煤泥量特别大，超出选煤厂煤泥水系统的负荷时，就需要控制进入细煤泥系统的物料量。

1) 合理调整给料机，在浅槽系统能承受前提下多带块煤，少带末煤，同时预先留1仓品质好的原煤做配煤使用，可缓解煤泥水系统的压力。

2) 调整分级旋流器底流口大小来控制分级粒度，该厂分级旋流器规格有80 mm、85 mm、90 mm、95 mm几种，根据实际情况合理更换。减少进入浓缩池的物料了，也就缓解了煤泥水系统的压力。

2.5 加压过滤机与板框压滤机配合使用

加压过滤机固然是一种高效、节能、自动化程度比较高的煤泥脱水设备，但是当煤泥水系统出现问题后，煤泥水处理粒级范围窄的弊端就显现出来，加压过滤机对粗颗粒和超细颗粒的处理没有板框压滤机包容性强，通过加压过滤机与板框压滤机的配合使用，大幅度增加了煤泥脱水回收效率。

3 效果对比

根据该选煤厂制定的煤泥水系统优化改造方案，经过5个多月的现场施工，于2013年3月改造完成，当5月再次遇到火成岩时，收到了预期效果。改造前后各项数据分析对比见表4。

表4 改造前后各项数据分析对比表

从表4可以看出，排料周期大幅度降低，保证了煤泥脱水回收效率，煤泥厚度15 cm，不会在浓缩池内大量聚积，行走压力也降到规定范围内，溢流水浓度在300 mg/L以下，符合国标规定的循环水浓度标准，不会影响脱介筛脱水脱介效果，解决了因细煤泥量大，煤泥水系统超负荷运行，影响选煤厂正常生产的问题。

4 经济效益和社会效益

煤泥水系统优化改造后，原煤产量入洗量增加近24万t，该集团公司规定选煤厂加工费为10.6元/t，减少经济损失240余万元。改造后，商品煤各项指标均达到用户要求，避免了产品超标考核罚单，提高了经济效益，保证了该厂的良好信誉与形象。

5 结 语

同忻选煤厂“煤泥水系统优化改造，使煤泥水系统工艺更加完善，极大地提高了煤泥沉降效果和煤泥脱水回收效率，满足了选煤厂的正常生产需要，取得了较好的经济效益和社会效益，也为同忻选煤厂二期的筹建工作提供了参考依据。