保德选煤厂南部区煤泥水系统系列优化方案的设计与实施

陈锐++吕文韬

摘 要：针对保德选煤厂南部区原煤泥水处理系统所存在的诸多问题，经分析、论证，采取了5项系列改进措施，包括助滤剂添加、螺旋矸石预先脱水、煤泥水双检测系统应用、脱泥脱介筛筛板改造、截粗弧形筛原煤单系统全入洗改造等，并逐步实施，实施完成后取得了较好的效果，煤泥水处理系统压力得以降低，煤泥水处理设备工况得以改善，煤泥水分得以降低，选煤厂入洗量和煤质指标也得以保证。

关键词：煤泥水 优化 方案 实施 助滤剂

中图分类号：TD94 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）09（b）-0074-02

在整个煤炭洗选加工领域，一直以来煤泥水系统都是影响选煤厂正常生产的最主要环节之一[1]，煤泥水系统运行的好坏，是评价一个选煤厂管理和技术水平的最主要因素[2]。随着国家环保政策的不断加强，实现煤泥水系统的一级闭路循环和清水洗煤就成了每个选煤厂的主要工作目标[3、4]，如何在煤泥水系统允许的情况下，入洗更多的煤，洗出更合格的产品，从而为企业创造更多的效益，也成为选煤厂本身存在的意义所在。[5]

1 保德选煤厂煤泥水系统所存在的问题

保德选煤厂南部区于2004年建成投产[6]，至今已有10年，因10年来原煤煤质不断恶化，煤泥量不断增加，导致现有的煤泥水系统处理能力难以满足生产需要，成为南部区生产中的瓶颈所在，制约了南部区的生产。进行系列改造优化前，南部区浓缩池扭矩始终维持在30以上的高位运行，加压过滤机排料时间最高达800S，排料水分极高，煤泥成糊状，水分高达25%，粒度0.045 mm以下的极细煤泥量达到43.9%，加压过滤机难以有效将其排出，在系统内不断的死循环，末煤仅能入洗20%～30%，一旦加大末煤入洗量，就面临着压耙子的风险。为改善保德选煤厂南部区煤泥水处理系统运行效果，提高处理能力，保证煤质指标合格，保德选煤厂在2013年组织技术人员进行了系统性的论证，分析症结所在，找出解决方案，并一一进行了实施。

2 存在问题的分析及解决方案

基于上述问题，通过分析论证，保德选煤厂从如何降低进入系统的煤泥量、如何使煤泥快速沉降、如何将沉降后的煤泥高效的排出系统、如何提高煤泥处理设备的处理效果、如何在系统故障时提高系统灵活性五方面入手采取措施。经过综合分析论证，降低进入系统的煤泥量方面，考虑从降低脱泥筛脱介筛筛下煤泥量直接降低、通过改善螺旋矸石高频筛脱水效果降低矸石泥循环量、通过提高末煤系统入洗比率确保入洗量最小发热量最高间接降低进入系统煤泥量等入手；如何使煤泥快速沉降方面，考虑改善药剂添加效果，根据煤泥水浓度、沉降速度在线调控加药量；将沉降后的煤泥高效的排出系统和提高煤泥处理设备的处理效果方面，需要提高加压过滤机固体回收率、降低其排料时间，这些需要从入料性质和改善加压过滤机工况入手。

2.1 助滤剂添加方案的制定与实施

随着加压过滤机的广泛使用，加压过滤机自身所存在的诸多缺陷越来越突出，很大程度上影响到了选煤厂的煤泥水处理系统，加压过滤机的处理效果与煤泥的粒度组成、粘度等息息相关[7]。现在大多数选煤厂直接在浓缩池中添加絮凝剂和凝聚剂，煤泥沉降后，浓缩池底流通过煤泥泵给加压过滤机入料，为保证煤泥在浓缩池中快速沉降，必须保证絮凝剂和凝聚剂的比例、浓度及药剂用量，使用药剂后使煤泥性质发生变化，导致加压过滤机的处理效果差。此外，加压过滤机还存在着固体回收率低的特点。

保德选煤厂南部区为例，浓缩池底流-0.045 mm粒级占全样43.9%，这些极细颗粒穿过滤孔，又再次进入浓缩池，循环往复，始终难以排出。众所周知，加压过滤机本身适应性比较差，对于粘度大、粒度小的煤泥处理效果不好，且滤饼较薄，滤饼本身难以形成过滤介质层，根据化验结果，保德选煤厂南部区加压过滤机滤液浓度高达38.2g/L，这就说明本身已经沉降的极细煤泥颗粒再次进入浓缩池。

通过对目前加压过滤机工况以及相关过滤理论的研究，为改善加压过滤机运行效果，提高回收率、降低水分、降低排料时间、提高处理量，可以采用诸多措施，这些措施大多从设备本身出发进行。除此之外也有从改变入料状况，从工艺上进行改善的方案，其中较多的就是改变入料的粒度组成及入料的性质，常用的方法就是在浓缩池中适当跑粗和改变絮凝剂和凝聚剂的比例，增大凝聚剂的用量。虽然这两种方法在理论上可以改变入料的性质，提高压滤机的处理效果，但是在实际生产中都存在一定的弊端；对于在浓缩池中跑粗，在一定范围内的确可以改善压滤机的排料，但是在浓缩池内煤泥量已经很大，甚至本身因为压滤机排料效果差导致浓缩池压力大的情况下，在向浓缩池中跑粗就会导致浓缩池扭矩快速升高，存在压耙子的风险，所以这种方法不能轻易使用；同样，为保证煤泥在浓缩池中的沉降速度，必须保证絮凝剂的用量，如果在煤泥的沉降效果不能满足生产的情况下，继续增加凝聚剂降低絮凝剂的用量，可能导致煤泥不沉降，甚至是循环水出现恶化影响生产，因此这种方法的效果也不理想。

保德选煤厂南部区原煤煤质时常发生变化，煤泥水容易恶化、粘度增大且含有大量细颗粒煤泥，造成加压过滤机排料效果差，排料时间长。在煤泥水沉降试验的基础上结合现场实际分析，我们提出了一种新的改造方案——对浓缩池入料实行二次加药，即煤泥在浓缩池沉降浓缩后压滤机入料前再加入凝聚剂，这样就可以最大程度的保证煤泥的沉降效果、改变煤泥水的性质，改善压滤机的排料。由于南部区设计时加压过滤机直接通过煤泥泵入料，没有经过煤泥桶缓冲。为了实现压滤机的二次加药，起到助滤剂的效果，保德选煤厂对压滤系统进行了改造，在主洗一楼新安装煤泥桶，浓缩池底流首先由泵打到煤泥桶，在煤泥桶内添加助滤剂，助滤剂和煤泥充分混合后由煤泥泵给加压过滤机入料。改造后在原煤性质变化不大的情况下，加压过滤机的排料时间和排料水分都得到了极大的改善，滤饼水分降至22 %，排料时间降至150～250 s，絮凝剂用量从3.9 g/t降至2.0 g/t。endprint

2.2 螺旋矸石高频筛预先脱水及弧形筛的设计加工安装

保德选煤厂南部区高频筛承担螺旋矸石和厂房扫地水的脱水任务，由于设计因素，高频筛的处理量不能满足生产的需要，当厂房扫地水量大时，高频筛的脱水效果极差甚至还会跑水。为了保证高频筛的处理效果，一度将扫地水引至脱泥筛进入生产系统，由于扫地水中一部分来自矸石胶带机的冲水，煤泥灰分高达50%～60%，这部分高灰煤泥进入系统影响了煤泥的后续处理，是造成煤泥水系统沉降效果差主要原因所在。

经过研究发现，进入高频筛的物料虽然量大但是浓度不高，为了提高高频筛的处理能力，在高频筛前加一弧形筛进行预先脱水，这样经过预先脱水后的煤泥水在数量上大大降低，同时浓度也有一定的提高，有利于高频筛的脱水。

改造后，相当于在现有基础上大大增加了高频筛的处理能力，不仅提高了高频筛的脱水效果，还能避免扫地水进入生产系统，影响煤泥水的后续处理。

2.3 煤泥水浓度/沉降速度在线双监测及加药自动控制

现在选煤厂中药剂的制备、添加基本上已经实现了自动化，但是药剂的用量和药剂的比例还是通过人工设定、调整，而人工在设定药剂浓度、比例、用量等参数时一凭经验二靠煤泥水沉降试验，靠经验判断既不科学也不能有效的指导生产，而靠煤泥水的沉降试验调整，因为煤泥水的性质、组成等是随时变化的，因此存在一定滞后性，虽然可以在一定程度上指导生产，但是还是不能满足自动化生产的需要。

因此，为实现自动化生产，需要将煤泥水的沉降监测、药剂制备、药剂添加全部自动控制。

保德选煤厂南部区在分析经验的基础上，结合实际情况，安装了煤泥沉降自动监测装置，通过自动监测煤泥水的沉降情况，将信号传输给制药、给药系统，从而控制药剂的浓度和给药量的大小，实现了煤泥水在线自动监测、药剂自动制备、自动加药，实现了自动化生产。

通过安装煤泥沉降自动监测装置，不仅可以自动调整药剂的用量和浓度，保证了煤泥水的沉降效果，而且还降低了煤泥水分和节省了药剂用量。在生产过程中因为实现了药剂自动化添加，可以节省人力成本，原来需要由一个岗位工巡视检查药剂系统，现在不需要人工制药，节省出的人力可以去做其他工作。

2.4 脱泥/脱介筛降低煤泥量改造

保德选煤厂南部区原煤煤质复杂，-13 mm末煤占原煤50.8%，-6 mm末煤占原煤30%，在生产中经破碎、多次转载及洗选加工又产生大量次生煤泥，这样煤泥水处理系统就面临着巨大的挑战，分析认为要减少煤泥水处理量，应尽量减少细粒级煤泥进入煤泥水系统中的量。南部区原进入主洗系统中的细粒矸石通过矸石脱介筛稀介段回收，末精煤脱介筛、末矸脱介筛、矸石中煤脱介筛的筛缝都是2 mm，磨损后甚至更大。依据筛分数据资料，末煤矸石磁选机入料中+0.5 mm含量较少，这说明0.5～1.5 mm的粒级基本上都变成了次生煤泥。

为减少脱介筛筛下水的细颗粒含量，南部区将精煤和矸石脱介筛筛板由2 mm更换为0.5 mm的筛板，经过实际生产，改造后不仅没有增加系统介耗，而且对减少细粒矸石，减少泥化发挥了重要作用。此外，南部区同时将末原煤脱泥筛筛板由2 mm更换为0.5 mm，进一步减少了进入煤泥水系统的煤泥量，使大量煤泥从精煤和矸石脱介筛直接排出，不再进入煤泥水系统，降低了煤泥水系统的压力。

2.5 截粗弧形筛原煤单系统全入洗改造

保德选煤厂南部区为完成精煤5300的发热量指标就必须保证末煤入洗，根据现场经验及发热量数据分析，单系统末煤需要入洗50%，原生产方式为南部区末煤A系统40%和A系统截粗弧形筛筛上全部煤泥进入末煤系统入洗。而B系统弧形筛上煤泥没有入洗，这部分煤泥由于系统原因只能进入块精煤离心机脱水后进入精煤胶带机，通过化验这部分煤泥灰分能达到40%以上，在弧形筛筛面上有大量可见片状矸石，灰分可能会更高，量更大，这部分煤泥进入精煤后导致精煤发热量降低。

根据现场实际及化验结果，保德选煤厂提出使B系统截粗弧形筛煤泥也进入末煤系统入洗，从而降低精煤灰分。经过观察现场管路布置，可以将A系统截粗弧形筛煤泥改到B系统末煤脱泥筛，进行A、B系统截粗弧形筛煤泥全部进入末煤B系统入洗。

具体改造方案为：（1）将末煤A系统停下，末煤B系统开启。（2）将A系统截粗弧形筛到A系统末煤脱泥筛管道加三通和阀门，一条管道保持原样进入末煤A系统，另一条管道进入末煤B系统，从而可以保持系统的灵活。

系统改造后起到了以下效果：（1）只要末煤B系统开启，就能实现这部分截粗煤泥的全部入洗。（2）因为减少了精煤中的高灰煤泥增加了低灰的末精煤，可以适当减少末煤B系统的入洗量，这对减少系统煤泥量是有利的。（3）因为截粗弧形筛上的煤泥已经预先脱泥，基本上不会再产生太多次生煤泥，也就是说尽管增加了进入末煤系统的入洗量，但是却不会增加太多的次生煤泥，这对减少系统煤泥量也是有利的。（4）由于弧形筛上煤泥全部进入末煤系统入洗，可以将截粗弧形筛退出系统，从而可以降低弧形筛的磨损，降低材料费用。（5）弧形筛上煤泥进入块精煤离心机时为了保证筛上溜槽不堵，需要将筛前冲水开大，改造后这部分冲水可以关闭，进而可以在一定程度上降低精煤水分，进一步提高精煤发热量。

3 煤泥水系统治理成效

进行系列改造优化前，南部区浓缩池扭矩始终维持在30以上的高位运行，加压过滤机排料时间最高达800 s，排料水分极高，煤泥成糊状，水分高达25%，粒度0.045 mm以下的极细煤泥量达到43.9%，加压过滤机难以有效将其排出，在系统内不断的死循环，末煤仅能入洗20%～30%，一旦加大末煤入洗量，就面临着压耙子的风险。5项措施实施完成后，南部区煤泥水系统运行效果得到了极大地改善，浓缩池扭矩始终保持在10以下运行，加压过滤机排料时间始终保持在150～250 s，所排煤泥水分低至22%，末煤入洗量可以达到80%，商品煤发热量指标每月也能够非常好的完成计划任务，再未出现压耙事故，生产压力大幅降低。此外，还实现了煤泥水系统灵活切换、双系统截粗弧形筛原煤单系统入洗、加压过滤机连续高效运行等目的。

参考文献

[1] 吕平海.酸性高泥化煤泥水处理试验研究[D].陕西：长安大学，2007.

[2] 王振龙，王娜.哈拉沟选煤厂煤泥水系统简析[J].中国科技投资，2013（26）.

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[4] 马玖坤，王云良.选煤厂洗水闭路循环实践[J].煤炭技术，1999，18（2）：18-19.

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[6] 宋万军，孙常松，马涛，等.保德选煤厂南区矸石再洗系统技术改造[J].煤炭工程，2013（4）：66-68.

[7] 林晓磊，陈超，刘志民.加压过滤机用于浮选精煤和原生煤泥脱水的研究[J].煤炭加工与综合利用，2004（1）：35-37.endprint