内蒙古新街矿区四座大型选煤厂设计分析

陆宝成

(中煤科工集团南京设计研究院有限公司，江苏 南京 210031)

新街矿区位于国家大型煤炭基地——神东煤炭基地内的东胜矿区，行政区划隶属鄂尔多斯市伊金霍洛旗。2010年8月，国家发改委以发改能源[2010]1911号文件形式批复了新街矿区的总体规划，该矿区共规划有5对矿井，矿井总设计能力为49 Mt/a，各矿井均配套建设选煤厂。目前，除满来矿井尚未开发外，其余4对矿井均已获得国家发改委核准，其中，配套的察哈素选煤厂、尔林兔选煤厂已经建成，红庆河选煤厂、马泰壕选煤厂已经开工建设。由于4座选煤厂分别属于不同的业主，其产品定位、设计理念、建设模式各具特色，对4座选煤厂的设计进行对比分析，总结了其中的成功经验和不足教训，以期为周边矿区大型和特大型选煤厂的设计优化与工艺改进提供一定的积极借鉴和有益参考。

1 选煤厂概况

1.1 察哈素选煤厂

察哈素选煤厂隶属于国电建投内蒙古能源有限公司察哈素煤矿，是一座设计能力为10 Mt/a的矿井型动力煤选煤厂。察哈素煤矿前20 a主要开采3-1煤、2-2上煤，煤种以不粘煤为主，含有少量长焰煤。入选原煤灰分为13.42%，其中0～25 mm粒级原煤含量为63.46%，灰分为11.21%；25～200 mm粒级原煤含量为36.54%，灰分为17.26%。

察哈素选煤厂是煤电一体化项目的子项目，该选煤厂的末煤产品主要供给布连电厂，作为发电厂的原料煤，块煤产品通过铁路运至河北省销售。布连电厂一期装机容量为2×660 MW，需要原料煤3.14 Mt/a；二期计划装机容量为2×660 MW，两期共需原料煤6.28 Mt/a。目前，该电厂一期工程已经建成，二期工程尚未建设。

根据原煤煤质特征和市场定位，确定察哈素选煤厂的产品定位。该选煤厂的产品主要分为两种，即末煤和块煤，其中末煤粒度在0～25 mm之间，Qnet,ar≥20.92 MJ/kg，作为布连电厂的原料煤；块煤粒度在25～200 mm之间，Ad≤8%，Qnet,ar≥23.01 MJ/kg，作为化工用煤或动力煤。

1.2 尔林兔选煤厂

尔林兔选煤厂隶属于内蒙古汇能集团尔林兔煤矿，是一座设计能力为8 Mt/a的矿井型动力煤选煤厂。尔林兔煤矿前20 a主要开采2-2上煤、2-2中煤，煤种以不粘煤为主，其次为长焰煤。入选原煤灰分为13.36%，其中0～13 mm粒级原煤含量为47.10%，灰分为11.51%；13～150 mm粒级原煤含量为52.90%，灰分为15.01%。

该选煤厂产品的目标市场为悖牛川煤电煤化工基地内的煤制天然气项目，其也属于内蒙古汇能集团。在煤制天然气项目建成投产前，该选煤厂的块煤全部地销给附近的煤化工企业，作为化工用煤或工业锅炉用煤，部分大块煤作为民用煤；在块煤地销不畅时，将其破碎至<50 mm，作为动力煤销售；末煤作为优质动力煤销售。

依据原煤煤质特征，结合产品的目标市场和周边企业的产品需求，该选煤厂的产品定位为：洗大块(粒度在80～150 mm之间，Ad≤8%，Qnet,ar≥23.01 MJ/kg)，作为化工用煤或工业锅炉用煤或民用煤；洗中块(粒度在25～80 mm之间，Ad≤8%，Qnet,ar≥23.01 MJ/kg)，作为化工用煤或工业锅炉用煤；洗小块(粒度在13～25 mm之间，Ad≤8%，Qnet,ar≥23.01 MJ/kg)，作为化工用煤或工业锅炉用煤；末煤(粒度在0～13 mm之间，Qnet,ar≥23.01 MJ/kg)，作为优质动力煤[1]。

1.3 红庆河选煤厂

红庆河选煤厂隶属于内蒙古伊泰广联煤化有限责任公司，为矿井型动力煤选煤厂，设计能力为15 Mt/a。红庆河煤矿前20 a主要开采3-1煤，煤种以不粘煤为主，含有少量长焰煤。入选原煤灰分为13.33%，其中0～13 mm粒级原煤含量为55.14%，灰分为12.43%；13～200 mm粒级原煤含量为44.86%，灰分为14.44%。

该选煤厂产品的目标市场主要为自治区内煤化工企业、区内电厂及东南沿海电厂，块煤作为化工用煤或民用煤地销，地销不畅时将其破碎至<50 mm，作为优质动力煤销售；末煤作为普通动力煤销售。

根据该选煤厂的市场定位和周边市场需求，确定的产品定位为：块煤(粒度在13/25/50～200 mm之间，Ad≤8%，Qnet,ar≥23.01 MJ/kg)，作为化工用煤或民用煤；末煤(粒度在0～13/25/50 mm之间，Qnet,ar≥20.92 MJ/kg)，作为普通动力煤；混煤(粒度在0～50 mm之间，Qnet,ar≥23.01 MJ/kg)，作为优质动力煤。

1.4 马泰壕选煤厂

马泰壕选煤厂隶属于内蒙古鄂尔多斯永煤矿业投资有限公司，为矿井型动力煤选煤厂，设计能力为8 Mt/a，项目分两期建设，一期设计能力4 Mt/a。马泰壕煤矿前20 a主要开采3-1煤，煤种以不粘煤为主，含有少量长焰煤。入选原煤灰分为11.86%，其中0～13 mm粒级原煤含量为59.21%，灰分为10.28%；13～100 mm粒级原煤含量为40.79%，灰分为14.15%。

该选煤厂产品的目标市场为5 km外的新街工业园，园区内的煤化工项目包括绿色喷吹料项目、煤焦油深加工项目、焦油加氢项目、煤气制甲醇等项目。该选煤厂的块煤、末煤产品经皮带直接运给工业园区内的煤化工企业，当产品有剩余时可以通过园区内的铁路专用线装车外运。在工业园建成前，块煤、末煤产品全部地销。

根据马泰壕选煤厂的产品市场定位和附近的煤炭市场情况，确定的产品定位为：洗中块(粒度在25/30～100 mm之间，Ad≤6%)，作为炼制半焦(兰炭)用煤；洗小块(粒度在13～25/30 mm之间，Ad≤6%)，作为化工用煤；混煤(粒度在0～13 mm之间，Qnet,ar≥18.83 MJ/kg)，作为动力煤。

2 设计对比分析

2.1 原煤准备系统

(1)察哈素选煤厂的原煤采用3个φ30 m的圆筒仓储存，总容量为8.40万t。筛分、破碎车间位于原煤仓后，这样可以有效缓解主斜井提升能力与选煤厂生产能力之间的不均衡问题。原煤经筛分、破碎处理后，被分成0～25 mm 和25～200 mm两个粒级。

(2)尔林兔选煤厂的原煤采用2个φ30 m的圆筒仓储存，总容量为5.60万t。为了防止少量粒度>300 mm的特大块煤进入原煤仓，砸坏仓壁或卡堵仓口，将筛分、破碎车间设置在原煤仓前；筛分、破碎车间设计了双系统，将原煤分成0～150 mm和>150 mm两个粒级；原煤的13 mm分级系统设置在主厂房内。

(3)红庆河选煤厂的原煤采用3个φ30 m的圆筒仓储存，总容量为9万t。筛分、破碎车间也位于原煤仓后，且设置了两级筛分环节，一级筛分环节的筛孔尺寸为200 mm，二级筛分环节的筛孔尺寸为13 mm，原煤被分成0～13 mm和13～200 mm两个粒级。

(4)马泰壕选煤厂的原煤采用3个φ22 m的圆筒仓储存，总容量为3万t。筛分、破碎车间同样位于原煤仓后，目的是有效缓解主斜井提升能力与选煤厂生产能力之间的不均衡问题。筛分车间设置了两级筛分环节，一级筛分环节的筛孔尺寸为100 mm，二级筛分环节的筛孔尺寸为13 mm，原煤被分成0～13 mm和13～100 mm两个粒级。

2.2 选煤工艺

四座选煤厂的块煤分选系统均采用浅槽重介分选工艺，末煤系统有的预留了位置，有的已建设运行，有的一次统筹设计、分期实施。四座选煤厂的选煤工艺对比结果见表1。

表1 四座选煤厂的选煤工艺对比结果

注:“-”表示目前没有设置相关工艺。

(1)察哈素选煤厂的末煤不经洗选即可满足布连电厂的用煤要求，而块煤需经长途运输至河北省销售。为了节省初期投资，该选煤厂建设了块煤洗选系统，并预留了末煤洗选系统的位置和接口；当入选原煤煤质发生变化，不能满足电厂用煤要求时，再建设末煤洗选系统。原设计25～200 mm粒级块煤采用浅槽重介质分选机分选，而实际生产中可通过更换原煤分级筛的筛板，将原煤入选粒度下限降低到13 mm。

(2)尔林兔选煤厂的块煤作为煤化工用煤，末煤作为动力用煤，由于煤化工用煤对煤质要求较高，块煤洗选系统必须建设。为了节省前期投资，该选煤厂按照块煤系统、末煤系统一次统筹设计、分期实施的思路建设。2014年块煤系统建成运行，由于末煤销售不畅，随即启动了末煤系统的建设，2015年末煤系统建成投产。

(3)红庆河选煤厂的块煤作为煤化工用煤，末煤作为动力用煤，当煤化工用煤销售不畅时，将块煤破碎后作为优质动力煤销售。由于煤化工用煤对煤质要求较高，且选煤厂计划生产一部分优质动力煤，将其运至东南沿海电厂销售。因此，该选煤厂按照块煤系统、末煤系统一次统筹设计、分期实施的思路建设，先期建设块煤洗选系统，末煤洗选系统和粗煤泥分选系统暂不建设[2]。

(4)马泰壕选煤厂的块煤作为化工用煤，末煤作为动力用煤。由于煤化工用煤对煤质要求较高的原因，块煤洗选系统必须建设。该选煤厂先设计了块煤洗选系统，并预留了末煤洗选系统的位置和接口；当末煤销售不畅时，再建设末煤洗选系统。

2.3 主要设备选型

察哈素选煤厂、尔林兔选煤厂、马泰壕选煤厂的块煤分选选用了2套系统，红庆河选煤厂的块煤分选选用了3套系统。四座选煤厂的块煤洗选系统主要设备选型见表2。

表2 四座选煤厂的块煤洗选系统主要设备选型

注:“-”表示目前没有布置相关设备。

2.4 产品储存与外运系统

(1)察哈素选煤厂块煤产品采用1个φ30 m的圆筒仓储存，容量为 2.50万t；末煤产品采用2个φ30 m的圆筒仓储存，总容量为5.60万t；此外，该选煤厂还设置了一个容量为300 t的方仓，用来储存地销块煤。块煤产品既可以地销，又可以通过火车外运；末煤产品既可以给电厂，又可以通过火车外运。

(2)尔林兔选煤厂的块煤产品仓为两排并列布置的方仓，总容量为1.20万t，用来储存13～25 mm、25～80 mm、80～150 mm三个粒级的块煤产品。末煤(混煤)产品采用2个φ30 m的圆筒仓储存，总容量为5.60万t。块煤产品地销，在地销不畅时将其破碎成混煤产品；末煤(混煤)产品既可以地销，又可以通过火车外运。

(3)红庆河选煤厂的地销煤仓为两排并列布置的方仓，总容量为6 600 t；产品仓为4个φ30 m的圆筒仓，总容量为12万t。块煤和末煤产品既可以进入地销煤仓就地销售，又可以进入产品仓通过火车外运。

(4)马泰壕选煤厂的块煤产品仓为两排并列布置的方仓，总容量为1.70万t，采用滑坡入料，用来储存13～25/30 mm、25/30～100 mm两个粒级的块煤产品。混煤产品采用3个φ21 m的圆筒仓和一个φ110 m的球形储煤场储存，总容量为13 万t。块煤和混煤产品前期采用汽车外运，后期通过皮带运往新街工业园。

3 主要经验与设计建议

3.1 主要经验

(1)由于煤化工用煤对块煤的灰分、粒度要求较高，新街矿区的块煤需要洗选；如果末煤就近供给电厂使用，可以不洗选；如果块煤、末煤运至东南沿海地区销售，则都需要洗选。在矿井没有出煤前，由于缺乏准确的煤质资料，可以考虑块煤系统、末煤系统一次统筹设计、分期实施的设计思路，先期建设块煤洗选系统，在矿井投产后再根据原煤煤质和市场情况，论证末煤系统的建设方案。

(2)在总平面布置过程中，筛分车间宜布置在原煤仓后。对于主斜井来说，这样可以有效缓解主斜井提升能力与选煤厂生产能力之间的不均衡问题；如果筛分车间设备发生故障，由于原煤仓的缓冲作用，不会立即影响矿井生产。此外，筛分车间一般将原煤分成0～13 mm和13～200/150 mm两个粒级，这两个粒级原煤直接进入主厂房洗选，可以降低块煤破碎率。

(3)新街矿区的块煤采用浅槽重介质分选机分选、末煤采用重介质旋流器选是合理的，该技术成熟可靠，对原煤煤质和市场适应性强，在鄂尔多斯地区应用广泛。新街矿区的原煤水分较高，采用香蕉筛分级时，块煤与末煤的分级粒度宜选择13 mm。在实际生产中，可以通过更换原煤分级筛的筛板，调整块煤入选粒度下限和入选量[3-4]。

(4)产品定位要准确，产品结构设置要合理，经济效益尽量最大化。末煤用来发电可以减少制粉的费用，块煤供给煤化工企业销售价格较高[5]。在条件允许的情况下，应该细分块煤市场，将块煤分成洗大块(80～150 mm粒级)、洗中块(25～80 mm粒级)、洗小块(13～25 mm粒级)三种产品，根据市场需要分别销售；同时设置破碎环节，在块煤销售不畅时，将其破碎成混煤。

(5)产品外运方式和目标用户要综合考虑。块煤分成多个产品销售，一般直接对接用户，只需考虑地销即可。由于特大型选煤厂的块煤产量大，很难实现多个产品的细分，一般13/25～150/200 mm粒级块煤直接对外销售，销售终端为港口或中间商，既要考虑汽车外运，又要考虑火车外运；混煤(末煤)产品也要考虑汽车外运和火车外运。生产能力在5 Mt/a以上选煤厂的产品铁路外运，宜采用快速定量装车站，其装车效率高，产品外运量大。

(6)对于煤电一体化项目和煤化工一体化项目，可以考虑将选煤厂与电厂、煤化工企业的工业广场相邻布置，共用储存设施，减少储煤仓的基建投资。φ30 m的圆筒仓储量大、单位体积造价低、占地小，在特大型选煤厂设计中可以考虑选用。块煤仓宜选用小直径的圆筒仓或并排布置的方仓，并考虑设置防碎设施；块煤仓下方设置汽车装车闸门，兼具储存和地销的功能。

3.2 设计建议

(1)在设计察哈素、红庆河、尔林兔三座选煤厂的施工图时，驰张筛在鄂尔多斯地区选煤厂中应用不多，业主对其可靠性和细粒煤筛分效率存有置疑，故没有以驰张筛作为原煤分级设备。随着驰张筛在鄂尔多斯地区的推广与应用，新建选煤厂可以考虑以其作为原煤分级设备，以降低块煤系统的原煤分选粒度下限，增加原煤入选量[6]。如果块煤入选不能满足市场要求，再进一步论证末煤入选的建设方案，目前选煤行业提出的末煤脱粉入选方案有很多优点[7-10]，可以进行深入研究。

(2)察哈素选煤厂、尔林兔选煤厂均设计有铁路快速装车站，但由于建设严重滞后，在选煤厂建成后铁路外运系统尚未形成，产品只能通过汽车外运销售。建议在选煤厂设计中密切关注铁路专用线的建设情况，统筹规划好地销系统与外运系统的设计，避免选煤厂建成后再对地销系统进行二次改造与建设。

(3)由于块煤销售价格比末煤销售价格高，在选煤厂设计中，应该注重经济效益最大化原则，细分块煤市场，增加块煤产品种类；优化原煤和产品的筛分、运输、配仓、存储、销售等环节，降低块煤破碎率。

[1] 戴少康．选煤工艺设计的思路与方法[M]．北京：煤炭工业出版社，2003．

[2] 陆宝成．红庆河选煤厂设计思路及特点分析[J]．煤炭工程，2016(4):25-27.

[3] 刘 胜，史培宁.浅谈动力煤选煤厂的工艺选择[J]．选煤技术，2011(4):66-67.

[4] 李太友.三座特大型动力煤选煤厂的设计特点分析[J]．煤炭工程，2013,45(7):17-19.

[5] 郑均笛．对陕北、鄂尔多斯地区动力煤选煤厂产品结构设置的看法[J]．煤炭加工与综合利用，2013(2):37-38．

[6] 范超群，赵洪宇，纪 龙，等．弛张筛筛分效果影响因素及发展趋势分析[J]．选煤技术，2013(1):88-90.

[7] 吕宏广．大柳塔选煤厂脱粉入选与不脱粉入选的比较分析[J]．煤炭工程，2015(2):72-74．

[8] 朱子祺．哈拉沟选煤厂脱粉入洗效益分析[J]．煤炭加工与综合利用，2015(3):4-7．

[9] 郑均笛．动力煤脱粉入洗的必要性分析[J]．煤炭加工与综合利用，2013(6):34-36．

[10] 方庆洲. 淮矿西部公司鄂尔多斯地区选煤厂技术管理实践[J]．选煤技术，2015(5):55-59.