段王矿选煤厂原煤干法筛分的可行性研究

何丽君，王 洋

(中煤天津设计工程有限责任公司，天津 300131)

段王矿选煤厂原煤干法筛分的可行性研究

何丽君，王 洋

(中煤天津设计工程有限责任公司，天津 300131)

为了满足产品质量要求和降低企业生产成本，基于筛分效果的理论对比分析，以弛张筛作为干法筛分设备，探索段王矿选煤厂原煤干法筛分的可行性，并对其工艺布置进行优化。半工业试验结果和生产实践表明：采用弛张筛作为筛分设备，对该选煤厂原煤进行3 mm干法筛分完全可行；筛机处理能力达到500 t/h，筛分效率在70%以上，达到设计预期。

原煤；干法筛分；弛张筛；筛分效率

段王矿位于山西省寿阳县，同时开采8+9#煤层和15#煤层，年产原煤4.00 Mt；煤种为贫煤和贫瘦煤，产品定位为动力煤，主要供电厂作燃料使用。该矿设计有配套选煤厂(段王矿选煤厂)，洗选工艺为100～13 mm粒级块煤采用跳汰分选，<13 mm粒级末煤不分选。由于这部分末煤不分选，导致<13 mm粒级产品质量无法得到有效控制，存在灰分波动大和硫含量高两大劣势，严重制约煤炭产品销售。

在目前的煤炭市场形势下，为了保证产品利润空间，煤炭企业必须在原煤分选深度和生产成本之间找到最佳平衡点。对于段王矿选煤厂来说，建设新的末煤分选系统迫在眉睫，同时需要确定新分选系统中原煤的分级粒度。

1 筛分方式的选择

原煤筛分的主要任务是满足下游分选环节的入料粒级要求，依据筛分介质的不同，可分为干法筛分和湿法筛分两种[1]。干法筛分就是不添加任何辅助介质，只依靠煤炭自身的物理特性通过筛分机械实现分级；湿法筛分是指在筛分过程中增加喷水，利用喷水的冲击作用和水的润滑作用提高物料的透筛效果。

与干法筛分相比，湿法筛分的筛分效率更高且分级粒度更细[2]；但由于筛分过程中需要喷水，所需的煤泥水处理系统较大，建设投资和生产成本均很高；此外，湿法筛分过程中产生的大量煤泥，也是选煤厂面临的一个不易解决的难题。另外，湿法筛分将使产品水分增加，将削弱甚至抵消分选降灰对产品发热量提升贡献的积极作用。这样看来，在一定的分级粒度范围内，干法筛分更具优势[3]。

从传统意义上讲，干法筛分的有效分级粒度下限仅为8 mm，且筛分精度不高；当分级粒度要求更低时，只能采用湿法筛分工艺[4]。近年来，随着新技术和新材料的不断发展与成熟，一批高效细粒筛分设备在选煤厂得到广泛应用[5]。这类设备能够实现细粒原煤的高效筛分，且能将干法筛分的有效分级粒度下限降至6 mm，有的甚至可以达到3 mm，这给细粒原煤的有效分级与分选带来新的突破。

2 技术经济效益分析

基于段王矿选煤厂的改造要求，对原煤3 mm干法筛分和湿法筛分的技术经济进行对比分析，结果见表1。

表1 原煤3 mm干法筛分与湿法筛分的技术经济效益

由表1可知：

(1)湿法筛分的效率更高，但由于原煤处理量较少，导致末煤产品的灰分较高。由于原煤全部与水接触，粗煤泥和压滤煤泥产量均提高；这部分产品水分很高，致使末煤产品的外水增加4.86个百分点，其发热量仅为21.90 MJ/kg；此外，压滤煤泥如何处理也是需要解决的难题之一。

(2)与干法筛分相比，湿法筛分的煤泥水处理系统更加庞大，循环水量达到1 552.27 m3/h，导致振动弧形筛、煤泥离心机、压滤机使用数量均有所增加；湿法筛分的土建、设备及安装等投资均较高，总建设费用增加934.70万元，吨煤加工费用增加0.95元。

因此，对于段王矿选煤厂来说，新建末煤分选系统的分选粒度下限确定为3 mm，实现方式为干法筛分。

3 半工业试验与工艺布置

3.1 半工业试验

弛张筛是潮湿细粒物料的有效深度筛分设备[6]，与常规振动筛相比，弛张筛的优势可归纳为：筛面作弛张运动，筛板振动强度可在10～50 g之间调整，传递给物料的加速度能够达到50 g，适用于难筛物料的筛分，且筛分粒度更细，效率更高；柔性聚氨酯筛板能够实现弹性变形，具有“自清理”功能；能耗低，噪声小[7]。故以弛张筛作为半工业试验设备，对该选煤厂原煤进行3 mm干法筛分。

弛张筛的筛分效果受物料性质影响很大，尤其是其中的水分[8]，故在设备选型前，应有针对性的进行半工业试验。同时，还应适当放大设备规格，以应对入料水分波动的不良影响。半工业试验选用的筛分设备为3.0 m×8.0 m香蕉形弛张筛，原煤水分为6.80%，试验数据见表2、表3、表4，通过筛分效率公式计算不同情况下的筛分效率。

表2 弛张筛3 mm筛分试验结果1

注：弛张筛为单层，处理能力为160 t/h。

表3 弛张筛3 mm筛分试验结果2

注：弛张筛为单层，处理能力为210 t/h。

表4 双层弛张筛筛分试验结果

注：弛张筛处理能力为240 t/h。

由表2、表3、表4可知：在原煤水分相同的情况下，当弛张筛处理能力为160 t/h时，筛分效率为91.94%；当弛张筛处理能力为210 t/h时，筛分效率为76.37%；当弛张筛处理能力为240 t/h时，6 mm筛分效率为89.94%、3 mm筛分效率为84.26%。因此，采用弛张筛对该选煤厂原煤进行3 mm干法筛分完全可行，最终采用的弛张筛型号为3.6 m×10.0 m，上层筛孔尺寸为6 mm，下层筛孔尺寸为3 mm。

3.2 工艺布置

为了提高筛分效果，选用双层结构的弛张筛，该驰张筛为目前国内型号最大、分级粒度最低的弛张筛。该弛张筛在新建厂房内的局部布置图如图1所示。

图1 弛张筛局部布置图

该弛张筛的体积很大，为降低设备高度，将其设计成香蕉形结构，但筛机的整体高度仍高达6 m。因此，在设备布置过程中不仅要增加筛机所在层的层高，还要将位置很高的筛机后支撑设计成更牢固的半层结构，以减少其运行过程中产生的振动。在弛张筛运行过程中，筛面上原煤的加速度可以达到50 g，振动幅度较大；筛机侧板的高度很高，但还需为筛机铺设防护网，以防筛上原煤洒落，尤其是筛机的入料端。

4 结语

目前，该弛张筛已在新建厂房投入运行，且运行效果良好。单台筛机处理能力已达到设计要求(500 t/h)，筛分效率一直保持在70%以上，达到设计预期。半工业试验结果和生产实践表明：采用弛张筛对段王矿选煤厂原煤进行深度干法筛分是成功的。

对于动力煤选煤厂而言，原煤细粒干法筛分具有巨大的优势和广阔的推广前景。在不增大煤泥水处理系统的前提下，其可以有效降低原煤的入选粒度下限，不但能够提高产品质量，而且不会导致生产成本和建设投资明显增加。从理论上讲，原煤细粒干法筛分是可行的。近年来，市场上出现了较为成熟的细粒干法筛分设备，由于其在选煤厂的应用还处在起步阶段，故这类设备的可靠性和适应性仍有待检验。

[1] 谢广元.选矿学[M].徐州：中国矿业大学出版社，2001.

[2] 吴式瑜.选煤基本知识[M].北京：煤炭工业出版社，2012.

[3] 包小燕.香蕉型弛张筛3 mm干法脱粉在寺河矿选煤厂的应用[J].洁净煤技术，2014(3).

[4] 方 爽，杜 杰，赵宏霞.宾得弛张筛在张集选煤二厂的应用[J].煤炭加工与综合利用，2012(2):15-17.

[5] 王新文，姚凯旋，张春节，等.进口振动弛张筛的工作机理分析[J].矿山机械，2014(5):87-90.

[6] 刘初升，赵跃民.弛张筛筛面动态特性及其工艺参数的研究[J].中国矿业大学学报，2000, 29(3):290-292.

[7] 翟宏新，杨 丽，李 君.工业性弛张筛系统参数的整体优化[J].煤炭学报，2004，29(1):105-108.

[8] 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).

Feasibility study of raw coal dry screening at Duanwang Mine Coal Preparation Plant

HE Li-jun, WANG Yang

(China Coal Tianjin Engineering Co., Ltd., Tianjin 300131, China)

In order to meet the requirement on product quality and reduce plant operating cost, both theoretical study and comparative analysis are made of the performance of both dry and wet screening operations. Following that, a study is made on the feasibility of conducting dry screening of the raw coal at Duanwang Mine Coal Preparation Plant using the flip-flop screen, and the optimization of the process 1 layout. As evidenced by pilot industrial test and field application, it is practically feasible to make dry screening of the raw coal at a size of 3-mm using the flip-flop screen. The capacity and efficiency of the machine are 500t/h and over 70% respectively, well up to the expected result.

raw coal; dry screening; flip-flop screen; screening efficiency

1001-3571(2016)05-0067-03

TD941+.3

A

2016-10-03

10.16447/j.cnki.cpt.2016.05.018

何丽君(1985—)，女，青海省海东市人，工程师，从事矿物加工工艺研究与选煤工程设计等方面的工作。

E-mail：155351232@qq.com Tel：18920328713

何丽君，王 洋.段王矿选煤厂原煤干法筛分的可行性研究[J]. 选煤技术，2016(5)：67-69.