天宏5.0 Mt/a大型炼焦煤选煤厂设计分析

刘 谦，谭兴富

(中国煤炭科工集团北京华宇工程有限公司，河南 平顶山 467000)

天宏5.0 Mt/a大型炼焦煤选煤厂设计分析

刘 谦，谭兴富

(中国煤炭科工集团北京华宇工程有限公司，河南 平顶山 467000)

在对入选原煤煤质特征分析的基础上，制定了天宏选煤厂的原煤洗选方案，重点介绍了其工艺设计特点。在设计该选煤厂的过程中，更加注重节能环保设计，不但追求企业经济效益最大化，而且力争实现企业的可持续发展。

炼焦煤选煤厂；煤质特征；节能环保

天宏选煤厂是一座设计能力为5.0 Mt/a的大型炼焦煤选煤厂，洗选工艺为50～1 mm粒级由无压三产品重介质旋流器分选、1～0.25 mm 粒级由TBS干扰床分选机分选、0.25～0 mm粒级浮选的联合工艺。入选原煤来自中国平煤神马集团下属矿井，目前，全矿区主要开采丁组、戊组、己组煤，丁戊两组煤的可采储量为586.84 Mt，所占比例为42.90%，己组煤的可采储量为663.95 Mt，所占比例为48.53%。由于丁戊两组煤的内在灰分高及精煤产率低等原因，洗选精煤通常作为优质动力煤，己组煤成为矿区各炼焦煤选煤厂的主要入选原煤。该选煤厂每年洗选己组煤3.50 Mt，洗选六矿和二矿原煤共计1.50 Mt。产品包括焦精煤(50～0 mm粒级，Ad≤10%，Mt≤13%；50～0 mm粒级，Ad≤18%，Mt≤13%)，分别作为冶炼和化工用煤；中煤(50～0 mm粒级，Ad≤50%，Mt≤14%)，作为锅炉燃料；煤泥(0.5～0 mm粒级，Ad≤60% ，Mt≤15%)，作为电厂燃料和民用燃料；矸石(50～0 mm粒级，Ad≥80%，Mt≤14%)，作为矸石电厂、砖厂的生产原料。

1 煤质特征

由于该矿区面积广阔，己组煤的变质程度差异较大，主要为高灰、低硫的肥煤、焦煤、1/3焦煤，六矿原煤主要为高灰、低硫、中等挥发分的1/3焦煤，二矿原煤中的己组煤为高灰、低硫肥煤。由于原煤牌号不同，需要分别对其进行洗选。天宏选煤厂入选原煤的粒度组成、密度组成如表1、表2所示。

由表1可知：各粒级产率较均衡，主导粒级均为3～0.5 mm粒级；各粒级灰分随粒度减小而降低，说明煤质较软易碎；己组原煤中<13 mm粒级产率为76.17%，六矿原煤中<13 mm粒级产率为78.07%，二矿原煤中<13 mm粒级产率为66.83%，说明原煤中的细粒物料较多。

表1 天宏选煤厂入选原煤的粒度组成

由表2可知：各入选原煤密度组成均呈现出“两头大中间小”的特点 ，也就是说<1.50 g/cm3密度级、>1.80 g/cm3密度级产率较高，1.50～1.80 g/cm3密度级产率较低，这有利于分选；各入选原煤中>1.80 g/cm3密度级产率在42.62%～57.01%之间，灰分在80%左右，说明矸石产率较高，且灰分较高，可通过高密度排矸将其排出。

表2 天宏选煤厂入选原煤的密度组成

依据天宏选煤厂50～0.5 mm粒级原煤浮沉资料绘制的可选性曲线如图1所示，结合原煤可选性曲线，按照GB/T 16417—2011 《煤炭可选性评定方法》规定，对50～0.5 mm粒级原煤的可选性分别进行评定。

图1 50～0.5 mm粒级原煤可选性曲线

由图1可知：对于己组原煤来说，当要求精煤灰分为10%时，精煤理论分选密度为1.47 g/cm3，理论产率为47.75%，扣除沉矸后的δ±0.1含量为34.07%，其可选性为难选。对于六矿原煤而言，当要求精煤灰分为18%时，精煤理论分选密度为1.69 g/cm3，理论产率为48.56%，扣除沉矸后的δ±0.1含量为13.25%，其可选性为中等可选。就二矿原煤来分析，当要求精煤灰分为10%时，精煤理论分选密度为1.80 g/cm3，理论产率为42.98%，扣除轻产物后的δ±0.1含量为13.13%，其可选性为中等可选。

己组原煤的可选性为难选，六矿原煤、二矿原煤的可选性均为中等可选，需要对三种原煤分别进行洗选，考虑到重介分选工艺对可选性差的原煤适应能力较强，所以确定采用重介分选工艺对其进行洗选。

2 工艺设计

天宏选煤厂生产的精煤主要用于冶金和化工，由于焦煤资源的稀缺性，应该合理开发并充分利用这部分资源，在保证洗选产品质量满足市场要求的前提下，实现企业经济效益最大化。鉴于入选原煤来源广、煤质差异大的特点，结合稀缺资源合理开发与充分利用的要求，以及实现经济效益最大化目标的需要，选择先进高效、适应性强、灵活方便、回收效率高的分选工艺。

最终确定的原煤洗选原则流程为：原煤以1 mm预先脱泥、50～1 mm粒级由无压三产品重介质旋流器分选、1～0.25 mm粒级由TBS干扰床分选机分选、0.25～0 mm粒级浮选、浮选精矿加压过滤机回收；煤泥水以两段浓缩两段回收方式处理，一段浓缩机底流采用沉降过滤离心机回收后掺入中煤，一段浓缩机溢流进入二段浓缩机，采用压滤机回收二段浓缩机底流中的煤泥，煤泥经干燥后作为最终产品，浓缩机溢流作为循环水循环使用。

3 设计特点

(1)工业广场新旧建筑交替布置，设计与施工难度都较大。天宏选煤厂在原焦化厂工业广场上建设，需要拆除部分原有建筑。但由于工业广场内原有的“80炉”担负着向平顶山市区供应煤气的任务，为其提供原料的选煤系统和精煤储煤场及配煤系统需要保留。因此，在工程建设过程中要尽量不影响“80炉”的正常运行，在此情况下，工业广场新旧建筑交替布置，设计与施工难度都较大。

(2)两套系统相互独立运行，互不干涉。根据实际生产需要，主选系统选用了两台φ1 400 mm的无压给料三产品重介质旋流器，主厂房相应的布置了完全相互独立的两套系统，每个系统均集原煤分配入选、产品脱水脱介、介质净化回收、粗细煤泥分选、介质添加于一体，各系统相互独立运行，互不干涉。

(3)系统煤泥量较少，吨煤单位介耗量较低。TBS干扰床分选机对1～0.25 mm粒级粗煤泥分选效果很好[1]，其可以有效分选传统浮选粒级内的粗物料，进而减少浮选系统入浮矿浆量，解决浮选尾矿“跑粗”问题，提高浮选效率和精煤产率，降低浮选生产成本；增设TBS干扰床分选机后，脱介筛的筛孔尺寸可以适当放大，而这有助于提高介质回收[2-3]；此外，进入重介系统的煤泥量减少，重介质旋流器的分选效果得到改善，处理能力相应提高。

天宏选煤厂入选原煤牌号多，煤泥量大，己组原煤的煤泥量约为17%，六矿原煤的煤泥量约为21%，二矿原煤的煤泥量约为16%，这些煤泥对洗选系统的正常运行和洗选产品质量的提高有很大的负面影响。基于预先脱泥的无压三产品重介质旋流器分选工艺的有效分选下限低，生产过程中产生的次生煤泥量少，可有效降低矸石的泥化程度[4]；入选原煤经预先脱泥后，合格介质内的煤泥量得到有效控制，系统分流量减少，重介悬浮液的稳定性提高，有利于分选效率的提升；此外，分流量减少后，磁选机回收效率升高，吨煤单位介耗量较低，可控制在1 kg左右[5-6]。

(4)采用两段浓缩、两段回收工艺处理煤泥水，实现清水洗煤。天宏选煤厂采用两段浓缩、两段回收工艺对煤泥水进行处理，一段浓缩机底流中的煤泥采用沉降过滤离心机回收，一段浓缩机溢流进入二段浓缩机，二段浓缩机底流中的煤泥采用压滤机回收。由于该选煤厂的煤泥量大、不易沉降，且粘结性较强，采用两段浓缩两段回收工艺不但可以有效解决煤泥不易沉降的问题[7]，而且能够实现煤泥水的深度澄清，有效解决循环水中的细煤泥污染精煤的问题[8]。

(5)卸煤速度快，自动化程度较高。为满足企业生产和铁路调度的要求，在该选煤厂北边新建两条受煤线，在每条受煤线上各新建一座翻车机房，并布置两台“C”型贯穿式翻车机(一用一备)和一台重车调车机。每个翻车机房下分别布置两个容量90 t的缓冲仓，缓冲仓内原煤通过两台给煤机运至转载带式输送机上，然后输送至原煤处理系统。重车调车机可以完成重车的调配和空车的推送，无需绞车作业线。该铁路来煤系统卸煤速度快，自动化程度较高，系统灵活且可靠，但是单台翻车机的处理能力略有欠缺。

(6)节能环保方案设计合理，满足环保要求。天宏选煤厂生产的精煤、中煤、矸石、干燥煤泥均进仓储存，全部通过铁路外运，矸石通过汽运通道外运，储存、转运过程中污染较小。煤泥水采用两段浓缩、两段回收工艺处理，在有效回收全部煤泥的同时，实现了洗水闭路循环和零排放。滚筒干燥机系统布置了两段除尘设备，第一段采用高效旋风除尘器，回收的煤粉经封闭式排料机卸载到带式输送机上；第二段采用二次冲击式湿式过滤除尘器，除尘器排出的煤泥水自流到煤泥水池内，再由排水泵送至浓缩水池浓缩[9-10]。主厂房采用落地窗设计，采光效果良好，可最大化的节约电能。

4 结语

在对入选原煤煤质特征分析的基础上，以“设计合理、系统可靠、技术先进、效益优先、节能环保、持续发展”为指导思想，制定天宏选煤厂的选煤方法和洗选工艺。生产实践表明：该工艺系统布置合理，自动化程度高，尤其注重节能环保设计，不但有助于追求企业经济效益最大化，而且有利于实现企业的可持续发展。

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Analysis of the design of the large-sized 5.0 Mt/a Tianhong coking coal preparation plant

LIU Qian, TAN Xing-fu

(Beijing Huayu Engineering Co., Ltd., China Coal Technology & Engineering Group, Pingdingshan, Henan 467000, China)

Based on analysis of the property and characteristics of the raw coal treated, an appropriate washing scheme is finally selected for the plant. The elaboration is made in the paper with the focus centered on the special features of the washing process designed. In the design of the plant, particular stress is laid on energy conservation and environmental protection, with an aim to pursuing not only optimal economic performance but sustainable development of the enterprise as well.

coking coal washery; coal property; energy conservation and environmental protection

1001-3571(2016)01-0095-03

TD948.1

B

2016-02-15

10.16447/j.cnki.cpt.2016.01.025

刘 谦(1984—)，男，山西省太原市人，工程师，主要从事选煤厂设计工作。

E-mail：liuqian052@126.com Tel：13303904660