朝川焦化选煤厂技术改造探讨

朱昆阳

(中国平煤神马集团 平顶山朝川焦化有限公司，河南 汝州467522 )

朝川焦化选煤厂是以入选朝川矿主焦原煤为主、外购1/3焦原煤为辅的群矿型选煤厂，设计生产能力为2.7 Mt/a。2004年一期建设完成并投入试生产，设计年入选原煤0.9 Mt；2010年二期建设完成并投入试生产，设计年入选原煤1.8 Mt。该厂生产流程为：原煤经50 mm分级，>50 mm粒级块煤经手选除杂后破碎至50 mm以下，与筛下<50 mm粒级原煤一起进入φ0.5 mm脱泥筛进行预先脱泥；脱泥筛筛上物经无压给料三产品重介质旋流器分选，分选出的精煤、中煤和矸石分别经过弧形筛、直线筛进行脱水脱介，<13 mm粒级精煤和中煤分别进入末煤离心机脱水；脱泥筛筛下水经分级旋流器分级后，溢流进入浮选入料池，底流返回至脱泥筛；煤泥经浮选后，精矿采用加压过滤机脱水，浮选尾矿进入浓缩机絮凝沉淀；浓缩机溢流水作为循环水使用，底流由压滤机压滤回收。

近年来，随着煤矿开采深度的增加，尤其是自动化综采设备的使用，原煤煤泥含量急剧增加[1]，导致选煤厂浮选系统处理量无法适应煤质的变化。为缓解浮选系统压力，经调研，拟增加粗煤泥分选系统，探索朝川焦化选煤厂工艺系统改造方案。

1 存在问题及分析

通过对工艺系统运行情况进行分析，发现朝川焦化选煤厂存在的主要问题如下：

(1)循环水浓度高。由于大量的细粒煤泥和页岩颗粒无法通过絮凝沉淀的方法集聚沉降，致使循环水浓度居高不下，为维持正常生产，需要外排煤泥水，这样不但损失了资源，还污染了环境[2]。

(2)弧形筛工作效果差。弧形筛的筛面上经常有煤泥堆积，导致物料不能连续进入离心机中，造成离心机工况不稳定。

(3)精煤产品水分偏高。在生产过程中，粗煤泥离心机下料溜槽会有煤泥堆积，如果不及时处理，煤泥堆积过多会导致粗煤泥会从筛篮与离心机外壳之间的缝隙进入离心液中，每隔1 h就需要用水管对堆积的煤泥进行人工冲洗，导致精煤产品水分增加。此外，煤泥在离心机筛篮内壁分布不均匀，离心机晃动比较大，也使离心机脱水效果变差。

(4)浓缩池药剂制度不合理。浓缩池加药制度不够完善，聚合氯化铝(黄药)和聚丙烯酰胺(白药)无法根据入选原煤煤泥量按比例及时添加，且黄药与白药比例控制不均衡。当白药加入较多时，不仅导致浓缩池溢流循环水中含有大量悬浮固体，而且造成加压过滤机滤布上粘结大量煤泥，冲洗滤布比较困难。加药制度的不合理不仅造成药剂的流失、浪费，而且污染环境。

(5)原生煤泥量大，脱泥筛脱泥效率低。目前朝川焦化选煤厂脱泥筛的筛孔为0.5 mm，由于入选原煤粒度细、煤泥含量大，造成脱泥筛脱泥效率较低，使过多的煤泥进入重介分选系统，影响重介分选的精度。

(6)重介精煤“背灰”严重。目前，选煤厂产品指标为：精煤灰分≤11%，中煤灰分>60%，煤泥灰分>70%，矸石灰分>80%。实际生产中粗精煤灰分比重介精煤高4～5个百分点，掺入精煤产品后，导致重介精煤“背灰”严重。

(7)浮选系统煤泥量大，生产成本高。由于原煤中细颗粒含量增加，造成进入浮选系统的煤泥量大，浮选药剂消耗增大，加工成本升高。

2 改造方案

2.1 改造内容

(1)针对弧形筛脱水效率低的问题，拟调节弧形筛的入料角度，确保煤泥水沿弧形筛筛面的切线方向给入，以获得更大离心力，使水与煤泥充分分离，确保弧形筛的脱水效率。

(2)针对离心机溜槽堵煤的问题，拟在弧形筛回收的粗煤泥给料到离心机溜槽的过程中连续添加少量冲水，来改善堵煤情况。

(3)针对浓缩池溢流中固体含量高的问题，现场采集煤泥水样进行试验，以确定聚合氯化铝和聚丙烯酰胺最佳添加比例。

(4)合理确定粗煤泥分选粒级。为解决大量粗煤泥无法有效分选的问题，拟将原脱泥筛筛孔改为0.75 mm，以提高脱泥筛的筛分效率。脱除的0.75～0.25 mm粒级粗煤泥采用干扰床分选机分选，<0.25 mm粒级的细煤泥采用浮选机分选。

2.2 改造目标

(1)优化设备布置，调整煤泥水输送管道，避免管道内煤泥水的淤积。

(2)实现加药制度的科学、合理、完善，避免药剂的浪费，提高浓缩池溢流循环水的澄清度，降低压滤机滤液浓度，使循环水的浓度达到分选要求。

(3)新增粗煤泥分选系统。通过工艺改造减少浮选系统入选量，降低药耗，节约生产成本。

3 具体实施

3.1 原则流程

通过对入选原煤煤质特性、各种选煤方法以及最终用户对产品煤的要求进行对比分析，确定了朝川焦化选煤厂技改方案：新增粗煤泥分选系统，用于分选0.75～0.25 mm粒级粗煤泥。改造后，原有的二段式分选将优化为三段式分选，即50～0.75 mm粒级采用三产品重介质旋流器分选，0.75～0.25 mm粒级采用干扰床分选机分选，0.25～0 mm粒级采用浮选机分选，从而能够降低浮选上限，改善浮选入料粒度组成。改造后原则流程如图1所示。

3.2 粗煤泥分选设备选型

目前，选煤厂应用较广泛的粗煤泥分选设备主要有TBS和TCS两种，其中以TBS应用最为广泛，其Ep值为0.12 g/cm3左右。TBS是利用不同密度的物料在上升水流中的干扰沉降末速不同进行分选的。虽然TBS具有分选密度范围宽、处理能力大、使用年限长、系统稳定等诸多优点[3]，但是TBS分选粒级范围较窄，对入料粒度要求比较高，自动控制系统容易受现场环境影响；另外，由于其排料不连续，易造成床层不稳定，影响分选精度，而且由于其排料方式的原因，经常会出现尾矿堵料的情况，在生产过程中设备故障率较高。TCS是一种依靠上升水流与智能干扰器共同作用，有动力干扰的智能粗煤泥分选机。该机克服了传统TBS分选机不适应高密度排矸的弊端，是可满足现有选煤工艺要求的宽级别粗泥煤分选设备[4]，其Ep值<0.09 g/cm3。TCS在TBS的基础上进行了优化改进，通过增加智能控制的变频排料泵，实现了底流排放的连续、稳定、可调，提高了床层和分选密度的稳定性；通过增设上、下两个干扰叶片，实现了对物料的二次干扰分选，有效减少了错配，提高了分选精度。

图1 朝川焦化选煤厂原则流程图

TBS和TCS对0.75～0.25 mm粒级粗煤泥分选预测结果见表1。当生产灰分为8.79%的精煤产品时，TCS的精煤产率为6.88%，产量为18.59万t；TBS的精煤产率为5.92%，产量为15.99万t。可见，TCS分选优势更为明显，每年可多产精煤2.6万t。

表1 TCS与TBS产品对比结果

注：TCS的Ep值取0.09 g/cm3，TBS的Ep值取0.12 g/cm3；0.75～0.25 mm粒级含量按20%计算；不考虑细泥污染，选煤厂规模按2.70 Mt/a计算。

综合上述分析，从适用性、分选精度及生产的稳定性方面考虑，宜选用TCS分选该厂0.75～0.25 mm粒级粗煤泥。

3.3 分选效果

针对朝川选煤厂煤泥水系统和分选工艺目前存在的问题，通过优化设备选型，可降低项目投资，实现收益最大化。

经过预测，粗煤泥分选系统的增加，对选煤厂的经济效益影响分析结果见表2。

从表2可以看出，改造投资1 084.8万元，年降低运行成本471.2万元，投资回收期为2.3年。

表2 增加TCS分选环节经济分析结果

4 结语

随着煤炭市场需求的不断变化，煤炭价格也随之波动，因此选煤工艺设备的升级和改造是工业发展的必然，也是能源保护和资源有效利用的需求，同时还有利于环境保护，提高人们的生活质量[5]。完善选煤生产工艺，应对市场需求的变化，也是企业可持续发展的必然选择。朝川焦化选煤厂粗煤泥分选系统的改造目前正在实施过程中，预计完成后，可大大降低生产成本消耗，提高原煤入选量，并获得可观的经济效益。