同忻选煤厂分流系统的研究与应用

仝秀忠

(大同煤矿集团 大地选煤工程有限责任公司，山西 大同037003)

同忻选煤厂位于山西省大同市境内，原煤设计处理能力为6.0 Mt/a。该厂生产工艺灵活，兼具生产1/3焦煤和动力煤两种生产方式。原煤破碎到50 mm以下，50～1.0 mm粒级通过两段两产品重介质旋流器分选，1.0～0.25 mm粒级粗煤泥采用煤泥分选机分选，0.25～0 mm粒级细煤泥采用加压过滤机和板框压滤机联合脱水回收，实现洗水闭路循环和零排放。

该厂采用的重介分选系统具有分选精度高、产品结构调整灵活、技术先进、系统可靠、适应能力强、自动化程度高等特点[1]。在煤炭市场竞争越来越激烈的今天，煤炭产品洗选过程中能源消耗的多少也成为竞争胜败的关键[2]，而在选煤厂生产中分流系统是控制介耗、增加介质回收率的重要途径[3]。该厂重介质从合介桶进入两产品重介质旋流器，再经过脱介筛和分流系统分流后，分别进入合介桶和稀介桶来保证各桶的液位和密度[4]。分流系统在洗选过程中有着不可替代的作用，能客观反映出选煤厂整个洗选系统是否正常运行。因此，分流系统的研究对于保证选煤厂正常生产有着积极的作用[5-6]。

1 分流系统存在的问题

同忻选煤厂50～1.0 mm粒级原煤进入两产品重介质旋流器分选[7-8]。精煤通过溢流箱和溢流管路由闸板控制分别进入精煤脱介筛和原中煤脱介筛，用于精煤脱水，筛上物通过离心机脱水后进入产品带式输送机[9]。在精煤脱介筛的入料端安装一排固定筛，筛下设置分流箱[10](图1)，原中煤脱介筛下没有设置分流箱。通过控制分流箱机构开关的大小来调节合介桶的液位和介质密度。选煤厂分流系统合格介质流原则流程(不涉及稀介流、煤流和水流等)如图2所示。其在生产过程中存在以下问题：

图1 分流箱结构示意图

图2 原有分流系统原则流程

(1)当精煤脱介筛出现故障(筛板翘起、侧压板脱落、挡皮脱落等)无法正常运行时，将精煤脱介筛闸板关闭后使旋流器溢流只进入原中煤脱介筛，然而原中煤脱介筛筛下没有设置分流箱，无法进行脱介；同时合介桶液位由于介质损耗出现快速下降，因而单独使用原中煤脱介筛时无法保证正常洗选生产。

(2)由于分流箱机构长时间被煤泥覆盖，并与介质接触等原因，机构磨损严重[11]，集控对分流箱机构开关大小的操作与生产现场实际调节大小的位置常常不符，分流量不能按比例调节 ，分流量大小难以控制，使得稀介密度较高，磁选机回收效果不佳，介质回收率低，介耗增大[12-13]，故分流系统改造是亟待解决的问题。

2 分流系统的研究与应用

2.1 分流系统管路改进

精煤脱介筛闸板关闭后，单独使用原中煤脱介筛脱介效果不好，合介桶液位不稳定，无法保证正常生产。这一现象的发生主要是因为原中煤脱介筛入料端没有设置固定筛，筛下也没有设置分流箱，从而导致合格介质无法进行分流、介质损耗较大。

故将精煤脱介筛入料端固定筛筛下原有分流箱拆除，并在原有的介质分配箱(主要是收集精煤、中煤和矸石脱介筛下的合格介质)与稀介桶之间通过管路连接并安装气动阀，使得介质分配箱的介质可以直接进入稀介桶，这样如果单独使用精煤脱介筛或原中煤脱介筛，都可以通过调节该管路气动阀来控制合介桶的液位和密度。当精煤脱介筛出现故障无法运行时，则可单独使用原中煤脱介筛生产，进而减少介质的损耗。改造后选煤厂分流系统原则流程如图3所示。

图3 改造后分流系统原则流程

2.2 分流箱机构改进

分流箱机构在使用一段时间后由于长时间与物料接触会出现操作位置与现场位置不相符的现象，例如集控操作调节到50%，而现场分流箱机构位置总是大于或者小于集控系统的操作位置。当分流机构大于实际操作位置时，合介进入稀介桶造成合介桶液位不稳定，介质密度升高；当分流机构小于实际操作位置时，合介桶液位快速增高，介质密度降低，造成跑煤现象发生[14-15]。通过对分流系统管路改进并安装气动阀，把分流箱的机构换成气动阀，在进行分流操作时气动阀开关大小可以相应地进行改变，操作更为灵活，有效减少了因分流机构不到位引起介耗增加或介质密度降低现象的发生。新增气动阀结构如图4所示。

图4 气动阀结构简图

3 应用效果

分流系统经过改造后，增加了原中煤脱介筛的利用率，在精煤脱介筛出现故障时不会使该系统全部停产，仅将出现问题的设备单独停车进行检修即可。同时，由于分流机构的改变使选煤厂介质系统的控制更加方便，减少了介质损失，增加了精煤的回收率，降低了检修工的劳动强度[16]。经增加气动阀改造后，检修工对分流机构的维护频率由每3天一次改为每10天一次，改造前后维护周期对比如图5所示。

图5 改造前后维护时间

同忻选煤厂有两套运行系统，在没有对分流系统进行改造之前，如果任意一套系统的精煤脱介筛出现故障，该套系统设备需都停产，煤量由1 000 t/h减至500 t/h；改造之后如果精煤脱介筛出现故障，只需将精煤脱介筛停车即可，还可用原中煤脱介筛进行生产，煤量由1 000 t/h减至800 t/h，同时随机对2018年1月精煤脱介筛出现故障时间进行统计，见表1。

表1 2018年1月精煤脱介筛出现故障时间

由表1可知，该月内因精煤脱介筛出现故障影响生产的时间为353 min(按6 h计算)，而带煤量可由500 t/h增至800 t/h，吨煤洗选加工费按11.19元计算，每年可增加收入11.19元/t×300 d×6 h×12月=24.170 4万元。分流系统经改造后可减少更换分流箱机构的频率，降低检修工的劳动强度，还可降低介质损耗，提高选煤厂的各项综合效益。

4 结语

重介选煤工艺在国内选煤厂分选工艺中占主导地位，分流系统的稳定是整个选煤厂正常生产的保证。同忻选煤厂对分流系统的整体改进后，不仅提高了设备开机率，还减轻了检修任务，使洗选系统得到更大的优化，取得了较好的经济效益。此次改进也为单独使用某一设备造成介质损耗突然增高的现象提供了新思路，同时为其他选煤厂分流系统设计和改造提供了参考。