动力煤选煤厂降低产品水分的研究与实践

钱 坤

(山西中煤杨涧煤业有限公司，山西 朔州 036000)

动力煤按照发热量划分等级和基价[1-2]，动力煤发热量主要受2个因素影响，一个是灰分，一个是水分，它们与发热量均成反比关系[3-4]。在朔州地区，每个水分影响的热值在0.25～0.33 MJ/kg之间[5]。在生产实际中要尽可能降低产品煤的水分，提高产品的灰分，从而在保证产品合格的基础上，提高产品的回收率。

东坡选煤厂混煤系统入洗能力为5.00 Mt/a，采用选前1.5 mm湿法脱泥，1.5～50 mm重介旋流器主再洗，0.35～1.5 mm粗煤泥螺旋分选，小于0.35 mm细煤泥压滤回收工艺。产品煤主要由精煤、粗精煤泥和细煤泥混合组成。主要脱水设备有：精煤脱水由1台HSG1400型和1台SCH1500型卧式振动离心机完成；中煤由1台WSL1200卧式振动离心机完成；粗煤泥由2台ML1000卧式刮刀卸料离心机完成，煤泥离心机前各布置1台固定弧形筛进行预脱水；细煤泥由2台KMZG550/2000-U快开式隔膜压滤机完成。

1 存在的问题及原因分析

1.1 存在问题

受动力煤市场影响，结合经营情况综合测算，从2020年8月份起，公司要求洗选的产品热值由原先的20.92 MJ/kg提升为22.59 MJ/kg，产品灰分由23%降至17.5%左右。但在实际生产过程中发现，产品的热值往往低于计划要求，主要表现为水分超标，水分高达12%左右，远高于计划要求的10%以下。由于水分超标影响热值，不得不通过降低产品灰分的手段来保证产品热值达标，不仅影响了产品的回收率，而且在冬季装车时，还会发生冻车现象，给公司的销售和经营带来诸多压力。

1.2 原因分析

为了解决上述问题，选煤厂对水分超标情况进行了系统分析。该厂生产的产品煤主要由1.5～50 mm精煤、粗精煤泥(0.35～1.5 mm)和细煤泥(小于0.35 mm)3种产品组成。每种产品的产率和煤质指标变化均会对最终产品的质量产生影响。因此，对整个洗选系统进行梳理，掌握其中的差异，显得尤为必要。

1.2.1 原煤指标对比

首先对入洗原料煤进行分析。东坡选煤厂主要入洗东坡矿原煤，开采煤层为山西太原组4号煤层和9号煤层，2020年全年开采9号煤层，煤层厚16 m左右，采用综采放顶采煤工艺，煤质特征稳定。主要煤质指标见表1。其可选性曲线见图1。

表1 东坡矿9号原煤煤质特性

β—浮物曲线；λ—灰分特性曲线；θ—沉物曲线；ε—±0.1曲线；δ—密度曲线

为了进一步分析产品调整前后的原煤煤质变化，对7、8两个月原煤煤质情况进行了统计对比，详细情况见表2。

表2 东坡矿7、8月份原煤煤质指标情况对比

从7月份和8月份原煤煤质指标来看，水分、灰分保证平稳，热值变化也在0.42 MJ/kg以内，结合表1，排除原煤可选性发生变化导致产品水平超标。

1.2.2 精煤指标对比

对7、8月份生产出的产品煤煤质指标进行了统计对比，详细情况见表3。

从表3对比情况看，8月份产品煤水分比7月份高2.6%，8月份产品煤灰分比7月份低5.99%。若8月份产品煤水分降低2%，则产品煤煤质指标完全能达到任务指标。甚至可以将灰分提高0.5%，热值也能保证在22.59 MJ/kg左右。根据东坡矿原煤可选性曲线，灰分提高0.5%，回收率将提高1%～1.5%。因此降低产品煤水分对公司的经济效益有较大影响。

表3 东坡选煤厂7、8月份产品煤煤质指标对比

1.2.3 主要脱水设备情况分析

从现场生产组织来看，产品煤指标调整后，主要洗选工艺未进行调整，仅通过调整主再洗旋流器密度来调节最终产品灰分，主要生产操作人员和技术人员也未发生变化。主要脱水设备7、8月份脱水指标见表4～表6。

从表4～表6中可以看出，在调整产品煤指标后，主要脱水设备脱水效果变化不大。由此可以分析得出，最终产品水分增高主要是由精煤、粗精煤泥、细煤泥三者的相对含量发生了变化，精煤回收率降低，导致在最终产品中比例降低，产品煤总体水分变大。

表5 压滤机脱水指标

表6 粗精煤泥离心机脱水指标

为了降低水分，保证最终产品煤合格，实现的途径有2条：一是提高精煤在最终产品中的比例；二是提高主要脱水设备的脱水效果。主要脱水设备脱水潜力分析如下：

从表4可以看出，2台精煤离心机达到了设备的理想工况要求[6]，基本不需要进行大的调整。

从表5可以看出，2台压滤机产出的煤饼水分高，如果都能降低2%左右，则煤泥热值将提高0.50 MJ/kg左右，具有较大的改进空间[7]。

从表6中可以看出，粗精煤泥水分都较高，说明煤泥离心机调整空间大。若能降低5%左右，可以提高末精煤热值1.26 MJ/kg左右。因此，提高煤泥离心机脱水效果尤为必要。

2 采取措施

选煤作为一个系统工程，想要得到经济效益最大化的合格产品，首先必须要从工艺改进方面进行综合考虑，从而保证各设备的入料特性达到理想状态；其次，对脱水设备的脱水性能进行提升改造，保证设备发挥最大性能；其次，对生产过程进行严格管控，保证入料各项指标在控制范围之内，保证设备状态良好。

2.1 工艺措施

(1)精煤作为最终产品的主导产品，从表4可以看出，精煤离心机脱水产品的水分和灰分均低于最终产品，增加精煤产品在最终产品中的比例，一是能降低最终产品的水分；二是能满足最大回收率原则，保证经济效益的最大化。采取的主要措施有：① 在系统允许的范围内，增加入洗原煤的小时带煤量。东坡选煤厂将原煤入洗量从原先的650 t/h提高至750 t/h；② 提高重介旋流器的分选密度，适当增加精煤的灰分，从而提高精煤回收率。

(2)调整水力分级旋流器底流口尺寸，一是保证压滤机和煤泥刮刀离心机入料粒度组成合理；二是尽可能地保证物料多进离心机脱水。东坡选煤厂水力分级旋流器组的规格为6×450 mm，原设计底流口直径为80 mm。通过生产摸索，将旋流器底流口直径调整为4个85 mm，2个70 mm，从而保证了粒度组成和分级比例的合理。

(3)调整水力分级旋流器组的入料压力。在保证底流呈伞状的同时，降低入料压力，保证压滤机入料粒度组成的合理[8-10]。通过生产实践，将入料压力由175 kPa调整为160 kPa。

2.2 设备改造

通过设备改造，提高设备自身性能，从而发挥设备最大效能。采取的主要改造措施有：

(1)调整弧形筛倾角，保证入料均匀，流速达到煤泥离心机小时处理量要求(50～80 t/h)。

(2)将弧形筛由固定式改为振动式，提高预脱水效果，保证离心机入料浓度(50%～60%)。

(3)调整煤泥离心机筛篮筛缝间隙，将筛蓝筛缝由0.35 mm调整至0.45 mm，增加开孔率和透水效率，提高脱水效率[11]。

(4)重新安装离心机内挡水圈，降低离心液回流；改造离心机二道挡水圈。

(5)提高离心机筛蓝转速，将煤泥离心机筛篮转速从650 r/min提升至750 r/min，从而提高离心机分离因素。

(6)更换压滤机滤布，将滤布的透气量由原先的900 L/(m2·s)提升至1 000 L/(m2·s)，降低压滤煤泥水分。

2.3 管理措施

通过过程管控，保证入料的性质和设备的工作状态稳定。主要措施如下：

(1)煤泥离心机筛篮每2h用水或气冲洗1次；精煤离心机筛篮每个班处理1次；保证离心机挡水圈完好。

(2)快开式隔膜压滤机每班冲洗1次。

(3)调整弧形筛来料量，保证2台弧形筛入料量均衡稳定，杜绝1台料多，1台料少。

(4)合理规划推煤作业，加强推煤管理，保证入洗原煤块末配比的均衡性。

(5)加强采制化管理，提高样品的代表性，保证出样效率，为生产调整提供依据。

3 效果分析

采取上述措施后，对各脱水设备的脱水效果进行了采样分析，详细指标见表7～表9。

表7 精煤离心机脱水指标

表7～表9的数据佐证了之前的判断，即精煤水分改善有限，粗精煤泥和煤泥水分有较大幅度的降低。通过上述措施，最终产品煤的水分也达到了预期要求，控制在10%以下，为9.3%左右。

表8 调整后压滤机脱水指标

表9 调整后煤泥离心机脱水指标

4 结 语

选煤是一个系统工程，随着新工艺、新技术的不断推出，选煤工艺不断进步，工艺设备不断更新。且随着我国发展进入新常态，对洗选产品的质量、产品结构的灵活性和适应性提出了更高的要求。作为选煤工程技术人员，不能局限于传统思维，要打破常规，不断地接触新技术、新工艺、新设备，开拓新思维，不仅要考虑最大产率原则，还要从经济效益角度综合分析，不局限于设备生产厂家提供的技术性能指标，算好成本效益账，最大限度地发挥设备的能效比。