袁大滩选煤厂工程设计实践

陈警卫

(中煤西安设计工程有限责任公司，陕西 西安 710054)

1 选煤厂概述

袁大滩选煤厂为袁大滩矿井配套项目，位于袁大滩井田的中部刘家湾西北侧约0.5 km的沙地中，生产能力为5.0 Mt/a，选煤方法为200～13 mm(预留下限降至8 mm的可能性)块煤采用重介浅槽分选、小于13 mm末煤暂不分选但预留分选处理能力、粗煤泥采用离心机回收、细煤泥采用压滤回收的工艺流程。选煤厂于2018年8月投产。入选原煤为中灰、中高全水、高挥发分、高热值、中硫、低磷、低氟、低氯、一级含砷、高热稳定性、较低软化温度灰、粘结性指数为0的不粘煤和长焰煤。2018年7月15日配套矿井投产，选煤厂开始带煤试生产，并一次投料成功，产品数质量指标均达到设计要求，安全设施稳定可靠，符合设计规定要求，也满足现场使用要求。

2 设计方案

2.1 煤质特征

本矿首采区为2煤层，对其进行钻孔资料统计，预测原煤灰分，按照预测的原煤灰分校正就近生产煤矿小纪汗2号煤筛分浮沉资料，得到袁大滩选煤厂入选原煤筛分表和200～13 mm原煤浮沉表，分别见表1和表2。

表1 原煤筛分试验结果

由表1和表2可得出以下结论：

(1)袁大滩矿井原煤灰分为18.80%，属于中等灰分煤，不经过洗选可满足一般动力煤用户的要求，但对于发热量要求较高的用户，或井下煤质发生变化时，不经过洗选的原煤市场竞争力不强，企业效益未实现最大化，故增加原煤分选环节十分必要。

(2)大于13 mm块原煤含量为45.78%，其灰分为19.38%，稍高于原煤灰分，说明块煤中含有相对较多的矸石，工艺选择时可考虑通过块煤洗选加工，实现排矸降灰，优化产品煤质。

(3)小于0.5 mm原生煤泥含量为5.04%，灰分为26.14%，虽然含量较低，但灰分较原煤高，说明矸石较易碎且有一定泥化现象，因此在工艺选择和设备选型中应予以重视。

(4)小于1.4 g/cm3和大于2.00 g/cm3密度级为主导密度级，小于1.4 g/cm3密度级灰分较低，大于2.00 g/cm3密度级矸石灰分高达76.56%，说明在采用较高密度分选时，可以排出纯矸，洗选出大量精煤。

(5)1.4～2.0 g/cm3密度区间的中间物含量较少，说明本矿煤的可选性较好，分选密度在此范围变化时，对精煤的产率影响不大。

(6)从浮沉煤泥含量和灰分来看，浮沉煤泥的量不大，灰分较原煤灰分低，说明矸石泥化不严重。

根据表2中数据，绘制入选200～13 mm原煤可选性曲线，见图1。

表2 200～13 mm原煤浮沉试验结果

图1 200～13 mm粒级原煤可选性曲线

由可选性曲线可知，当分选密度低于1.3 g/cm3时，可选性为极难选；当分选密度等于1.4 g/cm3时，可选性中等可选。

2.2 选煤工艺

在保证洗选产品质量满足市场要求前提下，遵循企业经济效益最大化原则，选择先进高效、适应性强、灵活方便、回收率高的分选工艺。最终确定的工艺流程(图 2) 为：200～13 mm(预留下线降至8 mm的可能性)块煤采用重介浅槽分选、小于13 mm末煤暂不分选但预留分选处理能力、粗煤泥采用离心机回收、细煤泥采用压滤回收的工艺流程。

图2 工艺流程

2.3 主要设备选型

选煤厂的工作制度为330 d/a、16 h/d，每天两班生产，一班检修。原煤仓前小时处理量与矿井一致，为Q=2 500 t/h，原煤仓后各环节不均衡系数根据GB 50359—2016《煤炭洗选工程设计规范》选取。所选设备处理能力均满足块煤洗选下限降至8 mm的通过量。主要设备选型见表3。

表3 主要设备选型

2.4 总平面布置

选煤厂主要单位工程包括原煤仓、准备车间、主厂房、块煤地销仓、产品仓、矸石仓、浓缩车间及泵房、火车快速装车站、汽车快速装车站、电控楼、综合化验楼、机电修理车间、材料棚等，根据厂区地形，采用一字型平面布置。

(1)原煤仓：原煤仓为2座φ22 m的钢筋混凝土圆筒仓，每个仓容量10 000 t，总容量20 000 t。仓上采用胶带输送机加犁式卸料器配煤，每个仓下布置6个仓口，共设12台振动给煤机，给煤机呈相对布置。原煤仓设置单独的电梯间和检修间，仓上设起吊梁和电动葫芦。

(2)准备车间：采用钢筋混凝土结构布置形式，准备车间外形尺寸35m×18m×20.40m(局部高26.40 m)。原煤由2台双层弛张筛进行分级作业(预留1台双层弛张筛位置)，弛张筛上层为固定筛，筛孔35 mm(出料端局部100 mm)，下层为弛张筛，筛孔为13 mm。同时准备车间原煤可通过203配仓刮板的卸料闸门(带50 mm方格板)落入准备车间内的锅炉煤仓储存，末煤通过仓口溜槽闸门给入211带式输送机转载，供锅炉房用煤。

(3)主厂房：主厂房采用钢筋混凝土结构布置形式，主厂房外形尺寸43m×22m×33.4m。主厂房设备布置按顺煤流方向呈阶梯状和大厅式布置，主要层面5层，局部7层。工艺布置按系统分为块煤洗选系统、粗煤泥回收系统、压滤回收系统，主厂房功能分区明确，厂房明亮整洁。主厂房设置了提升孔和楼梯间，并考虑了汽车可以开进厂房内，设有检修通道。主厂房设置1台电动单梁桥式起重机，用于重介浅槽分选机、精煤脱介筛、压滤机等主要设备的检修。主厂房为钢筋混凝土结构厂房，楼板为混凝土结构和网格板相结合楼板，各种跑冒滴漏和打扫卫生的煤泥水通过各层地沟很方便的进入底层平面，通过地沟进入集水池，然后由排污泵打入矸石脱介筛进行回收处理。

主厂房工艺布置主要有以下特点：① 布置合理紧凑，采用钢筋混凝土布置，布置紧凑，厂房体积小，上煤点低；② 主要工艺设备采用先进可靠的大型设备，系统可靠性高，灵活性强；③ 按照工艺作业特点，分区明确，便于操作管理；④ 生产系统灵活，生产方式多样，可以最大程度的适应市场需求和变化；⑤ 各设备采用分层布置方式，使上工序物料以自流的方式给入下一工序设备中，减少了中间运输环节，物料运输路径短，管道省，减少了能耗和管路磨损；⑥ 主要工艺设备的上方留有合理的检修空间和检修孔，便于设备部件的检修起吊。

(4)产品仓：设3座φ22 m的钢筋混凝土圆筒仓，每个仓容量10 000 t，总容量30 000 t。仓上采用可逆式移动配仓输送机，块精煤(混精煤)产品可以均匀配至2个仓内，末煤(混煤)产品可以均匀配置3个仓内，产品煤可以实现最大程度的互换储存。每个产品仓下设6个仓口，共设18台振动给煤机，给煤机呈相对布置。产品煤通过分岔溜槽和闸门实现既可以去汽车装车外运，也可以火车快速装车外运销售。产品仓设置单独的电梯间和检修间，仓上设起吊梁和电动葫芦，用于起吊和检修。

3 设计特点

3.1 先进、高效选煤方法

本矿煤为动力煤，其主要用途是作为电力、化工、民用等动力用煤。并且原煤灰分较低，发热量高，所以在末煤没有高端的用户之前，分选粒级不宜太低。洗选加工以稳定煤质，降低灰分与硫分、提高发热量、满足用户对产品的质量要求为原则，入洗下限以13 mm为宜。

在充分考虑煤质和市场变化的基础上，结合目前国内外选煤技术的发展状况，选煤厂可行性研究报告对块煤采用重介浅槽分选、跳汰分选等多种选煤方法进行了技术分析，最终确定13～200 mm块煤采用重介浅槽分选，小于13 mm末煤不分选。

3.2 工艺流程先进、灵活

工艺系统分为4大部分，即原煤准备系统 、主洗系统、介质回收系统和煤泥水系统。根据煤质和用户的不同要求，确定了5种不同的生产方式，可以满足不同用户对产品的要求。

3.3 总平面布置合理、紧凑

总平面一字型布置，生产工艺顺畅、合理；并妥善处理近期建设和远期发展的关系，发展端尽可能预留在厂区边界。在有利生产、方便管理的前提下，将不同功能的建、构筑物因地制宜、合理分区；在满足生产使用、防火、卫生、安全、环保等要求下，将相同功能的建、构筑物联合或同体布置，减少占地。

3.4 设备配置大型化、高效化、节能化

重介浅槽选用国内最大型号的浅槽分选机，处理能力大，系统布置得以大幅简化。原煤分级筛选用2台3.6×8.5双层香蕉筛，上层筛孔φ200 mm，下层筛孔φ13 mm，脱介效果显著。

3.5 生产管理现代化

重介系统自动调节对象为精煤脱介筛筛下合格悬浮液的自动分流箱分流阀及合格介质桶补加循环水阀，精煤预期灰分为外环给定，灰分测量仪测量值(反馈信号)与之比较，其偏差经过PI调节后输出作为内环给定输入，密度变送器测量值(反馈信号)与之比较，其偏差经过PID调节后输出作用于执行器(分流箱分流阀及合格介质桶补水阀)，内环经过PID调节后设一个偏差比较器，当偏差Δd为正偏差时，输出作用于合格介质桶补水阀；当偏差Δd为负偏差时，输出作用于分流箱分流阀。

3.6 综合自动化程度高

选煤厂的集控技术先进，自动化程度高，所需岗位工少，工艺参数显示明了、直观；采用智能综合保护体系和人/机界面交互技术，能够实现生产过程的高产、高效和岗位无人值守；实现了设备分选密度的自动控制、系统自动启停车、事故自动报警、火车快速装车，汽车装车集空车称重、自动装车、自动加煤、重车过磅、自动打印于一体。

4 结 语

袁大滩选煤厂结合原煤煤质特点选择先进、高效的选煤方法；根据煤质和用户的不同要求，确定了5种不同的生产方式，满足不同用户对产品的要求；根据征地的特殊性，平面采用一字型布置，生产工艺顺畅、合理；设备配置大型化、高效化、节能化，重介浅槽选用国内最大型号的浅槽分选机，处理能力大，系统简单；采用先进的自动监测和重介密度自动控制系统，生产管理现代化。该厂投产至今已3 a，2019年、2020年的原煤处理量分别4.9 Mt、5.2 Mt，精煤平均灰分为7%，平均介耗为0.80 kg/t，各项指标均满足设计规范要求。