潘三选煤厂煤泥水处理系统的优化实践

周宏强，宗 召

(淮南矿业集团潘三选煤厂，安徽 淮南 232096)

淮南矿业集团潘三选煤厂为20世纪90年代初投产的矿井型动力煤选煤厂，原设计能力3.0 Mt/a，工艺流程：大于18 mm块煤采用重介质斜轮分选，末煤直接上仓销售，煤泥水浓缩后压滤回收[1]。新世纪初，国家工业发展迅速，煤炭等能源需求量加大，为顺应市场要求，该厂进行了扩能改造，新增块煤浅槽和末煤重介质旋流器系统，改造后处理能力达到5.0 Mt/a，工艺流程：大于13 mm块煤采用浅槽分选，小于13 mm末煤采用有压两产品重介质旋流器分选[2]。2018年中央型潘集选煤厂建成投产后，潘三矿作为潘集炼焦煤厂的入选原料煤供应点之一，为了减少不必要的浪费和降低洗选成本，潘三厂洗选工艺流程进行了调整，调整后的工艺为：停开末煤系统，大于13 mm块煤浅槽排矸、破碎后掺入筛末煤。随着市场变化和洗选工艺流程的改变，煤泥水系统作为选煤厂煤炭洗选过程中的关键环节之一，也相应经历了几次优化改造。

1 第一次优化改造

1.1 设计之初煤泥水流程

2002年扩能改造前只有块煤煤泥水处理系统(末煤不入洗)[3]，改造后新增了末煤煤泥水处理系统，新增1台NJG-30型高效浓缩机(615)，煤泥水处理系统工艺流程如图1所示。

图1 设计煤泥水系统工艺流程

从图1可以看出，块煤系统细煤泥水经601浓缩机(φ18 m)浓缩后，底流又打到末煤经水力旋流器分级+高频筛再次回收，然后回到615浓缩机。

该生产工艺存在以下问题：

(1)分析该厂2005年煤质资料，原煤筛分0.5～0 mm粒级产率为14.90%，而实际生产中小于0.5 mm煤泥产率高达19%。分析原因601底流增大了420旋流器组的入料量和入料浓度，加剧了煤粒的粉碎和泥化，增加了煤泥量。

(2)延长了细粒在煤泥水中的循环时间，增加了循环量，不利于615浓缩机中煤泥颗粒的沉降，使一些细粒、极细粒溢流回到循环水中，增大循环水浓度，严重恶化了浓缩机的沉降效果。

(3)601浓缩机未发挥应有的作用，实际上全系统的细煤泥最终都由615浓缩机处理，增加了设备负荷[3]。

1.2 煤泥水系统优化改造

改造后，601和602(φ18 m)2台浓缩机并联使用，采用一段浓缩+筛网沉降离心机回收、二段浓缩+压滤机回收联合工艺流程[4]，改造后细煤泥水处理系统工艺流程如图2所示。

图2 改造后细煤泥水系统工艺流程

改造后，一方面简化了工艺流程，减少了煤泥在系统中的循环时间，降低了次生煤泥量[5]；另一方面，充分发挥了601、602浓缩机的浓缩效果，改善了循环水水质。但随着使用时间的延长，在生产中也暴露出以下问题。

(1)601、602浓缩机同时使用，出现事故后无备用浓缩池。

(2)601浓缩机煤泥量较之前增加，607、608底流泵管路细，存在底流泵无法上料的情况。

(3)筛网沉降离心机设计处理能力为65 t/h，以每天工作16 h计，日处理煤泥量1 040 t。煤泥产率19%，则每天的末煤入洗量约为1040÷19%=5 474 t，末煤系统带煤量342 t/h，低于额定处理量，制约了该厂原煤洗选降灰能力，影响了商品煤质量的提高。

2 第二次优化改造

基于生产中出现的上述问题，该厂在2008年对煤泥水系统进行第二次优化改造，将块末煤系统的煤泥水分系统处理。块煤系统产生的煤泥水在块煤车间采用弧形筛截粗+高频筛脱水工艺回收粗煤泥[6]，细煤泥水采用一段浓缩+二段浓缩+压滤回收工艺；末煤系统产生的煤泥水由末煤厂房水力旋流器组分级浓缩，底流高频筛脱水处理，细煤泥水采用一段浓缩+压滤回收工艺。调整优化后的煤泥回收工艺流程如图3所示。

图3 进一步优化后煤泥回收工艺流程

调整后，使用601和615 2台浓缩机，602和630作为事故备用浓缩机，生产系统更加稳定；甩掉了筛网沉降离心机，解除了末煤小时处理量的瓶颈限制，原煤入洗比例进一步提高，商品煤的发热量突破20.08 MJ/kg，创造了良好的经济效益。

2010年该厂又新增了块煤系统煤泥水去末煤系统处理管路，如图3所示。块煤车间尾矿桶内物料经泵打到405脱泥筛上(筛缝尺寸0.75 mm)。从表1可以看出，其中有接近90%的物料可以从筛上进入有压两产品重介质旋流器得到有效分选，从而使得商品煤质量进一步提高。同时增加了块煤系统煤泥水的处理方式，使块、末煤系统通过尾煤水处理联系到一起，增加了整个系统的联动性和灵活性，并保留了原有系统的相对独立性，使系统应对突发事故的能力大大加强。

表1 块煤系统煤泥粒度组成

3 第三次优化改造

3.1 煤泥水系统优化简化

2019年潘三厂开始向潘集选煤厂发运炼焦原料煤，为了降低洗选加工成本，单开块煤系统，煤泥量也大幅减少，2020年全年煤泥量约为入选原煤的2%，为进一步节约材料费，降低电耗，该厂对煤泥水处理系统进行了优化简化。利用原有设备通过安装闸阀和调整管路实现单开块煤系统时，产生的细煤泥水能够直接进入615浓缩机处理，停开601高架浓缩机，实现煤泥水一段浓缩+压滤工艺，615浓缩池循环水供块煤厂房生产用水，实现洗水闭路循环。

优化简化后的煤泥水处理工艺流程见图4。

图4 优化简化后的煤泥水处理工艺流程

3.2 经济效益分析

(2)停开601浓缩机(功率5.5 kW)和607、608底流泵(功率30 kW)，全年工作340 d，按601浓缩机每天开机18 h，607、608底流泵每天开机3 h计，年节约电费(5.5×18+30×3)×340×0.76=4.88(万元)。

综上，加上节省的设备配件等维修费用，每年可节约成本费用20万余元。

3.3 简化后的不足之处

615循环水池内循环水原给末煤系统筛子喷水等供水，现经过管路改造，实现用681循环水泵给块煤系统生产供水。681循环水泵型号为200ZJ-I-A60，流量735 m3/h，扬程54 m，转速980 r/min，配用电机功率185 kW。

块煤车间3台筛子喷水和301机头冲水流量600 m3/h，几何扬程21 m，输送距离77 m，弯头15个，三通3个，闸阀10个，压水管管径300 mm，要求筛子喷水压力不小于0.2 MPa。

当量长度L1=77+15×9+3×30+10×3=332(m)。

计算管路总扬程H：扬程富裕系数a取1.1，管路摩擦损失系数f取0.0158[9]。

21+20.4)=51(m)

经计算，681循环水泵各项参数均大于实际运行参数，现采用节流调节方式控制流量，管路磨损大且经济性较差，可采用变频调节方式，适当降低转速，提高使用经济性[10]。

4 结 语

煤泥水处理环节做为选煤厂生产过程的重中之重，必须给与高度重视，随着市场和洗选工艺流程的改变，煤泥水处理系统也要适时的作出调整，使其不断优化完善，从而达到选煤厂经济效益的最大化。