吳文波

(煤炭工業(yè)太原設(shè)計(jì)研究院，山西省太原市，030001)

★ 煤炭科技·加工轉(zhuǎn)化★

智能干選在選煤廠塊煤分選系統(tǒng)改造中的應(yīng)用分析

吳文波

(煤炭工業(yè)太原設(shè)計(jì)研究院，山西省太原市，030001)

塊煤預(yù)先排矸是目前煉焦煤選煤廠生產(chǎn)中的重要環(huán)節(jié)，針對(duì)棗礦集團(tuán)新安煤業(yè)選煤廠現(xiàn)有塊煤排矸工藝中存在的矸石帶煤嚴(yán)重、動(dòng)篩跳汰機(jī)故障率高等問題進(jìn)行了論述。介紹了智能干選工藝的原理及特點(diǎn)，通過對(duì)動(dòng)篩跳汰、重介淺槽以及智能干選的應(yīng)用情況進(jìn)行對(duì)比分析，提出了采用智能干選工藝對(duì)塊煤進(jìn)行分選的技術(shù)改造方案，并對(duì)改造后的經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行了分析。分析表明，該廠采用智能干選工藝代替動(dòng)篩排矸能夠取得良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

塊煤排矸 動(dòng)篩跳汰機(jī) 智能干選 效益分析

棗礦集團(tuán)新安煤業(yè)選煤廠(以下簡(jiǎn)稱新安煤業(yè)選煤廠)生產(chǎn)能力為3.0 Mt/a，主要生產(chǎn)煉焦用煤,現(xiàn)生產(chǎn)工藝分別為300～50 mm采用動(dòng)篩跳汰機(jī)排矸，50～1 mm采用三產(chǎn)品重介旋流器分選，1～0.25 mm采用TBS粗煤泥分選機(jī)分選，+0.25～0 mm采用浮選。本文通過分析現(xiàn)有塊煤分選工藝存在的問題、智能干選工藝的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)以及改造后所取得的經(jīng)濟(jì)效益來評(píng)價(jià)智能干選機(jī)的應(yīng)用效果。

1 目前塊煤分選工藝存在的問題

新安煤業(yè)選煤廠采用動(dòng)篩跳汰機(jī)進(jìn)行塊煤分選，動(dòng)篩跳汰分選工藝流程圖如圖1所示。

動(dòng)篩跳汰分選在生產(chǎn)過程中主要存在3個(gè)方面的問題：一是動(dòng)篩跳汰機(jī)的分選效果差，動(dòng)篩矸石帶煤率高達(dá)6%～8%，大量精煤隨矸石排棄，經(jīng)濟(jì)效益損失嚴(yán)重；二是動(dòng)篩跳汰機(jī)設(shè)計(jì)處理能力為 150 t/h，隨著井下開采深度的增加，原煤中矸石含量逐漸增大，跳汰機(jī)排矸輪負(fù)荷不斷加大。由于跳汰機(jī)排矸能力的制約，導(dǎo)致跳汰機(jī)故障率不斷升高，停機(jī)檢修時(shí)間增加，嚴(yán)重影響正常生產(chǎn)；三是受動(dòng)篩跳汰機(jī)排矸能力不足的影響，大量矸石不能及時(shí)排出，通過塊煤破碎機(jī)破碎后進(jìn)入重介分選系統(tǒng)。隨著矸石量的不斷增大，塊煤破碎機(jī)和三產(chǎn)品旋流器的運(yùn)行負(fù)荷也隨之增大，進(jìn)而影響旋流器的工況環(huán)境，同時(shí)對(duì)旋流器的分選效果也產(chǎn)生影響。

圖1 動(dòng)篩跳汰分選工藝流程圖

以上問題對(duì)選煤廠實(shí)現(xiàn)減員增效、提高自動(dòng)化水平、建設(shè)現(xiàn)代高效選煤廠形成了制約。因此，選用先進(jìn)的塊煤分選技術(shù)對(duì)現(xiàn)有動(dòng)篩分選工藝進(jìn)行改造，并對(duì)改造后的成效進(jìn)行分析十分必要。

2 煤質(zhì)分析

新安煤業(yè)選煤廠塊原煤粒度組成見表1。

表1 新安煤業(yè)選煤廠塊原煤粒度組成

由表1可以看出，+100 mm粒級(jí)中矸石和夾矸含量占全樣產(chǎn)率分別為2.73%和1.30%;100～50 mm粒級(jí)中矸石、夾矸含量占全樣產(chǎn)率分別為6.51%和1.12%；原煤中+50 mm塊煤占全樣產(chǎn)率為24.21%，灰分為42.06%，矸石以及夾矸含量占+50 mm原煤產(chǎn)率達(dá)48.12%，灰分為69.64%，矸石含量大且灰分較純，提前將矸石盡可能的排出可以有效降低塊原煤灰分，減少進(jìn)入后續(xù)系統(tǒng)的矸石量，降低塊原煤破碎機(jī)及后續(xù)洗選系統(tǒng)的運(yùn)行負(fù)荷，避免由于排矸能力問題造成對(duì)重介系統(tǒng)分選精度的影響。

3 智能干選分析

3.1 智能干選機(jī)的工作原理

智能干選機(jī)區(qū)別于傳統(tǒng)的重力分選設(shè)備，采用傳感器和大數(shù)據(jù)分析，對(duì)每一塊原煤進(jìn)行數(shù)字化分析，識(shí)別出煤與矸石后再通過高壓風(fēng)將矸石排除。TDS智能干選機(jī)原理圖如圖2所示。

由圖2可以看出，物料布料均勻后進(jìn)入干選機(jī)，干選機(jī)采用智能識(shí)別方法，針對(duì)不同的煤質(zhì)特征建立與之相適應(yīng)的分析模型，通過大數(shù)據(jù)分析，對(duì)煤與矸石進(jìn)行數(shù)字化識(shí)別，最終通過智能排矸系統(tǒng)將矸石排出。TDS智能干選系統(tǒng)包括給料、識(shí)別、執(zhí)行幾大主要系統(tǒng)，以及供風(fēng)、除塵、配電、控制等輔助系統(tǒng)。

圖2 TDS智能干選機(jī)原理圖

3.2 智能干選機(jī)的特點(diǎn)

智能干選機(jī)分選粒度級(jí)寬，分選上限達(dá)到300 mm,分選下線可達(dá)25 mm；分選精度高，矸石中帶煤率低于3%；分選方式靈活可調(diào)，塊原煤中矸石多時(shí)將矸石分選出來，塊原煤多時(shí)將原煤分選出來；智能干選機(jī)分選過程中無需借助水和介質(zhì)，系統(tǒng)簡(jiǎn)潔且不產(chǎn)生煤泥，簡(jiǎn)化了工藝流程；配套設(shè)備少，自動(dòng)化程度高、人工成本低、備品備件及維修費(fèi)用低、電耗低，可有效降低塊煤分選系統(tǒng)加工成本。

3.3 智能干選與傳統(tǒng)塊煤分選設(shè)備的比選

智能干選為干法選煤，主要設(shè)備為智能干選機(jī)，并增加配套供風(fēng)系統(tǒng)。根據(jù)本選煤廠生產(chǎn)情況，300～50 mm塊原煤小時(shí)處理量為137.58 t/h。動(dòng)篩跳汰、重介淺槽與智能干選工藝應(yīng)用對(duì)比表情況見表2。

表2 動(dòng)篩跳汰、重介淺槽與智能干選工藝應(yīng)用對(duì)比表

由表2 可以看出，智能干選工藝配套設(shè)備具有使用臺(tái)數(shù)少、工藝簡(jiǎn)單、生產(chǎn)管理方便等優(yōu)點(diǎn)，其系統(tǒng)在運(yùn)行負(fù)荷、噸煤加工費(fèi)用、生產(chǎn)成本等方面與傳統(tǒng)塊煤分選工藝相比較帶有明顯優(yōu)勢(shì)。矸石帶煤率明顯低于動(dòng)篩跳汰、略高于重介淺槽，針對(duì)該廠現(xiàn)有工藝可明顯降低矸石帶煤損失，智能干選工藝分選精度不受煤質(zhì)本身波動(dòng)的影響，能夠保證分選的效果的穩(wěn)定。

4 改造方案及效益分析

選用智能干選代替動(dòng)篩跳汰排矸，改造方案為拆除原手選帶式輸送機(jī)、動(dòng)篩跳汰機(jī)、斗式提升機(jī)、濃縮旋流器組、高頻篩、煤泥水桶及轉(zhuǎn)排泵，新增振動(dòng)布料器、智能干選機(jī)及配套空壓機(jī)、冷干機(jī)、儲(chǔ)氣罐等。入廠原煤分級(jí)后，篩上+50 mm大塊直接進(jìn)入智能干選機(jī)分選；分選的精煤進(jìn)入現(xiàn)有破碎環(huán)節(jié)，分選的矸石進(jìn)入現(xiàn)有矸石系統(tǒng)。改造后智能干選工藝流程圖如圖3所示，主要新增設(shè)備及其參數(shù)見表3。

圖3 改造后智能干選工藝流程圖

序號(hào)名稱主要技術(shù)參數(shù)數(shù)量單位1振動(dòng)布料器B=1400mm，Q=140t/h，N=75kW1臺(tái)2大塊智能干選機(jī)B=1600mm，入料粒度為300～50mm，L=8m，總功率N=47kW1套3空壓機(jī)Q≥24m3/min，P=085MPa，N=132kW1臺(tái)

改造后智能干選機(jī)代替原動(dòng)篩跳汰機(jī)對(duì)+50 mm塊煤進(jìn)行排矸，矸石帶煤率低于3%，減少矸石帶煤5%左右，直接挽回精煤損失約1.8萬t/a，改造前后生產(chǎn)成本及效益分析見表4。

表4 改造前后生產(chǎn)成本及效益分析 萬元

由表4可以看出，改造前使用動(dòng)篩跳汰機(jī)時(shí)所使用的生產(chǎn)材料投入費(fèi)用為290.52萬元，而改造后使用智能干選機(jī)時(shí)所使用的生產(chǎn)材料投入費(fèi)用為217.89萬元，可節(jié)省材料費(fèi)用72.63萬元；按年生產(chǎn)330 d、生產(chǎn)16 h/d、電價(jià)0.75元/kW·h來計(jì)算，動(dòng)篩跳汰機(jī)需要184.93萬元，智能干選機(jī)則需要128.70萬元，可節(jié)省電費(fèi)投入56.23萬元；改造前，手選揀矸、動(dòng)篩跳汰機(jī)、煤泥泵等設(shè)備需設(shè)崗位職工6人，采用智能干選后僅需1個(gè)巡視工。按人均薪酬7.2萬元/a來計(jì)算，改造后的人工工資可節(jié)省36萬元/a；原煤篩分中+50 mm塊煤平均灰分為16.48%，后續(xù)系統(tǒng)洗選后灰分為9.5%的煉焦精煤，按550元/t的原煤價(jià)格計(jì)算矸石帶煤損失，動(dòng)篩跳汰矸石帶煤率約為6%～8%，按7%計(jì)算，矸石帶煤損失為1446.84萬元，智能干選矸石帶煤率為1%～3%，按2%計(jì)算，矸石帶煤損失為392.29萬元，可挽回1054.55萬元的矸石帶煤損失；改造后矸石中帶煤量降低，矸石處置量相應(yīng)減少，暫以5元/t計(jì)算矸石處置費(fèi)用, 動(dòng)篩跳汰機(jī)的費(fèi)用為187.90萬元，智能干選機(jī)的費(fèi)用為178.31萬元，可節(jié)省9.59萬元。

采用智能干選改造后年增加直接經(jīng)濟(jì)效益為1229萬元，改造投資約為1100萬元，投資回收期10.7個(gè)月。由于智能干選機(jī)分選過程中無需用水，塊煤分選系統(tǒng)不會(huì)產(chǎn)生煤泥水，可以減少次生煤泥量及煤泥水轉(zhuǎn)排運(yùn)輸。挽回的矸石帶煤進(jìn)入后續(xù)洗選系統(tǒng)分選，提高了煉焦精煤的回收率和稀缺煤種的利用率，為企業(yè)創(chuàng)造更大效益。

5 結(jié)論

采用智能干選工藝對(duì)塊煤預(yù)排矸系統(tǒng)進(jìn)行改造，可有效降低矸石帶煤率，解決塊煤系統(tǒng)設(shè)備故障率高、檢修及占用生產(chǎn)時(shí)間長(zhǎng)的問題；簡(jiǎn)化生產(chǎn)工藝，提高自動(dòng)化程度，便于生產(chǎn)管理；為企業(yè)創(chuàng)造良好經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，改善了生產(chǎn)工人的操作環(huán)境、減少了粉塵、噪音等對(duì)周邊環(huán)境的污染。

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Applicationandanalysisofintelligentdryseparationinlumpcoalseparationsystemimprovementincoalpreparationplant

Wu Wenbo

(Taiyuan Design Research Institute for Coal Industry, Taiyuan, Shanxi 030001, China)

Gangue exclusion in advance for lump coal was an important link in the production process of coal preparation plant of coking coal in current. The author discussed the serious coal gangue mixing coal problem and the high failure rate of movable sieve jig existed in lump coal gangue exclusion technology in coal preparation plant of Xin'an Coal Mine. The principle and characteristics of intelligent dry separation process were introduced, and a technical transformation plan using intelligent dry separation technology for lump coal was put forward by contrastively analyzing the application conditions of movable sieve jig, dense medium shallow groove and intelligent dry separation, and the economic benefits after technology transformation were analyzed. The results showed that using intelligent dry separation technology instead of movable sieve jig could achieve favorable social and economic benefits.

lump coal gangue exclusion, movable sieve jig, intelligent dry separation, efficiency analysis

吳文波. 智能干選在選煤廠塊煤分選系統(tǒng)改造中的應(yīng)用分析[J]. 中國(guó)煤炭，2017，43(12)：123-126.

Wu Wenbo.Application and analysis of intelligent dry separation in lump coal separation system improvement in coal preparation plant[J]. China Coal, 2017, 43(12)：123-126.

TD948

A

吳文波(1987-)，男，四川德陽人，工程師，工學(xué)碩士 ，2010年畢業(yè)于太原理工大學(xué)礦物加工工程專業(yè)，主要從事選煤設(shè)計(jì)等方面的工作。

(責(zé)任編輯 王雅琴)