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选煤工艺流程及存在的相关问题分析

   日期:2016-11-03     浏览:276    
核心提示:国外先进工艺技术、设备的引进,国内重介分选工艺的研发,使我国选煤工艺技术发展非常迅速。重介分选工艺和钢结构模块化工艺布置
 
国外先进工艺技术、设备的引进,国内重介分选工艺的研发,使我国选煤工艺技术发展非常迅速。重介分选工艺和钢结构模块化工艺布置的普及,使选煤工程设计面貌发生了巨大变化,有了质的飞跃,令人耳目一新。但是设计文件中,也普遍存在一些问题,部分带有共性。
 
一、选择选煤方法方面存在的问题
分选工艺方案的比较只作定性的技术分析,讲的空道理多,未考虑与分选工艺相关的各种因素,缺少量化数据,论据不够充分,结论难以服人。
 
新颁《煤炭洗选工程设计规范》5.1.7条(黑体字强制性条文)明确规定“选煤方法应根据原煤性质(如粒度组成、密度组成、可选性、可浮性、硫分构成及其赋存特性、矸石岩性)、产品要求、分选效率、销售收入、生产成本、基建投资等相关因素,经过技术经济比较后确定”。上述条文比老《规范》有了质的变化,这是新规范与旧规范最主要的区别和进步点之一。其核心要求是应根据具有代表性的可选性资料,统筹考虑与分选工艺相关的各种因素,通过技术经济量化比较,综合论证,来确定分选工艺。选煤方法的确定,除应体现最大产率原则外,还要体现经济效益最大化原则。
 
二、选择入选方式方面存在的问题
入选工艺原则及入选方式一般包括以下内容:入选上、下限(即入选粒度范围)的确定;混合与分组入选方式的确定;分级与不分级入选方式的确定。存在的主要问题如下:
 
1、选煤厂同时入选二层煤时,不能正确处理
 
如果选煤厂入选的原煤来自多个矿井或同一矿井的多个煤层(实际上大多数设计是属于这种情况),这时就需要考虑多层原煤是应该采取混合入选还是分组入选的问题。
 
《煤炭洗选工程设计规范》5.1.5条明确指出“当各煤层在分选密度相同的条件下,其可选性、基元灰分相差较大、净煤硫分相差较大或煤种不同时,宜分别分选”。这时,井下采取分采、分运,地面分储、分别入选的方式最为合理;
 
如果煤质条件允许实行混合入选方式,也还必须解决如何保证实现各层煤混合入选比例的问题。这时,最佳方案仍是井下采取分采、分运,地面分储按比例配煤入洗。
 
但是,井下实现分采、分运、分别提升困难较大,一般矿井不具备这种条件。退而求其次,可以考虑在地面设置原煤均质化混煤场,保证入选原煤性质在一段时间内(时间长短取决于混煤场容量,一般为2~3天)保持相对均匀。国外、国内均有选煤厂采用这种方法。
 
2、分级与不分级入选方式的不当应用
 
从理论上讲,被分选物料的粒度范围越宽,分选条件(如跳汰选的风水条件;重介选的悬浮液密度、介质的粒度组成、旋流器的结构参数、或入料压力等)越难兼顾周全,越难实现在合理条件下的分选。从这一层意义上讲,分级入选应该是比较合理的入选方式。特别是在大型和特大型选煤厂设计中,因小时处理能力大,若采用分级入选,还会对设备选型和工艺布置带来不少方便。因而,分级入选方式在当前设计中也越来越受到重视,并被广泛采用。
 
目前在设计中常用的重力法分级入选方式(无论分选二产品或三产品)有:块煤重介浅槽分选、末煤重介旋流器分选;-50 mm混原煤采用分级入选的方式。
 
 
三、工艺流程作业环节设置方面存在的一些问题
1、预排矸作业设置及应用动筛跳汰机预排矸存在的问题
 
(1)设置预排矸作业的条件
 
需要指出的是,只能在主工艺环节为重介旋流器分选方法,而且是分选三种产品的前提下,设置选前预排矸作业才有意义。一般设置选前预排矸作业还须具备下条件:
 
①入厂原煤含矸石含量多时;②矸石岩性属于易泥化的泥岩、碳质泥岩、粘土岩、泥质页岩等泥质岩类时;③因原煤密度组成轻重产物倒置,需要改善密度组成时。
 
(2)应用动筛跳汰机预排矸存在的问题
 
不问动筛跳汰机入料中矸石所占的比例是否合理,在矸石含量很少的情况下,就盲目采用动筛跳汰机预排矸;另外,在动筛跳汰机前加设缓冲仓,有时大大增加了入料中的限下率(砸核桃现象),使动筛跳汰机不能正常工作。
 
2、重介旋流器粗、精选作业流程的适用条件
 
该流程结构的特点是,第一段重介旋流器先在高密度条件下排矸(粗选),粗精煤溢流脱介后再入第二段重介旋流器在低密度条件下进一步分选精、中煤(精选)。这种流程结构,比较适用于密度组成存在轻、重产物产率严重倒置(即轻密度物少,高密度物多),浮沉特性反常的原煤的分选。理由如下:
 
(1)因为一般重介旋流器(包括有压入料二产品和无压入料三产品)由于本身结构的原因,不能适应这种重产物(高密度物)过多的原煤条件,其处理能力将大幅度下降。
 
(2)若选用处理能力更大(直径更大)或台数更多的重介旋流器,即用“大马拉小车”的办法,虽然可以缓解处理能力下降的问题,但技术经济上不太合理。
 
轻、重产物产率倒置的原煤在我国并不鲜见,贵州盘江矿区(如松河煤矿)、黑龙江依兰矿区、内蒙古乌海矿区、蒙西矿区(如棋盘井煤矿)、内蒙古准格尔矿区赋存的劣煤等都是比较典型的轻、重产物密度组成倒置的原煤实例。
 
3、重介质旋流器分选作业分选工艺条件的选择
 
在设置重介质旋流器分选作业流程结构时,必须首先确定分选工艺条件,一般包括以下内容:有压入料与无压入料方式的选择;二产品重介旋流器与三产品重介旋流器的选择;选前脱泥与不脱泥的选择。
 
在实际设计项目说明书中,论点、论据多不够准确充分,且将工艺条件分割开来论证。
 
4、重介质分选介耗偏高的问题
 
介耗是重介分选的重要技术经济指标,对重介分选生产成本影响较大,降低介耗应该是重介分选工艺设计的重点之一。《煤炭洗选工程设计规范》第5.3.9条为强制性条文,规定“分选每吨煤的磁铁矿粉技术耗量应符合下列规定:块煤:<0.8kg;混煤、末煤:<2.0kg”。但不少设计在投产后往往效果不佳,介耗偏大,大于2kg,甚至3~5kg。
 
影响介耗指标的因素是多方面的,必须全面考虑,采取综合技术措施,方能收到好的效果。这些技术措施包括:
 
(1)合理选足脱介筛的面积和筛孔缝隙(合格段0.5mm,稀介段和弧形筛0.75~1.0mm,若筛下物料最终去浮选则不宜大于0.5mm),杜绝脱介筛跑介;
 
(2)除设弧形筛预脱介外,脱介筛也必须设合格介质段,尽量减少去稀介段的介质数量,以减少介质净化所造成的损耗;
 
(3)尽量避免采用双层脱介筛。理由有二:其一是喷水透过上层筛面至下层筛已无压头,脱介效果差;其二是如果下层筛再加喷水,则会导致磁选机的入料浓度偏低,影响磁选效率,增加介耗;
 
(不少设计在重介分选系统中,采用双层脱介筛,将产品脱介与分级两个作业的功能合并在一台双层筛内完成。虽然有环节简化、方便布置等优点,但也存在上述弊端)
 
(4)物料入脱介筛前加设均料设施(如弧形筛、均料槽)使物料均布筛面,以提高脱介效率;
 
(5)提高脱介筛喷水的压头并保证足够的喷水量(小水量、高压头),以便减少筛上物料带走的介质量;
 
(6)选用高效磁选机回收介质,可有效地减少介耗。选用进口高效磁选机回收介质,其磁选效率高达99.9 %左右,降耗效果更好;
 
(7)严格控制磁选机的入料量(100m3/h·m),保证合理的入料浓度(15%~25%,最佳值20%),保证磁选机入料中磁性物含量不超过允许值(18.5t/h.m)。以便使磁选机的工况和磁选效率保持在最佳状态,这对降低介耗十分重要。入料矿浆(即稀介质)浓度不仅取决于脱介筛喷水量的大小,还与选前是否设置预先脱泥环节有着直接关系。因此工艺流程的制定与计算应与磁选机选型结合起来考虑;
 
(8)介质分流量必须控制在合理范围,一般不宜超过合格介质量的25%~30%,分流量越大,去磁选净化的介质量越多,介耗就越高。减少分流量的唯一途径就是减少进入重介旋流的原生煤泥量,应将其控制在合理范围内。
 
选前脱泥与否——分流量大小——磁选机入料浓度,三者之间存在着密切的、有机的联系。这是重介选煤介质流程的最重要的实质内在联系。
 
(9)末煤或不分级混煤重介旋流器分选,在条件适宜时,产品脱水的离心液可考虑进入介质净化系统或补加介质制备系统利用,以减少介耗。
 
(10)合理选择补加介质方式。为了保证及时补加介质,中矸磁选机的处理能力应留有一定的富裕或专设一台磁选机作为净化补加新介质用。
 
四、主要工艺设备选型经常出现的问题
工艺设备选型失误,其不良后果往往在选煤厂建成投产后才逐渐暴露出来,但为时已晚。姑且不论经济方面的损失,仅实施设备变更的技术工作就比较困难。其实,一部好的设计不论工艺多么先进、完善,最终还是要靠设备的正常运行才能体现出来。近年来设计投产的重介选煤厂,在工艺流程方面出问题的并不多,暴露出来的大多数问题都是因为设备选型失误造成的。
 
这样的教训,几乎在每部设计中都不同程度地存在。在市场经济不断深入发展的今天,工程投资都是业主自筹,工程总承包(即交钥匙工程)的形式也被业主越来越认同,是今后发展的方向。若再大量出现这类设备选型方面的失误,造成的经济损失就得设计单位或工程总承包单位自负了。所以,设计人员一定要高度重视工艺设备选型在选煤厂设计中的重要性。
 
设备选型方面的失误,主要表现在以下两方面:
 
1、对设备的性能、特长把握不准
 
选型不是偏大就是偏小,比《规范》提供的参考指标偏离较多,有的偏离多达数倍。
 
2、对介质桶体积选型计算方面的探讨
 
 
五、工艺布置存在的问题
1、工艺总平面布置存在的问题
 
不少设计院在地面生产系统工艺平面布置时,不设储煤场和原煤缓冲仓,主井井口提升设备直接与选煤厂生产系统相连。这首先不符合新颁《煤炭洗选工程设计规范》第3.2.1条、3.2.3条的规定,同时还存在一系列弊端:
 
(1)直接相连,使选煤厂生产系统设备小时能力必须与主井提升设备相同,而且为了保证主井提升的安全,选煤厂生产系统需设备用系统,这必将造成投资的极大浪费。
 
(2)选煤厂生产系统中任何一台设备出故障,因煤流系统有闭锁关系,都将导致主井提升设备(胶带机)停车。如果主井提升设备为绞车,必将给矿井生产带来极大危害。
 
2、主厂房布置两个以上介质系统时存在的问题
 
大型重介选煤厂若布置两个以上独立的生产系统时,有的设计因为厂房空间紧张,将两个生产系统中的介质系统的某些环节(如稀介桶、磁选机)合并为一台设备去处理,看似减少了设备台数,却是很不合理的。为了提高介质密度、分流量控制的精度,保持每个生产系统所属介质系统的独立性是十分必要的。切忌“你中有我,我中有你”的相互混淆现象。
 
 
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