能源化工]选煤厂自动化重介质选煤工艺

能源化工]选煤厂自动化重介质选煤工艺内容摘要：

；而改造的主要是炼焦煤选煤厂，以解决不少老厂的设备陈旧和技 11 术落后问题。 随着市场要求和人们观念的变化，动力煤和炼焦煤选煤技术的界限越来越模糊，设计中再区分炼焦煤或动力煤已没 有实际意义。 装配式选煤厂以“缩短建设工期、降低基本建设投资、降低运营成本、提高生产效率、提高经济效益”为目的，从系统工程的角度出发，研究、创新和集成了一系列高效选煤技术，取得了良好的效果。 经过进一步改进和完善，装配式选煤厂将是未来选煤厂的发展方向。 4． 选 煤过程自动控制和全厂自动化 为使产品的质量稳定、最大限度地提高产品产率和高产高效工作，新建设的选煤厂大多设置各种参数的在线检测，并通过计算机系统对选煤过程进行自动控制。 北京华宇工程有限公司最近设计投产 的选煤厂每班操作人员一般为 3～ 5 人。 随着信息技术的发展，选煤厂自动化今后的发展趋势将是以网络为支撑、信息管理为核心、以信息技术为手段，生产与管理一体化的“集成应用系统”。 第二章 重介选煤工艺 第一 节 概 述 近年来，随着重介质选煤技术的快速发展，重介质分选工艺呈现出流程更加简化、适用范围不断拓宽、自动化程度不断提高的大趋势。 无论是特大块毛煤的排矸，还是粉煤的洗选，无论是炼焦煤洗选，还是动力煤的加工，都可以采用重介质分选工艺。 重介质分选方法分选精度高，密度调节范围宽，密度测控自动化程度高等优势得到前所未 12 有的发挥，重 介质选煤工艺已经成为我国近一时期选煤工艺推广应用的重点，新建的选煤厂和老厂的技术改造大都采用重介质旋流器选煤工艺。 与常规跳汰选煤工艺相比，大直径旋流器的有效分选下限延伸至 mm 左右，利用煤泥重介质分选的工艺下限更达到 ～。 由此对常规煤泥分选工艺及重选与浮选工艺的结合模式产生了重要的影响，在条件合适的时候，可采用如全重介质分选工艺模式、粗煤泥独立回收工艺模式等。 虽然重介质选煤的适应范围很广，但由于煤种、煤质、可选性以及用户需求等各方面的差异，在工艺设计、生产管理等 方面，必须实事求是、因地制宜，制定合理高效的重介质分选工艺，科学规范地管理和使用重介质分选工艺。 目前国内外使用的重介质选煤的工艺流程多种多样，大致可以分为以下几类： (l)重介质重力分选机洗选工艺：有两产品重介质分选和三产品重介质分选工艺，分选的粒度范围可到 150～ 8 mm，主要用于粗大粒度动力煤的分选和高矸 (+50 mm 矸石含量 3%)炼焦煤中大块的选前排矸作业。 (2)重介质旋流器分选工艺：有两产品重介质旋流器分选及三产品重介质旋流器分选工艺，可广泛应用于各种煤种的分选，分选上 限可以达到 80～ 100 mm。 有有压旋流器分选工艺，也有无压旋流器分选工艺。 13 (3)煤泥微细重介质旋流器分选工艺：可以采用独立的煤泥分选工艺，如采用选前脱泥工艺，对脱出的煤泥采用小直径微细介质旋流器进行分选回收；也可与大直径重介质旋流器分选工艺联合，对在大直径旋流器中已经过分级的轻产物中的合格介质悬浮液，利用小直径重介质旋流器进行再选，部分代替浮选工艺。 此时小直径旋流器入料实际就是从轻产物脱介筛下分流出来的部分合格介质悬浮液。 上述所介绍的重介质分选工艺既可以独立使用，也可以与常规的跳汰、浮 选等传统工艺配合（联合），扬长补短，形成各式各样、各具特色的工艺组合。 例如： (l)块煤重介排矸，末煤不选：多用于优质低硫动力煤的分选。 (2)块煤重介排矸 +末煤重介质旋流器分选 +煤泥浮选：多用于无烟煤的分选，也可用于炼焦煤的分选。 (3)块煤重介质分选 +末煤跳汰分选 +煤泥浮选：多用于无烟煤和炼焦煤的分选。 (4)原煤跳汰分选 +跳汰中煤重介质旋流器扫选：多用于炼焦煤和无烟煤的分选。 (5)原煤跳汰粗选 +跳汰粗精煤重介质旋流器精选 +煤泥浮选：多用于矸石含量偏大及比较难选 的炼焦煤和无烟煤的分选。 (6)重介质旋流器分选 +煤泥浮选或煤泥重介质旋流器分选。 总体来说，一套完整的重介质分选工艺系统可以根据其功能划分为几个有机组合的子系统，一般包括如下几个密切相关的环节或子系统： 14 (l)入料准备（预处理）：其目的主要是为重介质分选工艺系统提供粒度、含泥量、水分、含杂量等符合要求的入料。 入料准备包括除铁除杂、预先筛分、选前排矸、破碎、脱泥、脱水作业（如跳汰产品重介质扫选或精选工艺中，跳汰产品在进入重介系统前必须脱水， 以避免大量水分进入重介系统，影响分选介质的 密度）。 (2)分选环节：包括给料、分选、产品的收集与分配、脱介及选后产品的后处理（如分级、脱水等）。 (3)悬浮液循环与介质回收：包括合格介质的循环，粘附在产品上的介质的脱除（喷水洗涤）及稀介质的净化回收系统。 其中合格悬浮液经过分选设备、弧形筛及脱介筛合格介质段（某些选煤厂已不从脱介筛上出合格介质）后，返回合格介质桶（或混合桶）循环使用。 从脱介筛上冲洗下来的稀介质与分流过来的部分合格介质悬浮液经磁选设备等净化，回收其中的磁铁矿（磁选精矿），排出煤泥等非磁性部分（磁选尾矿）。 分流的主要目的 是为了避免煤泥在循环介质系统的循环积聚，将部分合格介质分流到稀介质系统，经磁选后将磁性介质回收回来循环使用，同时将多余煤泥和水排出循环介质系统，维持循环介质系统煤泥量的稳定性。 磁选精矿返回介质系统循环使用，磁选尾矿一般直接进入煤泥水系统，浓缩处理后将浓缩溢流返回重介系统，做脱介筛喷水等循环复用，浓缩底流进行粗煤泥回收或进入煤泥水系统进行后续处理。 弧形筛、脱介筛、磁选机是本环节的主要设备。 (4)粗煤泥回收系统：为了防止脱介、分级、脱水设备等因磨损 15 而造成超粒进入浮选系统（即跑粗），影响系统工艺效果，同 时充分利用重介质旋流器有效分选粒度下限低的优势，可将不同产品流中的粗煤泥进行单独回收并归入相应的产品，既避免粗粒进入浮选导致跑粗，又降低了浮选负荷，大大提升了工艺系统的合理性，改善了工艺效果，提高了综合效益。 粗煤泥回收，特别是重介质旋流器分选工艺系统的粗煤泥回收系统的设计及管理非常重要。 水力分级设备及机械脱水设备是本环节的重要基础设备。 (5)介质制备与添加系统：某些重介选煤厂拥有自备的介质制备与添加系统，可根据生产需要灵活地控制介质的粒度组成等指标。 如果直接购买商品介质粉，则只需要相应的调配补加系 统。 (6)系统参数测控系统：根据工艺需要，对工作悬浮液的密度、磁性物含量、分流量、入料压力等参数进行测控，目前普遍采用计算机自动测控系统。 本系统就像系统的“眼睛”，是重介质分选工艺实现稳定、高效、可靠运行的重要保证。 简单、高效、可靠的自动测控技术是促进重介选煤工艺快速发展和推广的重要因素之一。 密度计、磁性物含量测定装置、压力传感器、变频器、工控机、执行器、测控软件是构成本系统的硬件基础。 (7)管路及流体输送系统：管路有如系统的“血管”，流体输送设备有如系统的“心脏”。 管路系统的合理选材与 设计，流体输送设备的正确选型都会直接影响系统运行的可靠性、稳定性、灵活性。 耐磨材料与技术（耐磨管、阀、弯头）的推广应用大大延长了流体输送系统的使用寿命，为系统的长时间稳定运行创造了良好的条件。 调速节 16 能技术的推广使用，既降低了介质泵准确选型的难度，又提高了工况调整的灵活性，还使泵始终处于低转速节能运行状态，不仅节能，还能延长系统的运行寿命。 第二 节 入料准备作业 入料准备作业的主要目的在于为重介质分选系统提供粒度、杂质含量、水分、含泥量等适合要求的入料，满足分选系统的设备及后处理环节设备的工艺技术 要求，同时应保证入料在质量上的均质化。 入料准备系统一般包括除杂、预先筛分、选前排矸、破碎、脱泥等。 如果重介入料为跳汰选后的产品，那么考虑到水分对重介质悬浮液密度的影响，重介入料的准备还应包括脱水作业。 1． 除杂 由于在采、运过程中，原煤中含有或多或少的炮线、雷管、螺栓、废铁、工具、煤钻头等铁器，这些杂物进入分选系统往往会造成系统的卡堵，甚至破坏机械设备，同时精煤产品含杂量也是其质量指标之一，出口煤对此要求更高，因此，在准备作业往往要通过除铁器、人工拣选等作业除去其中的铁器等杂物。 在选煤厂使用的除铁器一般都悬挂在运输皮带的转载点附近，有永磁除铁器，也有电磁除铁器；有自动连续卸除吸附物的，见图 21，也有间歇卸除吸附物的除铁器。 17 图 21 自动卸料除铁器工作示意图 2． 预先筛分及破碎作业 准备作业的主要任务之一是控制进入分选作业的煤炭的粒度和粒度组成，粒度的控制必须结合煤质进行考虑。 煤质方面主要考虑解离情况及中煤含量。 (l)一般情况下，粒度越小，煤与其中的无机矿物杂质成分的解离就越充分；对无机硫含量为主的高硫煤，从脱硫降灰的角度，适当降低入选粒度是 有益的。 (2)对于中煤含量较多的稀缺的炼焦煤种，适度降低破碎粒度，可以促进中间密度物的进一步解离，增加精煤的产率，与中煤直接作为动力煤燃烧相比，大大提高了资源的利用率，也有助于提高选煤厂的经济效益。 同时，重介质分选设备对入料的粒度上限有一定的要求，以避免造成设备的卡、堵，影响系统正常运转，如旋流器入料中的超粒可能造成旋流器排料口的堵塞。 因此，对分选设备的入料粒度必须进行控制，必要时必须设置适当的破碎作业以保证入选粒度不超限。 虽然粒度越细解离越好，但为了避免过度破碎，并降低破碎作 业的负荷，往往采用预先筛分，对预先筛分设备的筛上物进行破碎。 如 18 果块矸含量高，筛上物还需要进行机械排矸（如采用碎选机、重介质分选槽、动筛跳汰机等），然后破碎入洗或直接出块产品（如动力煤）。 总的来说，选择入洗粒度上限应主要考虑煤质及破碎解离特性，设备可以根据需要合理选型。 根据入洗粒度上限，预先筛分设备一般多选用筛孔为 100 mm、75 mm、 50 mm 的单轴振动筛，也有部分选煤厂来用棒条筛或滚轴筛、概率筛等设备作为预先筛分设备。 图 2— 2 为采用单轴振动筛和滚筒碎选机配合使用的预先筛分流程。 图 22 振动筛与滚筒碎选机配合进行预先筛分 该流程中，入料煤先经单轴筛预先筛分，筛下物与滚筒碎选机的透筛产物合并后进入分选系统。 当煤与矸石的硬度差别较大时使用滚筒碎选机，可以取消人工拣矸。 采用手选作业，即从碎选机块矸石产品中捡出混入的块煤，这样可大大减轻工人的劳动强度和工作量。 图 23 给出了几种典型的原煤准备作业模式： 19 图 23 几种典型预先筛分及大块处理工艺 流程 (a)、 (b)多用于块矸含量大，需要选前排矸的情况，只是第一种无须出块产品而已。 机械排矸可以采用选择性破碎机 、槽式重介质分选机、动筛跳汰机等。 流程 (c)多用于低矸煤的准备作业，系统构成比较简单。 在破碎作业之前一般需要增设检查性手选作业，预先捡去部分大块矸和杂物。 图 24 为闭路破碎流程。 图 24 重介质旋流器入料的预先筛分和检查筛分作业 旋流器的入料上限为 38 mm，煤炭经预先筛分后，大于 38mm 的 20 部分进入破碎机，破碎机的产物进入检查性筛分，检查性筛分的筛上物返回破碎机。 此流程为脱泥重介质旋流器分选工艺。 图 25 所示为预先排矸与闭路破碎相结合的旋流器入料准备作业流程。 图 25 预先排矸加闭 路破碎的重介质旋流器入料准备流程 +50 mm 部分采用碎选机预先排矸； 50 mm 的原煤经 Φ38 mm 筛孔的筛子分级后， +38 mm 部分入破碎机，破碎机的产物进入检查性筛分机，其筛上物返回破碎机。 此流程可以严格控制旋流器的入料上限，适合于块矸含量大，矸石与煤的硬度差别显著，煤泥量偏大的情况。 但工艺流程比较复杂，准备车间配置比较复杂。 此流程的脱泥采用振动筛湿法脱泥。 3． 原煤分级作业 原煤分级作业一般是为了适应不同分选加工工艺的要求而设置的，如分级洗选或块煤洗选、末煤不选的情况，后者多见于动力煤洗选。 原煤 分级作业一般有湿法筛分与干法筛分两种模式。 21 （ 1） 湿法筛分 对于块煤、末煤全重介质分选流程或块煤重介、末煤跳汰选等分级洗选流程来讲，一般都采用湿法筛分作业。 湿法筛分可以提高筛分效率和处理量，还可以通过预先润湿物料，避免物料打团，降低筛分作业的粉尘污染，改善后续的分选效果和生产环境。 湿法筛分作业一般采用低浓度的循环水作为喷水（ 30%左右喷在入料溜槽内，对物料预湿、降尘，其余喷在分级筛上）（图 26）。 图 26 重介质分选机入料准备筛分作业 （ 2） 干法筛分 对块煤重介质排矸、末煤不分 选的动力煤选煤厂，当原煤的水分较低、分级粒度较粗（ 13 mm 或 10 mm）时，采用干法筛分可以生产水分较低的末煤产品，如图 27 所示。 这样既提高了末煤的质量，又减少了煤泥水处理的负担。 但该工艺粉尘较大，为了降低粉尘污染、改善生产环境，往往需要考虑除尘。 该工艺多用于。