【委员视角】三座特大型动力煤选煤厂设计的经验教训
编者按
煤炭工业技术委员会作为行业最具权威的参谋咨询机构，聚集了全行业一流的科技专家和学科带头人，得到了原煤炭部、煤炭局历任领导的高度重视，在煤炭工业改革发展中发挥了重要作用，是推动行业科技进步的智囊团，是行业人才培养的摇篮，是推动煤炭工业创新发展的重要驱动力。
第三届煤炭工业技术委员会选煤专家委员会由37位委员组成，他们对选煤都有专业的技术眼光、先进的实践方案和优化的解决措施。作为选煤行业第一自媒体品牌，“五六选煤”之前陆续发布了部分委员的精彩观点，受到了选煤同仁的肯定和好评。为了促进选煤技术交流，“五六选煤”特开辟【委员视角】栏目，继续选取部分委员的精彩观点予以发布，请大家持续关注。
本文作者李太友系
天津美腾科技有限公司董事长。
1、三座选煤厂基本情况
1.1布尔台选煤厂
布尔台选煤厂现隶属于神华神东集团，是一座入选能力为31.0Mt/a的群矿型动力煤选煤厂。工艺流程为:200～13mm块煤用重介浅槽分选;13～2mm末煤用有压两产品重介旋流器分选，2～0.2mm粗煤泥用TBS干扰床分选，－0.2mm细煤泥直接脱水回收。选煤厂共分为AB两大系统，每个大系统中分为两个子系统。产品结构及其技术指标如下:①块精煤:粒度200～50mm;②优质动力煤:块精煤破碎至50～0mm，Qner，ar＞5500kcal/kg;③洗混煤:粒度50～0mm，Qner，ar＞5000kcal/kg。
1.2斜沟选煤厂
斜沟选煤厂隶属于山西西山晋兴能源有限责任公司，为矿井型选煤厂，入洗本矿原煤，年处理原煤30.0Mt/a，可生产动力煤和炼焦配煤选煤厂分两期建设，设计一次完成，一期工程要预留二期工程的接口。选煤工艺流程如下:
洗选炼焦精煤:150～50mm块煤用重介浅槽排矸，块精煤破碎后掺入洗混煤产品;－50mm末原煤1.5mm脱泥后采用有压两产品重介旋流器主、再选;末精煤产品为炼焦配煤产品，中煤掺入洗混煤产品，－1.5～0.25mm粗煤泥不分选脱水后掺入洗混煤，－0.25mm级细煤泥压滤机脱水后可以单独送至电厂也可以掺入洗混煤产品。
洗选动力煤:方式一，150～50mm块煤用重介浅槽排矸，末煤不入选。方式二，150～50mm块煤用重介浅槽排矸，－50mm末煤主洗系统排矸，末煤再洗不开。
产品结构及其技术指标为:①炼焦精煤:粒度50～1.5mm，Ad＜11.00%，St，d≦0.7%，Qnet，ar为6200～6300kcal/kg; ②洗混煤(动力煤):粒度50～0mm，Ad为24～27%，St，d≦1.0%，Qnet，ar＞5000kcal/kg。
1.3东露天选煤厂
东露天选煤厂隶属于平朔煤炭工业公司，为露天矿选煤厂，入选本矿原煤年处理原煤23.0Mt(预留一套系统，扩建后能力为28.75Mt/a)。选煤工艺流程如下:
1)优质动力煤:即精选系统，150～13mm块煤重介分选槽主再选，13～1.5mm末煤重介旋流器主再选，1.5～0.15mm螺旋分选机分选，－0.15mm细煤泥加压过滤回收。
2)一般动力煤:即排矸系统，150～13mm块煤重介分选槽排矸，13～1.5mm末煤重介旋流器排矸，1.5～0.15mm螺旋分选机分选，－0.15mm细煤泥加压过滤回收。
产品结构及其技术指标为:①优质动力煤:粒度50～0mm，Ad＜14.00%，St，d≦1.00%或1.3%，Qnet，ar＞5600kcal/kg;②一般动力煤:粒度50～0mm，Ad为18.00～25.00%，Qnet，ar为5000～5600kcal/kg;③洗混煤:粒度50～0mm，Ad约为32%，Qnet，ar＞4000kcal/kg;④旁路原煤:粒度50～0mm，Ad约为28%，Qnet，ar约为4600kcal/kg。
2、建设模式
三座选煤厂的建设模式有一些区别，其中斜沟选煤厂采用全部总承包的模式建设;布尔台选煤厂筛分车间主厂房和浓缩车间为总承包模式，厂外仓储系统采用设计+施工模式;东露天选煤厂全部采用设计+施工模式。从实际的项目建设情况来看，斜沟选煤厂和布尔台选煤厂在设计、建设进度和基建投资控制上要明显优于东露天选煤厂。
3、主要设计成果比较与分析
3.1原煤准备系统
原煤准备系统包括原煤存储和筛分破碎系统。原煤准备系统的设计特点如下:
1)原煤储存均采用大型圆筒仓，没有采用储煤场，这与我国环境保护要求的提高直接相关，且圆筒仓的使用成本低于储煤场。原煤储存时间普遍较短。
2)布尔台和斜沟的原煤储存仓均布置在筛分破碎车间前，优点一是可以解决井工矿主井最大运输能力与选煤厂生产能力之间的差别；二是可以避免筛分破碎车间事故对主井的影响;缺点是由于没有进行筛分破碎就入原煤仓储存，更容易堵仓，不过对于特大型选煤厂来说，原煤仓下给料机型号一般较大，实际生产中大块杂物和矸石可以顺利从仓中卸出。
3)东露天选煤厂二次破碎布置在原煤仓前，而且采用通过式破碎，这属于露天矿选煤厂设置的惯例，一方面露天矿的生产组织方式为半连续生产，破碎站的故障相对于井工矿口的筛分破碎要小一些，另一方面露天矿选煤厂运输皮带的运量富余量一般小于井工矿，东露天选煤厂仓前仓后的总运量基本一致。
4)两个井工矿的选煤厂都设置有检查性手选，而东露天选煤厂没有设置。斜沟、东露天选煤厂还设置有原煤缓冲仓，取得了很好的使用效果;以斜沟为例，主厂房共有4条完整的块末煤生产线，由于设置了原煤缓冲仓，任何一条生产线出现暂时故障，或者原煤储存仓下切换给料仓口，都不会影响其他生产系统的生产，不仅可以提高生产效率降低成本，也有利于稳定产品质量。
3.2工艺特点
1)均采用分级重介工艺，块煤采用重介浅槽分选，末煤采用两产品重介旋流器分选。
2)依据产品结构的需要，东露天的工艺最为完善，设有三套独立的块煤浅槽主再选、末煤两产品重介旋流器主再选和一套独立的块末煤排矸系统;布尔台没有设置再选系统;斜沟块煤没有设再选，粗煤泥没有分选，直接回收。
3)布尔台设有粗煤泥TBS分选系统;东露天设有粗煤泥螺旋分选系统;斜沟粗煤泥不分选直接回收。
4)三个选煤厂的工艺具有很大的灵活性，这是动力煤选煤厂的显著特点;都设有末煤不入选的旁路系统，同时布尔台东露天可实现块原煤旁路，布尔台可实现全部块原煤旁路，东露天可实现1/4的块原煤旁路。
3.3主要设备选型
三个选煤厂均建有4套块煤浅槽末煤重介旋流器系统。主要设备选型特点如下:
1)主要设备均选择进口或进口组装产品，确保了系统的可靠性。且设备型号均为大型或特大型。
2)东露天煤泥粒度较大，泥化现象不明显，全部采用加压过滤机回收;布尔台选煤厂煤泥泥化现象较明显，以压滤机回收煤泥为主，加压过滤机回收为辅;斜沟煤泥相对较好回收，粗煤泥采用沉降过滤离心机回收，细煤泥采用压滤机回收。
3.4产品储存
三个选煤厂都采用了大型的封闭式的产品储存设施，并且储存时间都比较短，这也体现了大型国企运输组织的计划能力较强。
3.5总平面布置
1)布尔台选煤厂的筛分破碎车间既是原煤准备和旁路的枢纽，也是产品破碎、转运的枢纽，这样布置主是由于布尔台选煤厂一般情况下末煤优先考虑旁路。
2)斜沟选煤厂的筛分破碎车间高大，主要原因是在筛分破碎车间下建有原煤缓冲仓。
3)东露天选煤厂的破碎站规模最小，它只有破碎功能，而且建在原煤仓的前面，未筛分旁路原煤直接转运上仓。由于降硫的需要，该厂原煤大部分都要分选。
4)东露天选煤厂每个系统的块煤、末煤、粗煤泥都属于同一种原煤，而且布置在同一区域;布尔台选煤厂的块煤与末煤系统没有对应关系，块煤车间与末煤车间有明显界限，粗煤泥分选和回收统一布置在各个末煤系统中。
4、主要经验教训
4.1布尔台选煤厂
1)入选4个矿的来煤，产量各异，煤质的差异明显，由于只有4座原煤储存仓，原煤配煤和均质化入选非常困难。
2)13mm干法筛分效率低，需要把干法筛分的大部分筛板更换为25mm，在只开块煤分选系统的条件下入选量减小，控制块煤分选系统而提高产品质量的幅度减小，需要增加末煤入选量。
3)在建设后期末煤系统时，由于前期选择加压过滤机，后期改为压滤机，车间占地面积明显增加，造成一期空压机房与二期末煤车间冲突，只能拆除空压机房后异地重建。
4)布尔台选煤厂全部系统投产后，由于对矸石泥化预计不足，造成浓缩机面积不能满足生产需要，必须扩建浓缩车间，而且由于前期未考虑浓缩车间的扩建需要，造成煤泥水系统切换非常复杂。
4.2斜沟选煤厂
1)斜沟选煤厂没有预留粗煤泥分选系统，与选煤厂对已入水洗系统煤尽量洗选以减少末煤入选量、减少系统煤泥量的原则不一致。
2)斜沟的有一部分原煤是比较好的炼焦配煤，但全套系统没有设置部分浮选的系统。
3)斜沟选煤厂总平面区域狭窄，虽然总体设计非常成功，但系统扩建的空间受到严重限制。
4.3东露天选煤厂
1)选煤厂厂址选择在露天矿工业场地内，场地条件差，原煤仓产品煤槽仓等设施均布置于自然冲沟内，为半地下式仓储形式，造成岩土工程土建工程等费用高，整个项目投资过大。
2)大直径筒仓(45m)仓上采用重型刮板配仓，仓的装满系数不高，仓容损失大。
3)铁路装车工业场地距主工业场地远(约3.2km)，两场地之间用长距离大运量带式输送机运输，且装车场地需建设同等品种数量的铁路装车仓，仓储投资大，且两场地联络管理不便。
5、新建特大型选煤厂的设计要点
1)设计是工程的灵魂，不论选煤厂分几期建设，选煤厂设计一定要一次完成，否则将给选煤厂整体规划带来很大的麻烦;工艺是设计的灵魂，对于特大型选煤厂，工艺流程的制定要充分总结已有选煤厂的经验，以布尔台为例，特别需要考虑干法深度筛分的必要性和可行性;工艺灵活性是特大型动力煤选煤厂的关键，为了保证产品结构的灵活性和多样性，为选煤厂各系统独立生产提供保证，建议增加选煤厂产品上仓胶带的数量;总平面设计是整部设计的重中之重，要特别考虑煤流系统的顺畅要特别考虑生产系统的扩建的需要，建议在生产辅助系统不要离生产系统太近。
2)设计要考虑煤源的性质，对露天矿可简化筛分破碎系统，对井工矿则必须设置完善的筛分手选破碎系统;对于特大型井工矿选煤厂，设置缓冲原煤仓是非常有必要的。有了原煤缓冲仓不仅各系统煤量更加稳定，而且各系统的故障能得到有效隔离和释放。
3)若煤种较复杂，分类较明显，建议采用一一对应的方式建设块末煤系统，这样可以比较方便的生产各类产品;若煤种较单一，则可不采取一一对应的设计，块末煤系统没有直接关联，不同的块煤系统可以共用末煤系统，不仅有利于生产检修，也有利于部分末煤旁路。可依据产品质量的要求，不同主洗系统可以设置不同的工艺，以实现最大的资源利用。
4)特大型选煤厂尽量采用仓储形式，矸石宜通过皮带直接运至排矸点附近。
5)为实现特大型选煤厂各大子系统独立，不要共用过多的运输系统。
链接
李太友董事长还曾发表过《三维协同设计技术BIM在选煤厂设计中的应用》一文，针对三维协同设计技术(BIM技术)在选煤行业的应用，简要介绍了三维协同设计技术带来的设计变化。在分析BIM应用现状的基础上，结合实际工程项目，从设计流程、设计管理方面探索三维协同设计技术在选煤厂设计中的应用，为选煤设计行业开发多阶段、多专业一体化设计的三维协同设计BIM平台提供参考。
文章最后指出，三维协同设计技术是一场设计技术工具的革命，是设计理念流程的全面更新，尽管还存在不尽如人意之处，但与传统二维设计相比，它的优越性是行业未来发展的趋势。三维协同设计技术可推动整个选煤行业从上游到下游的各个管理系统和工作流程间的纵、横向沟通和多维交流，实现项目全生命周期的信息化管理。希望通过不断努力，该技术可推动中国选煤厂三维设计向前发展。
（编辑：小五）
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