【干货】一位资深选煤人眼中的选煤设计
分为方案设计阶段、可行性研究阶段、初步设计阶段、施工图设计阶段等四个阶段。
资料收集、煤质分析、工艺必选、流程计算、设备选型、设备布置、设备清册、概算和设计成品等9部分。
戴少康大师把设计比作医生看病,他说:“医生诊病的对象是人,通过号脉、检查把病因找准,才能对症开处方。而洗选加工的对象是煤,对煤质进行分析和评述是对煤进行“号脉诊断”。设计就是开处方。煤质分析是否透彻,原煤特性把握是否准确,直接关系到设计的处方——选煤工艺是否对症。”能否切合入选原煤的实际特性。这是衡量一部设计好与坏,合理与否的重要标准。(1)要特别重视煤质资料的代表性。用不具代表性或代表性差的筛分、浮沉资料作设计,是对设计的误导,后果是严重的。(2)要特别重视了解井田各主要可采煤层的结构特征和赋存特点,例如:有无伪顶;有无夹矸以及夹矸的层数、厚度、赋存高度;顶、底板和夹矸的岩性等。灰分可以预测,但筛分组成必须实验或找参考资料。(3)要了解井下的采煤方法及井下运输、提升方式等生产环节,以便判断矿井生产过程对原煤粒度组成和混入毛煤中的矸石量的影响程度,为进一步调整粒度、密度组成提供依据。(4)随着环保要求的加强,洗选降硫的问题越来越突出,对于含硫高的原煤,评估洗选的脱硫效果及其可行性。在分析煤质资料时,不能就资料简单的罗列数据、孤立的分析,必须把煤质资料的数据规律和分析内容与选煤方法的选择、工艺环节的设置、流程的制定、产品的定向定位结合起来,为下一步工艺设计作铺垫。这样才能使煤质资料分析工作具有了实际的意义。(1)准确定位煤种牌号,定位煤的用途,结合产品煤市场情况,合理制定产品结构。(2)当大块量大于5%,含矸石等级属于高矸,可考虑采用块煤排矸工艺,从而确定设备种类和型号的选择。(3)根据煤质资料筛分浮沉综合整理,结合原煤可选性,制定合理的选煤方法。(4)根据煤质资料主导粒级分析,结合产品结构,制定分级粒度,及分级原则。(5)根据煤泥含量、粒度组成、可浮行等特性,确定煤泥分选工艺,设备选煤台数,粗煤泥是否分选。
选煤方法是制定选煤厂工艺流程的核心问题,选煤方法的确定受诸多因素的制约,一般要考虑以下各项因素:根据入洗原煤资料分析,入选原煤煤种,可选性等级,以及考虑今后随着煤质情况的变化,弄清入洗原煤可选性有变化的趋势。(要求设计工作必须有发展眼光看问题!)煤炭市场形势日益严峻,设计者必须掌握用户对煤炭产品要求变化。在制定选煤方法时必须具备很强的灵活性和适应性。同时要使生产成本尽量降低。设计工作必须对当前选煤技术和成熟方法了解掌握,在选取选煤方法的时候,尽量采用先进的,成熟的选煤方法,摒弃淘汰落后的工艺和设备。设计者必须具有工程素质,充分掌握各种选煤方法的优缺点,掌握不同选煤方法对原煤的密度、粒度、可选性等的优势和适应能力。选煤方法的比选主要从以下几个方面来分析论证:重介旋流器与跳汰的比较;两产品与三产品的比较;原煤脱泥与不脱泥的比较;重介有压与无压的比较;粗煤泥是否分选比较,及分选设备比较。动筛和浅槽总的来说主要是用于块煤分选。但是它们存在很大区别:动筛:分选范围350(250)-50(25)mm,分选精度I=0.09-0.13,主要用于预先排矸,代替手选等人工作业,以水为分选介质、不需磁铁矿粉、工艺流程简单。但由于分选精度和分选下限有限,动筛一般和分选下限较低、精度较高的重介旋流器配套使用,若用户对精煤质量要求较高时,动筛精煤可以破碎解离后进入重介旋流器进一步分选,从而得到低灰精煤,该配套工艺大多用在炼焦煤选煤厂。浅槽:分选范围300(150)-13(6)mm,分选精度EP=0.02-0.04,主要用于块煤分选,分选精度比动筛高,且分选下限比动筛低。由于动力煤对精煤灰分要求不是非常严格,因此,浅槽一般用在动力煤选煤厂,末煤不入选,块煤采用浅槽洗选工艺。减少末煤下水量,降低生产成本。根据煤质特性,有的煤粗煤泥含量较多,且灰分较高,直接作为精煤产品势必会污染精煤,直接做中煤产品,则损失精煤的回收率。目前运用较为成熟的粗煤泥分选设备主要有煤泥重介旋流器、螺旋分选机、TBS干扰床。煤泥重介旋流器是与选前不脱泥重介旋流器分选工艺配套使用的,主要是对重介洗选分流出来的合格介质中粗煤泥进一步降灰,主要优点是:不需要专门配备较细重介介质。与选前预先脱泥工艺不配套。最佳分选粒度是2~0.15mm,分选密度高,一般在1.75kg/L以上,分选指标差,I值一般为0.2左右,一般用于动力煤选煤厂的脱硫降灰,用于炼焦煤选煤厂的粗煤泥,分选密度较高,低密度分选效果不太理想。一般与选前脱泥重介旋流器分选工艺配套使用,其分选物料来自脱泥筛下的粗煤泥。TBS干扰床最佳分选粒级1.0~0.25mm粗煤泥,入料粒度上下限之比以4:1为宜。分选密度在1.4~1.9kg/l范围内可调控,针对脱泥工艺降低粗煤泥灰分效果明显。选择工艺除了考虑工艺本身的差异,还要结合煤质特点!
流程计算是模拟煤流在选煤厂各个生产环节运行状况,可以有效的指导选煤厂设计过程中设备选型和经济评价。因此,流程计算是设备选型和经济评价的关键。在流程计算中,重点强调以下问题:我们在流程计算时,Q是指干燥基煤流量,W是指水分,然而实际生产中,Q’是指收到基煤流量。因此,Q’=Q+w,注意两者区别。以3.0Mt/a流程计算为例,按照新工作制度,干燥基煤流量Q=568.18t/h计算,在实际生产原煤带入Mt=8%计算,由Mt=w/(Q+w),计算出w=49.41t/h。根据设计手册的计算,脱介筛喷水计算:脱介筛上的喷水量=煤流量×吨煤喷水指标,建议修正为:脱介筛上的喷水量=筛宽×单位筛宽喷水指标。在实际生产中,喷水往往是和筛宽成正比例关系,当筛宽确定之后,喷水量基本确定,与入洗过程,煤流的变换无关。
根据《煤炭洗选加工设计规范》(GB50359-2005),设备选型时考虑设备处理能力的不均衡系数K。随着国内外选煤技术及装备质量的提高,设备制造精度提高,设备质量过关。为了简化系统,设备选型向大型化,单台套趋势发展。从而减少设备台数,减少控制单元,减少事故点。渣浆泵的选型前,必须计算清楚泵的输送量、输送高度(扬程)等主要参数,泵与其他设备选型不一样,因为泵只能在正常工况下才能正常工作。换句话说,泵只能在你选择泵流量、扬程的参数上正常工作,扬程和流量选取过小和过大,泵均不能正常工作,我们在初次选型时,最好为泵配上调速装置,如变频器和液力耦合器等。
设备布置时,注意煤流流向的各个工作环节的设计,皮带角度要控制在煤种允许的范围内,溜槽角度不能太小,防止煤流打滑和堵塞现象。在设备布置的时候,尽量让煤和煤泥水自流,减少煤流转载,减少煤泥水转排。煤流转载点多,设备多,事故点多。且转载带来人的通行不便。定期对设备检查和易损件的检修,甚至是设备整机更换。因此,设备布置时,要留足够的检修空间,布置设备检修所需的提升设备。设备布置时,充分考虑土建结构的受力,优化设备位置,让设备靠近受力点,减少结构的各种应力,有效降低结构振动,同时降低结构的投资。在设备布置的时候,减少煤流的落差,同时在溜槽设计时,设计物料缓冲层,降低煤流对溜槽和其他设备的撞击,有效降低噪声。在设备布置时,留有足够的人行通道,以便发生火灾等意外时,能够迅速安全撤离,满足国家相关法律法规的要求。