1、东露天选煤厂提升浅槽分选效率的优化改造董晓明(北京中煤煤炭洗选技术有限公司 东露天选煤厂,内蒙古 鄂尔多斯 017000)摘 要:介绍了东露天选煤厂的分选工艺流程,分析了重介浅槽分选过程中存在的原煤泥化严重、介质流量比例偏差、矸石分料不均、悬浮液回收滞后等问题,为提升重介浅槽分选机的分选效率,进行了一系列优化改造,拟定了浅槽悬浮液的密度(悬浮液的质量),改善了刮板布料分布,改造后大幅度提高了重介浅槽分选机的分选效率,减少了动力消耗,保证了重介质分选系统的稳定性、持续性。关键词:选煤厂;重介质浅槽分选机;优化改造;提质增效中图分类号:TD942 文献标识码:A 文章编号:1005-8397(20
2、23)07-0048-05Optimization and renovation of Donglutian Coal Preparation Plant to improvethe separation efficiency of shallow tankDONG Xiao-ming(Donglutian Coal Preparation Plant,Beijing China Coal Washing Technology Co.,LTD.,Erdos,Inner Mongolia 017000,China)Abstract:This paper introduces the separa
3、tion process flow of Donglutian Coal Preparation Plant,and analyzes the problems existing in the process of dense medium shallow trough separation,such as serious slimming of raw coal,deviation of medium flow ratio,uneven distribution of gangue,delayed recovery of suspension,etc.,which carries out a
4、 series of optimization and transformation to improve the sorting efficiency of the dense-medium shallow-slot separation machine,formulates the density of shallow slot suspension(suspension quality)in a targeted manner and improves the distribution of slimming grading screen fabric.The optimization
5、and transformation have significantly improved the separation efficiency of the dense media separator,reduced power consumption,ensured the stability and sustainability of the separation system of the dense media.Keywords:coal preparation plant;dense-medium shallow-slot separation machine;optimizati
6、on and transformation;improve quality and efficiency收稿日期:2023-06-08 DOI:10.16200/ki.11-2627/td.2023.07.013作者简介:董晓明(1989),男,河北邯郸人,2013 年毕业于太原理工大学矿物加工工程专业,工学学士,北京中煤煤炭洗选技术有限公司东露天选煤厂厂长,工程师。引用格式:董晓明.东露天选煤厂提升浅槽分选效率的优化改造 J.煤炭加工与综合利用,2023(7):48-52.1 选煤厂概况东露天选煤厂位于山西省北部的朔州市平鲁区榆岭乡,是由中煤集团下辖的西安设计工程有限责任公司设计、山西中太工
7、程建设监理公司监理、中煤建筑安装集团有限责任公司承建的特大型现代化露天矿动力煤选煤厂,于 2009 年 1 月 5日开工建设,2011 年 9 月 30 日开始空负荷试运行和带煤试运行,2013 年 1 月 1 日正式带煤生产,年入洗能力达到2 500 万 t,属特大型动力煤选煤厂。选煤厂采用 15013 mm 块煤重介浅槽排矸、131.5 mm 末煤两产品重介旋流器分选、1.50.15 mm 粗煤泥螺旋分选机分选、-0.15 mm 细煤泥压滤回收的联合工艺流程。实际生产过程中,根据露天矿原煤块煤含量的变化,也可适当调整分级筛筛孔大小,在满足重介浅槽分选机处理能力和重介浅槽分选下限的前提下,最
8、大限度地降低生产成本。东露天选煤厂重介浅槽分选机采用彼得斯W26F60 型分选机,该分选机具有结构合理、设84煤炭加工与综合利用 CAL PROCESSING&COMPREHENSIVE UTILIZATION No.7,2023备体积小、操作简单、维护便捷等优点。但由于生产具有动态性,在分选过程中随着煤质变化,容易导致悬浮液密度出现较大波动;随着产量增加,来料溜槽、出料溜槽不能满足生产要求,矸石刮板来料分布不均匀;链条、刮板、刮杠、滑道等配件更换频繁,间断性发生刮板跳链、拉斜等问题。针对生产中遇到的问题,东露天选煤厂对其进行了整改提升1。2 重介浅槽系统存在的问题2.1 原煤泥化严重,分选稳
9、定性低重介质选煤过程中,重介悬浮液的密度、黏度、稳定性和介质循环量是影响分选效果的重要因素,而煤泥含量对重介悬浮液的质量有着直接影响2。由于矿井煤质变化,造成原煤泥化严重,特别是当原煤末煤量加大时,颗粒上粘连煤泥量增大,导致重介悬浮液中次生煤泥量增加,从而增加了重介悬浮液的黏度,出现脱介筛脱介效果差、介耗增加、介质桶液位难以稳定等问题。因此,对重介悬浮液中煤泥含量的控制是生产中的一项重点。2.2 介质流流量比例偏差,设备处理能力低生产过程中,常出现原煤在分选槽内积聚、“翻花”,甚至压槽等现象,成为影响原煤分选效果的最大问题。现场调研发现,产生该现象的主要原因是水平介质流、上升介质流的流量调节不
10、合理,致使原煤整体出现松散、分层的效果不明显,甚至“翻花”,从而使得原煤出现了较长时间的“滞留不动”,严重影响了原煤的分选效果。2.3 矸石分料不均,刮板弯曲偏载问题突发实际生产过程中,重介浅槽分选机极易发生刮板弯曲、刮板链卡链、断链等问题,经分析,主要是由于矸石刮板输送机运行过程中易偏载,造成释放量不均衡,长此以往,刮板运输机两侧会出现不同程度的磨损,从而使得矸石整体排出效果大幅降低,最终导致两侧链长度不一致,而发生跳链8。经过现场实际调研发现,当原煤煤质发生变化时,尤其是在过断层期间,矸石量突增,大量的矸石突然涌入槽体后,下沉速度快,靠近给料一侧大量矸石积压在刮板上,只有部分颗粒和矸石能够
11、顺利到达刮板运输机槽体的中间部位,刮板在正常使用周期内频繁变形,导致两链之间的间距缩短,进而引发脱链、跑斜甚至断链事故的发生,影响正常的选煤生产,因此很有必要对其进行改进和优化。2.4 链条等辅助配件磨损严重在煤质稳定情况下,矸石比例减少或根据生产要求需要减量生产时,链条的速度依旧按照满载状态分选运转,导致整个道轨、链条、链轮等运转件磨损快,进而增加了机械能耗,更换次数增加,加大了职工劳动强度和安全风险。2.5 溜槽设计不合理,煤流不能顺畅通行重介浅槽入料溜槽作为分选的关键一环,其设计是否合理,最大程度影响着煤流的顺畅程度。一方面,生产中经常存在浅槽入料溜槽连接的入料筛宽度小于浅槽入料宽度等情
12、况,在煤流沿入料进入浅槽后出现不畅通情况3;另一方面,重介浅槽出料溜槽也存在宽度设计问题,导致部分溢流堆积,并被遮挡在溢流堰内,致使设备处理能力快速下降。2.6 卡链断链事故频发,影响正常选煤安全生产日常运行过程中,重介浅槽分选机的入料中经常混有不规则长度的煤块以及木料、铁类物品、棉质材料等形式多样的杂物,并且因这部分材料的特殊性,极易卡在浅槽底部,使内部的摩擦力无端加大,致使刮板链工作中“负荷”加大,易出现间歇性卡链、断链等问题和事故,对正常的选煤生产造成极大的影响,而且存在极大的安全隐患,从而导致事故的发生。此外,刮板链制造材料较脆、拉伸力不足也是造成断链的主要原因,如要从根本上解决该问题
13、,需要对刮板链条的制造材料进行优选,保证其能承受足够的拉伸力。2.7 悬浮液回收滞后,分选效率大幅降低重介浅槽在分选过程中需要大量的悬浮液进行循环,在减少动力能耗的基础上悬浮液能否高效回收将影响分选的全过程。通过现场观察设备运行及介质使用情况发现,在生产过程中系统存在脱介效果差,磁选尾矿带介量大等现象。分析原因主要有以下方面:(1)刮板脱介孔设计偏小,且分布不合理,重介悬浮液会随沉物带走而得不到及时脱除,致使大量悬浮液进入介质净化回收系统,增加了密度控制系统和介质回收系统操作的难度;942023 年第 7 期董晓明:东露天选煤厂提升浅槽分选效率的优化改造(2)矸石上升行程设计不合理,大量悬浮液
14、未及时从脱介孔漏出便随沉物进入矸石脱介筛,增大了介质净化回收的工作量,同时也增加了介耗;(3)由于初期设计不合理,重介浅槽分选机上升流管道在安装过程中的角度不满足要求,在停车时因为悬浮液的回流,会发生上升流管道堵塞,影响生产的情况;(4)合格介质浓度高,粗颗粒多,造成管道堵塞;(5)固定筛、脱介筛等合格介质段筛板有破损,煤块进入合格介质桶中导致介质循环系统水平流或者上升流管道卡块不畅通。由此可见,介质的净化和回收也是影响分选效率的因素之一。3 改造措施3.1 脱泥筛优化改造(1)结合选煤厂实际,对脱泥筛筛板及下料溜槽进行改造,安装大孔径筛板,将部分末原煤分流走旁路胶带输送机,从而减少末煤入洗量
15、。(2)对脱泥筛筛上喷水管进行优化,在原有2 道喷水基础上增加 1 道喷水,加大脱泥效果,减少进入浅槽的煤泥含量,降低对重介悬浮液的干扰。3.2 合理调整介质流量比通过在上升流、水平流管道上添加挤压阀门,并根据浅槽分选实际情况动态灵活调整上升流、水平流流量;在分选槽开始运行前,先启动介质泵(合介桶),直至分选槽加满介质而且发生溢流时(介质循环泵保证有足够的介质循环),在溢流堰高度(溢流堰高度达 95 mm)满足生产条件下带煤。添加挤压阀门前后现场设备情况如图 1和图 2 所示。3.3 增设内部导料板,解决刮板分料不均问题通过向重介浅槽内部增设导料板,可最大限度地解决矸石在槽内部分布不均衡、分选
16、槽断链等问题,此外,还可以采取在导料板上覆盖耐磨氧化铝陶瓷的做法,减少磨损,从而从一定程度上延长设备部件整体寿命,实现分选机运行工作效率大幅提升的目的。通过现场调研发现,增加导料板后,矸石主要集中在刮板运输机(槽体)中部,不再发生偏图 1 改造前未添加挤压阀图 2 改造后添加挤压阀料,且刮板链上很少有颗粒沉积。3.4 改善调整驱动装置,确保提能增效重介浅槽原驱动装置动力设计为单一转速运行,无论工况如何,设备始终以同一种状态工作。但在入洗原煤矸石含量相对较大或较小的情况下,以同一种运行状态运行,显然是动力的一种变相浪费,当入洗原煤含矸量较小时,刮板无需全速运转,可通过降低转速的方式减少能源损耗,
17、同时可减少对重介浅槽设备的机械磨损7。因此,驱动装置引入变频控制器的方式,根据入洗原煤皮带秤上的数据来进行相对应的控制,调整不同工况时的动力供应,在满足生产要求的同时,可延长驱动装置及所有核心设备寿命、减轻维修人员的工作强度,降低动力、人力、物力的消耗。3.5 调整入料溜槽宽度,减少堆积现象(1)调整宽度。扩大入料溜槽下料口宽度,确保与浅槽入料口宽度一致,从而保证进入浅槽入料全宽布置入料,避免出现入料不均现象、导致分选过剩情况发生。(2)增加备件。在浅槽入料溜槽前添加挡煤缓冲板等备件,杜绝因块煤量大或者带煤量大导致物料直接冲击槽体内部的悬浮液,从而发生漩涡现象,扰乱浅槽分选流场。05 煤炭加工
18、与综合利用2023 年第 7 期(3)优化设计。优化溢流槽出料溜槽,加快其出料,在固定筛处加装收口,杜绝物料堆积在溢流堰处形成漩涡的问题,提升分选效果。3.6 加强选前预防,保障设备正常运转(1)做好前期准备。受多种因素限制,当前国产刮板链的制造材料还存在一些质量问题,有待提高和改善。因此,在实际生产中,通过设立生产制度,严格控制无关材料进入分选槽内,同时在每个上游煤流落料溜槽处增设篦子,控制杂物。(2)狠抓巡回检查。在工作中设备维护人员要加大巡查频次和力度,发现问题及时处理,发现杂物及时清除,最大限度保障设备正常平稳运转。(3)强化定期检查。要定期定时检查设备核心关键部位,发现链条损坏、耳板
19、磨损程度过大、刮板链过松、刮蹭横梁等情况后,要及时进行维修、更换及调节,保障设备正常运行,同时避免人为将杂物扔进分选槽中,减少刮板链卡链、断链影响设备正常运行等情况的发生。3.7 优化内部介质系统,实现质效双增(1)优化浅槽内部结构。结合选煤厂实际,进一步优化浅槽内部结构,将刮板孔径由之前的10 mm 扩充至 16 mm,将矸石上升行程底板改为预脱介固定筛,回收后的介质进入筛下小溜槽,通过引流管进入合介管中,增设矸石预脱介环节。(2)加强辅助措施。脱介筛的脱介能力是一定的,当筛面上物料太厚时,物料上附着的介质将无法被完全脱除,此时可适当调整喷淋水的压力或降低入洗煤量来实现介质的完全脱除。根据现
20、场经验,在筛子合介段增设阻尼条,减缓物料向前运移的速度,可强化合格悬浮液的透筛能力;在磁选机滚筒上方另加一道清扫皮的方式,紧贴滚筒,可有效清除磁选机滚筒上的余介,避免介质的二次流失;在脱介筛筛下溜槽安装报警装置,当生产过程中出现筛板破损或者意外掉落时,能够及时发出报警并和上下游设备联锁停机;在上升流管道处加装高压风管,当因介质浓度或者煤泥含量过高造成堵管、上升流不畅通时,只要开启高压风管阀门即可解决上升流不畅通的问题,通过多措并举,不仅优化了介质回收系统,也大大减轻了职工的劳动强度。(3)狠抓常态岗位巡查。加强生产过程中的常态化巡岗,要求岗位工经常观察设备工况及跑冒滴漏,在提高操作水平的同时,
21、降低设备故障率,实现连续生产。(4)加强维护保养更换。加强桶篦子维护保养和更换工作,将原来的铁篦子更换成不锈钢篦子,将圆孔篦子换成长条型篦子,增加开孔率,避免介质在篦子上积聚;定期检查封堵桶篦子周边缝隙,保证无块状颗粒,杜绝水平流、上升流的出口处出现堵塞现象;在利用停车时间检查脱介筛时,一旦发现固定筛等筛板磨损严重、筛板筛缝大小不符合要求等情况时,必须及时更换筛板;针对上升流管角度小于 45的情况导致停车后介质浓度太稠,回料不畅通的问题,将所有上升流管倾斜角度改为为 60,同时在挤压阀门上安装堵头,便于维护保养,避免了暴力拆管、砸管现象的发生。4 应用效果和经济效益分析4.1 分选效率大幅提升
22、对块原煤脱泥环节、浅槽内部结构及驱动装置进行优化,增设预脱介环节后,在合格介质桶桶位正常的情况下,悬浮液密度为 1.85 g/cm3时,对矸石的含煤率进行抽检,结果见表 1,经过检测后矸石含煤率均小于 3%,改造效果良好4。表 1 改造前、后矸石带煤率浮沉试验抽检对比改造前时间平均矸中带煤率/%改造后时间平均矸中带煤率/%2023 年 3 月 1 日2.992023 年 5 月 1 日2.312023 年 3 月 6 日3.122023 年 5 月 6 日2.422023 年 3 月 12 日2.952023 年 5 月 12 日2.122023 年 3 月 17 日2.932023 年 5
23、月 16 日2.232023 年 3 月 23 日3.232023 年 5 月 21 日2.362023 年 3 月 29 日2.872023 年 5 月 28 日2.374.2 生产成本全面降低东露天选煤厂通过对浅槽驱动装置配置变频驱动电机,合理优化浅槽链条转速;优化矸石落料分布方式,制作布料板、合理布料;减少了刮杠、刮板、滑道、链条、底板、箱体之间的磨损9,取 得 了 良 好 的 应 用 效 果。改 造 前 后W26F60 型浅槽易磨损件成本消耗对比:改造前152023 年第 7 期董晓明:东露天选煤厂提升浅槽分选效率的优化改造W26F60 型浅槽链条平均使用周期为 2.6 个月,浅槽链条
24、的合同价为 3 万元/套,每年更换 4.5套,滑道、刮杠、刮板整体更换次数折合同链条更换次数一致,其折合费用为:1.5 万元/套;改造后设备配件更换周期为 6 个月/次,节约费用:E1=(4.5-2)(3+1.5)=11.25(万元)。4.3 工作强度有效减轻,经济效益显著(1)机修更换设备工时费用:原有保养方式为 4.5 次/a,810 人进行一次链条、滑道刮板等更换工作,每次需要 10 h 左右;改造后减少设备磨损,降低更换频次5,维护保养时间由原来的 4.5 次/a 降低至 2 次/a,年节约:(4.5-2)1010/8=31(工时)。(2)工艺日常维护保养工时费用:原每周需要 2 3
25、人对上升流水平流管道进行维护保养 1次,每次约 2 h;改造后岗位操作人员每月仅需要保养 1 次,由原来每年保养 48 次降低至 12次,年节约:(48-12)32/8=27(工时);综上所诉,每工时按照 300 元/d 计算,可节约人工费用 E2=(27+31)300=0.93(万元/a)。5 结 语东露天选煤厂通过采取设备优化改造提升、优化矸石刮板布料、浅槽爬坡底板改固定筛、常态维护保养等系列措施,有效改善了悬浮液的净化回收效果,提升了浅槽的分选效率,取得了良好的社会及经济效益。同时,此类改造应用可广泛适用于国内重介浅槽分选加工类选煤厂,具有较好的现实和借鉴意义。参考文献1 杨 静.重介浅
26、槽分选机在哈尔乌素选煤厂的应用 J.煤炭加工与综合利用,2019(2):101-103.2 柴炳升,胡峰.石槽村选煤厂重介质浅槽分选工艺探究 J.煤炭加工与综合利用,2020(8):33-34,38.3 胡 杰.重介浅槽分选机在生产过程中的问题探索 J.煤炭加工与综合利用,2020(7):15-16.4 韩世海.选煤厂重介浅槽分选机故障及应用效果分析J.煤矿现代化,2020(4):52-54.5 李润春.煤矿选煤厂重介浅槽分选机的优化改进 J.机械管理开发,2019,34(12):199-200.6 薛晓燕.选煤厂浅槽分选机技术改造实践 J.煤炭加工与综合利用,2022(6):50-53.7
27、王立鹏,沈宁,连永强,等.浅槽重介分选机流场模拟与结构优化研究 J.选煤技术,2020(3):27-32.8 黄亚飞.浅槽重介分选机相关问题的探讨 J.选煤技术,2020(2):35-37,41.9 王 蒙.浅槽重介分选机常见问题与解决方案 J.选煤技术,2018(4):74-77.(上接第 47 页)表 8 灰分对比情况分析%日期振动弧形筛叠层高频振动细筛Ad/%对比结果12 月 15 日12.9210.812.1012 月 17 日14.8312.492.3412 月 18 日14.6212.342.2712 月 19 日16.0113.352.6612 月 20 日15.3312.942.3912 月 23 日20.6615.894.7612 月 24 日14.2411.223.0212 月 25 日15.1513.142.0112 月 26 日16.1213.332.79平均值15.5013.092.414 结 语 ZKJ1408D3 型叠层高频振动细筛在粗精煤泥脱泥回收工艺的应用有效弥补了 脱泥无压三产品重介旋流器工艺中大直径旋流器对细粒级分选效果差的问题,改善粗精煤泥回收工艺中粗精煤泥脱泥效果,减少高灰细粒级对粗精煤泥的污染,降低粗精煤泥灰分,在稳定精煤产品质量的前提下,提高了精煤产率,增加了经济效益。25 煤炭加工与综合利用2023 年第 7 期
