郝晓君
（华阳集团选煤质量管理中心，山西 阳泉 045000）
随着综采、综放采煤工艺的应用，在开采过程中煤层顶底板矸石的混入，导致原煤灰分升高、煤质降低。特别是随着环境保护形势的严峻，客户对煤质要求也越来越高。为了提高洗选煤炭质量，华阳集团二矿选煤厂通过采取增加入洗率来提高精煤质量。然而，随着入洗率的增加，系统中产生的细粒煤的含量增加，对煤泥水处理系统造成很大压力，直接影响选煤厂煤炭洗选能力的提高。筛分脱粉是选煤工艺中的重要作业环节之一，脱粉入洗既可提高分选系统的分选精度，还可减少煤泥产品对精煤产品质量的影响，同时还能降低快开压滤机的运行负荷，实现节能减排的目标[1]。
华阳集团二矿选煤厂为华阳集团二矿配套建设的坑口型选煤厂，年入洗能力达750 万t，主要入洗华阳集团二矿开采的3 号、12 号煤，煤种为无烟煤。洗选工艺为无压三产品重介旋流器+TBS 粗煤泥分选+浮选，原煤经3 mm 脱泥筛预先脱泥，2～25 mm 粒级块煤采用无压三产品重介旋流器分选工艺，0.25～2 mm 粒级粉煤采用TBS 粗煤泥分选机分选，-0.25 mm 粒级粉煤采用浮选工艺，生产26.33 MJ/kg 精煤产品。
随着华阳集团二矿采掘深度的不断延伸，华阳集团二矿选煤厂入洗原煤中末煤含量逐年升高，给生产带来很大困难，主要表现为产品带介高、循环水浓度高。为此，2006 年增加了浮选系统，2014 年增加了原煤脱泥筛和TBS 粗煤泥处理系统。但井下工作面过构造煤质差或3 号煤煤量大、末煤含量高时，洗选环节仍十分被动，2 台精煤快开压滤机无法处理全部浮精，浮精桶跑溢流现象严重，只能减少原煤小时入洗量和浮选加药量，造成尾矿灰分低、循环水浓度高、生产效率低、吨原煤电耗高等一系列问题[2]。
2.1 煤质分析
华阳集团二矿选煤厂入洗原煤质量及粒度组成如表1 所示。
表1 原煤筛分汇总
由表1 可以看出，华阳集团二矿选煤厂入洗原煤-0.5 mm 含量最高为3 号煤，产率可达14.99%；
虽然6 号煤-0.5 mm 含量较少，但6 号煤产量较小，即通过配洗，无法从根本上解决粉煤含量高对系统造成的影响，只能从工艺改造方面考虑[3]。
2.2 解决思路
为解决末原煤入洗给洗选生产带来的困扰，2004年对重介系统3 号、4 号、5 号原煤筛进行了更换，将平筛拆除，安装了两部3661 申克筛、一部3661 鞍山筛，同时对218 号刮板机进行了技术改造，由此年洗选能力由450 万t 提高到650 万t。实现了部分筛下粉煤掺配精煤，减少了主系统粉煤量，提高了精煤产率。但为满足精煤灰分要求，原煤筛分量不大，更达不到停用浮选系统的目的。
依据目前的生产工艺来看，如果想通过增加末煤处理分选设备，受场地空间影响很难实施，且生产成本会进一步增加。从源头考虑，根据厂房实际情况研究，可在现有216 交叉筛旁增加一台分级筛（处理量300 t/h，筛缝3 mm），两台分级筛的筛下粉煤全部作为原煤外销。
此外，块精煤灰分13.5%，TBS 粗精煤灰分14%，为满足精煤产品灰分要求（Ad≤15%），浮选入料（即分级旋流器溢流，Ad为19%）可进入浮精桶，压滤后掺入精煤。
浓缩机及尾煤处理系统只处理TBS 底流的高频筛筛下水和底流离心机滤液水，达到停用浮选系统的目的，从而消除浮选药剂消耗，减少絮凝剂消耗量、尾煤泥量，煤泥水系统电费、浮选系统维修费的投入[4]。但粒级越小，灰分越低，提前分离出的末原煤发热量会大于外销原煤规定热值17.56 MJ/kg，存在外销原煤质量过剩、资源浪费的情况。因此，粉煤中可掺入TBS底流（即末矸、Ad50%、Mt10%、Qnet13.38 MJ/kg），确保热值满足17.56 MJ/kg。
2.3 分级粒度的选取
干法细粒级筛分较为适用于交叉筛或弛张筛，以0.5 mm 以下粉煤预先脱除最为理想，但目前市面上能投入应用的干式分级筛最小筛分粒级为1.0 mm，且分级效率较低；
目前使用的216 交叉筛（3 mm）实际筛分效率为56%；
据了解，3 mm 弛张筛筛分效率为50%～70%，但原煤水分高时，筛分效率只有30%，且弛张筛属于振动筛，对设备基础加固成本更高，日常筛板维护量较大。综合考虑，最终选取分级粒度为3.0 mm 的交叉筛[5-7]。
根据现场设备分布，需要改造环节如下：
1）216 交叉筛的筛前对向增加一台交叉筛（编号216A），筛上物同上3002 入洗原煤皮带，筛下物进现有溜槽；
2）216、216A 筛下溜槽增加一台10 m 长刮板（220A），筛下粉煤经220A 转载上502A 皮带；
3）拉运TBS 底流（末矸）的631 皮带机头增加分支皮带（632）上220A 皮带；
4）502A 皮带机头延长5 m 上132 皮带，粉煤、末矸经502A、132 皮带转载灌0 号、13 号、14 号原煤仓；
5）分级旋流器溢流管增加分支，进入浮精桶。改造后工艺流程简图如图1 所示。
图1 改造后工艺流程简图
投入估算203 万元，其中设备购置130 万元、土建工作量35 万元、安装及配电工作量38 万元。新投入设备总功率302 kW，增加电费43 万元/年，增加设备维护检修费用70 万元/年。
1）停用浮选后，按照2020 年浮选油耗339 万元计算，可节约油耗成本339 万元/年。
2）按照2020 年主系统电费712 万元计算，因停用浮选机3 台185 kW 上料泵，节约电费79 万元/年；
粉煤含量减少后，入洗原煤上量可由540 t/h 提高到580 t/h，生产效率提高7%，节约电费45 万元/年。除去新增设备增加的电费，共计降低电耗81 万元/年。
3）停用浮选后，精煤产品结构中取消浮精和粉煤，增加分级旋流器溢流。根据表2 目前精煤产品组成情况，浮精和粉煤加权平均灰分为19.9%，占精煤比例为21%；
而分级旋流器溢流灰分为19%，占精煤比例为16%，所以精煤产品灰分将有所降低，可掺配部分粉煤，确保精煤质量不过剩。
表2 目前精煤产品组成
4）因进入主系统的粉煤量减少，介耗、絮凝剂消耗量将有所降低。
5）改造后，尾煤泥组成为TBS 底流高频筛筛下水和底流离心机离心液，灰分为48%，比目前灰分45%有所增加。
综上，此次改造共计创造经济效益预计350 万元/年。按照投入估算，7 个月可收回改造成本。
通过原煤入洗前预先脱粉，-3 mm 粉煤和TBS 底流掺配作为原煤外销的技改方案，入洗原煤小时上量提高7%，生产成本大幅降低，极大地缓解了洗选系统生产压力，为同类型动力煤选煤厂在系统工艺不进行大型改造的情况下，提供了简单高效的技改参考。
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