保德選煤廠南部區煤泥水系統系列優化方案的設計與實施

陳銳++呂文韜

摘 要：針對保德選煤廠南部區原煤泥水處理系統所存在的諸多問題，經分析、論證，采取了5項系列改進措施，包括助濾劑添加、螺旋矸石預先脫水、煤泥水雙檢測系統應用、脫泥脫介篩篩板改造、截粗弧形篩原煤單系統全入洗改造等，并逐步實施，實施完成后取得了較好的效果，煤泥水處理系統壓力得以降低，煤泥水處理設備工況得以改善，煤泥水分得以降低，選煤廠入洗量和煤質指標也得以保證。

關鍵詞：煤泥水 優化 方案 實施 助濾劑

中圖分類號：TD94 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）09（b）-0074-02

在整個煤炭洗選加工領域，一直以來煤泥水系統都是影響選煤廠正常生產的最主要環節之一[1]，煤泥水系統運行的好壞，是評價一個選煤廠管理和技術水平的最主要因素[2]。隨著國家環保政策的不斷加強，實現煤泥水系統的一級閉路循環和清水洗煤就成了每個選煤廠的主要工作目標[3、4]，如何在煤泥水系統允許的情況下，入洗更多的煤，洗出更合格的產品，從而為企業創造更多的效益，也成為選煤廠本身存在的意義所在。[5]

1 保德選煤廠煤泥水系統所存在的問題

保德選煤廠南部區于2004年建成投產[6]，至今已有10年，因10年來原煤煤質不斷惡化，煤泥量不斷增加，導致現有的煤泥水系統處理能力難以滿足生產需要，成為南部區生產中的瓶頸所在，制約了南部區的生產。進行系列改造優化前，南部區濃縮池扭矩始終維持在30以上的高位運行，加壓過濾機排料時間最高達800S，排料水分極高，煤泥成糊狀，水分高達25%，粒度0.045 mm以下的極細煤泥量達到43.9%，加壓過濾機難以有效將其排出，在系統內不斷的死循環，末煤僅能入洗20%～30%，一旦加大末煤入洗量，就面臨著壓耙子的風險。為改善保德選煤廠南部區煤泥水處理系統運行效果，提高處理能力，保證煤質指標合格，保德選煤廠在2013年組織技術人員進行了系統性的論證，分析癥結所在，找出解決方案，并一一進行了實施。

2 存在問題的分析及解決方案

基于上述問題，通過分析論證，保德選煤廠從如何降低進入系統的煤泥量、如何使煤泥快速沉降、如何將沉降后的煤泥高效的排出系統、如何提高煤泥處理設備的處理效果、如何在系統故障時提高系統靈活性五方面入手采取措施。經過綜合分析論證，降低進入系統的煤泥量方面，考慮從降低脫泥篩脫介篩篩下煤泥量直接降低、通過改善螺旋矸石高頻篩脫水效果降低矸石泥循環量、通過提高末煤系統入洗比率確保入洗量最小發熱量最高間接降低進入系統煤泥量等入手；如何使煤泥快速沉降方面，考慮改善藥劑添加效果，根據煤泥水濃度、沉降速度在線調控加藥量；將沉降后的煤泥高效的排出系統和提高煤泥處理設備的處理效果方面，需要提高加壓過濾機固體回收率、降低其排料時間，這些需要從入料性質和改善加壓過濾機工況入手。

2.1 助濾劑添加方案的制定與實施

隨著加壓過濾機的廣泛使用，加壓過濾機自身所存在的諸多缺陷越來越突出，很大程度上影響到了選煤廠的煤泥水處理系統，加壓過濾機的處理效果與煤泥的粒度組成、粘度等息息相關[7]?，F在大多數選煤廠直接在濃縮池中添加絮凝劑和凝聚劑，煤泥沉降后，濃縮池底流通過煤泥泵給加壓過濾機入料，為保證煤泥在濃縮池中快速沉降，必須保證絮凝劑和凝聚劑的比例、濃度及藥劑用量，使用藥劑后使煤泥性質發生變化，導致加壓過濾機的處理效果差。此外，加壓過濾機還存在著固體回收率低的特點。

保德選煤廠南部區為例，濃縮池底流-0.045 mm粒級占全樣43.9%，這些極細顆粒穿過濾孔，又再次進入濃縮池，循環往復，始終難以排出。眾所周知，加壓過濾機本身適應性比較差，對于粘度大、粒度小的煤泥處理效果不好，且濾餅較薄，濾餅本身難以形成過濾介質層，根據化驗結果，保德選煤廠南部區加壓過濾機濾液濃度高達38.2g/L，這就說明本身已經沉降的極細煤泥顆粒再次進入濃縮池。

通過對目前加壓過濾機工況以及相關過濾理論的研究，為改善加壓過濾機運行效果，提高回收率、降低水分、降低排料時間、提高處理量，可以采用諸多措施，這些措施大多從設備本身出發進行。除此之外也有從改變入料狀況，從工藝上進行改善的方案，其中較多的就是改變入料的粒度組成及入料的性質，常用的方法就是在濃縮池中適當跑粗和改變絮凝劑和凝聚劑的比例，增大凝聚劑的用量。雖然這兩種方法在理論上可以改變入料的性質，提高壓濾機的處理效果，但是在實際生產中都存在一定的弊端；對于在濃縮池中跑粗，在一定范圍內的確可以改善壓濾機的排料，但是在濃縮池內煤泥量已經很大，甚至本身因為壓濾機排料效果差導致濃縮池壓力大的情況下，在向濃縮池中跑粗就會導致濃縮池扭矩快速升高，存在壓耙子的風險，所以這種方法不能輕易使用；同樣，為保證煤泥在濃縮池中的沉降速度，必須保證絮凝劑的用量，如果在煤泥的沉降效果不能滿足生產的情況下，繼續增加凝聚劑降低絮凝劑的用量，可能導致煤泥不沉降，甚至是循環水出現惡化影響生產，因此這種方法的效果也不理想。

保德選煤廠南部區原煤煤質時常發生變化，煤泥水容易惡化、粘度增大且含有大量細顆粒煤泥，造成加壓過濾機排料效果差，排料時間長。在煤泥水沉降試驗的基礎上結合現場實際分析，我們提出了一種新的改造方案——對濃縮池入料實行二次加藥，即煤泥在濃縮池沉降濃縮后壓濾機入料前再加入凝聚劑，這樣就可以最大程度的保證煤泥的沉降效果、改變煤泥水的性質，改善壓濾機的排料。由于南部區設計時加壓過濾機直接通過煤泥泵入料，沒有經過煤泥桶緩沖。為了實現壓濾機的二次加藥，起到助濾劑的效果，保德選煤廠對壓濾系統進行了改造，在主洗一樓新安裝煤泥桶，濃縮池底流首先由泵打到煤泥桶，在煤泥桶內添加助濾劑，助濾劑和煤泥充分混合后由煤泥泵給加壓過濾機入料。改造后在原煤性質變化不大的情況下，加壓過濾機的排料時間和排料水分都得到了極大的改善，濾餅水分降至22 %，排料時間降至150～250 s，絮凝劑用量從3.9 g/t降至2.0 g/t。endprint

2.2 螺旋矸石高頻篩預先脫水及弧形篩的設計加工安裝

保德選煤廠南部區高頻篩承擔螺旋矸石和廠房掃地水的脫水任務，由于設計因素，高頻篩的處理量不能滿足生產的需要，當廠房掃地水量大時，高頻篩的脫水效果極差甚至還會跑水。為了保證高頻篩的處理效果，一度將掃地水引至脫泥篩進入生產系統，由于掃地水中一部分來自矸石膠帶機的沖水，煤泥灰分高達50%～60%，這部分高灰煤泥進入系統影響了煤泥的后續處理，是造成煤泥水系統沉降效果差主要原因所在。

經過研究發現，進入高頻篩的物料雖然量大但是濃度不高，為了提高高頻篩的處理能力，在高頻篩前加一弧形篩進行預先脫水，這樣經過預先脫水后的煤泥水在數量上大大降低，同時濃度也有一定的提高，有利于高頻篩的脫水。

改造后，相當于在現有基礎上大大增加了高頻篩的處理能力，不僅提高了高頻篩的脫水效果，還能避免掃地水進入生產系統，影響煤泥水的后續處理。

2.3 煤泥水濃度/沉降速度在線雙監測及加藥自動控制

現在選煤廠中藥劑的制備、添加基本上已經實現了自動化，但是藥劑的用量和藥劑的比例還是通過人工設定、調整，而人工在設定藥劑濃度、比例、用量等參數時一憑經驗二靠煤泥水沉降試驗，靠經驗判斷既不科學也不能有效的指導生產，而靠煤泥水的沉降試驗調整，因為煤泥水的性質、組成等是隨時變化的，因此存在一定滯后性，雖然可以在一定程度上指導生產，但是還是不能滿足自動化生產的需要。

因此，為實現自動化生產，需要將煤泥水的沉降監測、藥劑制備、藥劑添加全部自動控制。

保德選煤廠南部區在分析經驗的基礎上，結合實際情況，安裝了煤泥沉降自動監測裝置，通過自動監測煤泥水的沉降情況，將信號傳輸給制藥、給藥系統，從而控制藥劑的濃度和給藥量的大小，實現了煤泥水在線自動監測、藥劑自動制備、自動加藥，實現了自動化生產。

通過安裝煤泥沉降自動監測裝置，不僅可以自動調整藥劑的用量和濃度，保證了煤泥水的沉降效果，而且還降低了煤泥水分和節省了藥劑用量。在生產過程中因為實現了藥劑自動化添加，可以節省人力成本，原來需要由一個崗位工巡視檢查藥劑系統，現在不需要人工制藥，節省出的人力可以去做其他工作。

2.4 脫泥/脫介篩降低煤泥量改造

保德選煤廠南部區原煤煤質復雜，-13 mm末煤占原煤50.8%，-6 mm末煤占原煤30%，在生產中經破碎、多次轉載及洗選加工又產生大量次生煤泥，這樣煤泥水處理系統就面臨著巨大的挑戰，分析認為要減少煤泥水處理量，應盡量減少細粒級煤泥進入煤泥水系統中的量。南部區原進入主洗系統中的細粒矸石通過矸石脫介篩稀介段回收，末精煤脫介篩、末矸脫介篩、矸石中煤脫介篩的篩縫都是2 mm，磨損后甚至更大。依據篩分數據資料，末煤矸石磁選機入料中+0.5 mm含量較少，這說明0.5～1.5 mm的粒級基本上都變成了次生煤泥。

為減少脫介篩篩下水的細顆粒含量，南部區將精煤和矸石脫介篩篩板由2 mm更換為0.5 mm的篩板，經過實際生產，改造后不僅沒有增加系統介耗，而且對減少細粒矸石，減少泥化發揮了重要作用。此外，南部區同時將末原煤脫泥篩篩板由2 mm更換為0.5 mm，進一步減少了進入煤泥水系統的煤泥量，使大量煤泥從精煤和矸石脫介篩直接排出，不再進入煤泥水系統，降低了煤泥水系統的壓力。

2.5 截粗弧形篩原煤單系統全入洗改造

保德選煤廠南部區為完成精煤5300的發熱量指標就必須保證末煤入洗，根據現場經驗及發熱量數據分析，單系統末煤需要入洗50%，原生產方式為南部區末煤A系統40%和A系統截粗弧形篩篩上全部煤泥進入末煤系統入洗。而B系統弧形篩上煤泥沒有入洗，這部分煤泥由于系統原因只能進入塊精煤離心機脫水后進入精煤膠帶機，通過化驗這部分煤泥灰分能達到40%以上，在弧形篩篩面上有大量可見片狀矸石，灰分可能會更高，量更大，這部分煤泥進入精煤后導致精煤發熱量降低。

根據現場實際及化驗結果，保德選煤廠提出使B系統截粗弧形篩煤泥也進入末煤系統入洗，從而降低精煤灰分。經過觀察現場管路布置，可以將A系統截粗弧形篩煤泥改到B系統末煤脫泥篩，進行A、B系統截粗弧形篩煤泥全部進入末煤B系統入洗。

具體改造方案為：（1）將末煤A系統停下，末煤B系統開啟。（2）將A系統截粗弧形篩到A系統末煤脫泥篩管道加三通和閥門，一條管道保持原樣進入末煤A系統，另一條管道進入末煤B系統，從而可以保持系統的靈活。

系統改造后起到了以下效果：（1）只要末煤B系統開啟，就能實現這部分截粗煤泥的全部入洗。（2）因為減少了精煤中的高灰煤泥增加了低灰的末精煤，可以適當減少末煤B系統的入洗量，這對減少系統煤泥量是有利的。（3）因為截粗弧形篩上的煤泥已經預先脫泥，基本上不會再產生太多次生煤泥，也就是說盡管增加了進入末煤系統的入洗量，但是卻不會增加太多的次生煤泥，這對減少系統煤泥量也是有利的。（4）由于弧形篩上煤泥全部進入末煤系統入洗，可以將截粗弧形篩退出系統，從而可以降低弧形篩的磨損，降低材料費用。（5）弧形篩上煤泥進入塊精煤離心機時為了保證篩上溜槽不堵，需要將篩前沖水開大，改造后這部分沖水可以關閉，進而可以在一定程度上降低精煤水分，進一步提高精煤發熱量。

3 煤泥水系統治理成效

進行系列改造優化前，南部區濃縮池扭矩始終維持在30以上的高位運行，加壓過濾機排料時間最高達800 s，排料水分極高，煤泥成糊狀，水分高達25%，粒度0.045 mm以下的極細煤泥量達到43.9%，加壓過濾機難以有效將其排出，在系統內不斷的死循環，末煤僅能入洗20%～30%，一旦加大末煤入洗量，就面臨著壓耙子的風險。5項措施實施完成后，南部區煤泥水系統運行效果得到了極大地改善，濃縮池扭矩始終保持在10以下運行，加壓過濾機排料時間始終保持在150～250 s，所排煤泥水分低至22%，末煤入洗量可以達到80%，商品煤發熱量指標每月也能夠非常好的完成計劃任務，再未出現壓耙事故，生產壓力大幅降低。此外，還實現了煤泥水系統靈活切換、雙系統截粗弧形篩原煤單系統入洗、加壓過濾機連續高效運行等目的。

參考文獻

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