正通選煤廠粗煤泥回收系統改造實踐

李曉英

(中煤科工集團武漢設計研究院有限公司，湖北 武漢 430064)

隨著國家對環境保護要求的不斷提升和國內煤炭資源品質的逐年下降，如何實現既不對選煤廠煤泥水系統造成巨大壓力，又能實現煤炭的分級回收，并降低環境污染，是選煤廠提高經濟效益的關鍵?；诿禾考s開發、綠色開采、高效轉化、清潔利用的要求，近年來原煤入選率不斷提高，煤泥水中細粒煤的高效分級、濃縮逐漸成為各選煤廠重視的處理環節[1]，且大多數選煤廠粗煤泥回收系統主要由煤泥分級旋流器、粗煤泥弧形篩、離心機組成。文章針對正通選煤廠煤泥“跑粗”問題，對該廠的粗煤泥回收系統進行改造，可減少選煤廠煤泥量，提高精煤產率，從而增加了企業的經濟效益。

1 現狀及存在問題

1.1 現狀

正通選煤廠生產能力為5.00 Mt/a，選煤工藝為：塊煤采用淺槽重介分選機，末煤采用有壓兩產品重介質旋流器主再洗，粗煤泥采用干擾床分選機分選，細煤泥采用濃縮壓濾回收。粗煤泥回收系統由分級旋流器、干擾床分選機、粗煤泥弧形篩、煤泥離心機組成，由于精煤灰分滿足需要，干擾床分選機未投入使用。生產中洗選系統脫泥篩篩下煤泥水、煤泥離心機離心液匯集進入煤泥水桶，桶內煤泥水經泵打入水力分級旋流器中進行分級，細顆粒的溢流經煤泥緩沖箱進入濃縮池，粗顆粒的底流由粗煤泥弧形篩初步脫水，再經煤泥離心機脫水后摻入精煤，粗煤泥弧形篩篩下水經煤泥緩沖箱進入濃縮池，煤泥離心機離心液返回煤泥水桶。粗煤泥回收系統工藝設備流程如圖1所示。

圖1 粗煤泥回收系統設備流程

正通選煤廠在日常運行監測中發現，壓濾煤泥中>0.25 mm粒級的煤泥含量連續多次超過20%，存在明顯“跑粗”現象。分析該廠煤泥水處理工藝流程，濃縮機的入料主要是由分級旋流器溢流和粗煤泥弧形篩篩下水組成。為了查明“跑粗”來源，該廠對分級旋流器的入料、溢流、底流及粗煤泥弧形篩的篩下水進行了取樣，通過小篩分試驗，分析了其粒度組成，結果見表1—表3。

由表1—表3可以看出：壓濾煤泥中>0.25 mm粒級的粗煤泥含量為24.31%，分級旋流器溢流中>0.25 mm粒級的粗煤泥含量為24.16%，粗煤泥弧形篩篩下水中>0.25 mm粒級的粗煤泥含量為19.87%?？梢?，分級旋流器的溢流及粗煤泥弧形篩的篩下水中均存在“跑粗”情況。需要說明的是，由于分級旋流器溢流及粗煤泥弧形篩篩下水“跑粗”與各粒級的灰分組成關聯性不大，因此這里重點進行了粒度分析，未進行灰分分析。

表1 壓濾煤泥粒度組成

表2 分級旋流器入料及產品粒度組成

表3 粗煤泥弧形篩篩下水粒度組成

1.2 存在問題

分析該廠“跑粗”原因，主要有以下幾個方面：

(1)分級旋流器入料濃度過高(現場檢查濃度達到147 g/L)，明顯超過其最佳入料濃度(最佳入料濃度為100 g/L左右)，導致分級旋流器在運行過程中分級精度和分級效率偏低。

(2)分級旋流器入料壓力無法保證，由于壓力表安裝在煤泥分級旋流器組(型號NZX 710×6)總管道上，現場壓力表所測壓力并非每一臺分級旋流器的實際入料壓力，因此現場無法精確調節每一個分級旋流器的入料閥門開度，從而無法保證每一臺分級旋流器在最佳入料壓力條件下工作。

(3)分級旋流器底流口磨損。隨著長時間運行，分級旋流器底流口磨損后直徑的增大，導致溢流中粗顆粒含量增加，底流中夾細，細顆粒含量增加。

(4)分級旋流器入料不穩定。煤泥水桶在運行時液位較低，經常發生“喝空”現象，導致分級旋流器入料不穩定，經常斷續運行，運行工況不佳。在工況不穩定的情況下，分級旋流器的正常分級效果大大折扣。

(5)粗煤泥弧形篩磨損嚴重?，F場檢查發現，粗煤泥弧形篩磨損較重，個別區域發現篩孔破損或篩孔變大的現象。

2 改造方案

根據上述分析，若要解決該廠煤泥“跑粗”問題，需從分級旋流器組和粗煤泥弧形篩兩方面著手，分析制定技術方案。

(1)分級旋流器入料濃度調節。正常情況下，對于低濃度入料，分級旋流器的分級效果較好，而對于高濃度入料，分級旋流器的分級效果相對較差。為了提高分級旋流器對高濃度入料分級效率，需要適當減小干涉沉降的影響，當分級旋流器結構固定以及入料粒度不變時，可以調整入料口壓力和給礦濃度[2-5]。為了使分級旋流器在相對合理的入料濃度區間工作，在分級旋流器的入料桶增設了自動補水系統，通過在分級旋流器入料管道上安裝濃度計，在煤泥桶上安裝液位計，分別檢測分級旋流器組入料濃度和煤泥水桶液位信號，來控制補水閥門的開度，進而將煤泥水桶內煤泥水的濃度稀釋至合理范圍，并保持煤泥水桶內液位的穩定，實現了分級旋流器的最佳入料濃度。

(2)分級旋流器入料壓力的精確測量。為了實現分級旋流器入料壓力的精確測量和控制，現場對旋流器組入料分配閥進行了智能控制改造，通過在各分級旋流器入料管道上安裝高精度壓力變送器，根據各旋流器的壓力變送器反饋的壓力信號，控制入料分配閥門的開度，使各臺分級旋流器入料壓力始終處于最佳工作狀態。

(3)加強分級旋流器底流口管理。隨著分級旋流器底流口直徑的增大，溢流中粗顆粒含量增加，底流中細顆粒含量增加，進入濃縮機和煤泥水桶的流量存在“底流夾細”問題[1,6-8]。因此需定期觀察旋流器底流物料形態，并測量底流口尺寸，使旋流器底流口磨損程度在合理范圍內。

(4)優化粗煤泥弧形篩篩下水處理工藝。根據粗煤泥弧形篩篩下水流量和煤泥桶液位情況，對粗煤泥弧形篩篩下水走向進行優化改造，在粗煤泥弧形篩篩下水進入濃縮機的管道上增加進入煤泥水桶的管道，并設置開度可控的閥門精確控制進入濃縮機和煤泥水桶的流量，使粗煤泥弧形篩篩下水可部分或全部進入煤泥水桶，進一步回收篩下水中的部分粗顆粒，同時也可以作為煤泥桶補加水，進一步降低煤泥桶內煤泥水濃度。

(5)加強粗煤泥弧形篩篩板的運行管理，確保合理的篩縫尺寸。粗煤泥弧形篩篩縫為0.5 mm，其理論透篩粒度上限為0.25 mm，但受篩分錯配物、篩板加工精度及篩縫磨損影響，實際生產中篩下水中會有部分>0.25 mm粒級的物料進入濃縮系統。為此關閉了部分分級旋流器溢流閥減小溢流，增加底流，從而減少了溢流跑粗[9-13]，但這種方法易造成粗煤泥弧形篩入料量增大，使粗煤泥弧形篩磨損變快，竄料嚴重，影響脫水效果，導致粗煤泥水分過高，進而影響產品整體水分。因此需嚴格執行篩縫管控制度，發現破損及時更換粗煤泥弧形篩的篩板。

3 改造效果及效益分析

3.1 改造效果

正通選煤廠通過優化粗煤泥弧形篩篩下水走向，二次回收粗煤泥篩下水中的部分粗顆粒；加強弧形篩的篩孔管控，減少粗粒物料進入細煤泥；調整分級旋流器的入料濃度、壓力，保持分級旋流器工作的穩定持續；加強旋流器底流口管理，充分減少旋流器溢流的“跑粗”現象，逐步降低了進入煤泥濃縮機中粗顆粒煤泥含量。改造后粗煤泥回收系統設備流程如圖2所示，改造后壓濾煤泥粒度組成見表4。

圖2 改造后粗煤泥回收系統設備流程

由表4可以看出，壓濾煤泥中>0.25 mm粒級粗粒物料累計產率降低到4.36%。改造后，進入煤泥濃縮機的粗煤泥含量明顯降低，現場煤泥“跑粗”現象得到了明顯的控制和改善。

表4 改造后壓濾煤泥粒度粒度組成

3.2 效益分析

本次改造主要設備和材料投入情況見表5。

表5 主要設備和材料投入情況

由表5可以看出，本次改造增加了旋流器入料控制閥、弧形篩篩下水控制閥、煤泥水濃度計、智能壓力變送器、旋流器底流口、入料管及配套的動力通信電纜和智能控制軟件，共計投入改造成本約62萬元。

該廠回收的粗煤泥摻入精煤(價格為510元/t)，減少了壓濾煤泥(占銷量的14.28%，其中污水處理站的比例為2%，價格為110元/t)產量，按照商品煤產量300萬t，進入濃縮機的粗煤泥含量按5%計算，細煤泥將減少：300×(14.28-2)%×(24.31-4.36)%=7.35萬t/a，精煤量增加7.35萬t/a，年增收約7.35×510-7.35×110=2 940萬元，扣除改造費用(約62萬元)，因此正通選煤廠通過濃縮機入料截粗改造可取得良好的經濟效益。

4 結語

正通選煤廠通過對分級旋流器的入料濃度、入料壓力進行智能調節，使得分級旋流器達到最佳運行狀態，并將粗煤泥弧形篩篩下水通過分級旋流器“截粗”，減少煤泥“跑粗”，最大限度地回收粗煤泥摻入產品，提高了精煤產率，取得了良好的經濟效益。此次改造可為不同類選煤廠粗煤泥回收系統改造提供良好借鑒。