葫芦素选煤厂工艺优化方案的探讨

葫芦素选煤厂工艺优化方案的探讨
郭富强;郭锋;刘昆仑
【摘要】分析了葫芦素选煤厂存在的工艺问题,根据原煤筛分及浮沉试验资料,提出了3种不同的末煤分选提质方案,并进行了技术、经济效益对比分析;通过优化工艺、增加末煤分选及煤泥浮选工艺,可大幅增加精煤产率,增强商品煤配比的灵活性,显著提高经济效益.
【期刊名称】《煤炭加工与综合利用》
【年(卷),期】2018(000)007
【总页数】5页(P57-60,63)
【关键词】选煤厂;煤质分析;末煤分选;方案比较;工艺优化
【作者】郭富强;郭锋;刘昆仑
【作者单位】中天合创能源有限责任公司, 内蒙古鄂尔多斯 017000;中天合创能源有限责任公司, 内蒙古鄂尔多斯 017000;中天合创能源有限责任公司, 内蒙古鄂尔多斯 017000
【正文语种】中文
【中图分类】TD94
1 选煤厂概况
葫芦素选煤厂位于内蒙古自治区鄂尔多斯市乌审旗图克镇，为中天合创煤炭分公司葫芦素煤矿配套选煤厂。

该地区的动力煤选煤厂在建设之初多采用13 mm分级、
块煤入选、末煤不入选的分选工艺，其优点是工艺简单，吨煤投资相对较低，能很好的适应千万吨级矿井的要求。

葫芦素选煤厂设计处理能力为13.00 Mt/a，于2016年1月开始试生产。

洗选工
艺为大于13 mm块煤浅槽入洗，小于13 mm末煤不洗选，产品平衡表详见表1。

产品煤主要通过4.3 km长的输煤栈桥就近供给中天合创化工分公司作为原料煤和燃料煤(年需求量分别为548.5万t/a、250万t/a)。

葫芦素选煤厂当前分选工艺下的产品煤情况见表1。

表1 产品平衡表(块煤入选，末煤不入选工艺)产品名称数量γ/%Q/t·h-1Q/t·d-
1Q/万t·a-1灰分Ad/%水分Mt/%硫分St/%发热量Qnet,ar/MJ·kg-1发热量Qnet,ad/MJ·kg-1精煤(150～13mm)23.78585.589
369.22309.185.6911.751.2426.6127.93混煤末原煤(<13 mm)56.221 384.0522 144.78730.7827.2717.001.4817.6818.64块煤系统粗煤泥(3～0.5
mm)3.1176.561 224.9240.4228.0817.501.4316.2817.24块煤系统细煤泥(0.5～0 mm)2.9973.631 178.0538.8831.6122.001.6014.0714.98小计62.321
534.2324 547.75810.0827.5217.261.4817.4318.39浅槽矸石13.90342.315 476.97180.7482.7214.00
2 当前分选工艺存在的问题
通过两年多的生产实践，葫芦素选煤厂暴露出以下工艺问题：
(1)矿井原煤水分较大(17%～20%)，由于末煤不入选，造成末煤产品水分较高，
胶带输送机滑煤、水煤溃仓等情况时有发生，给生产、储存、外运等环节都带来了较大困难。

(2)矿井原煤矸石含量较大，泥化现象严重，影响混煤质量及其储运，造成混煤销
售困难且价格较低。

(3)精煤产率较低(只有约23%)，优质商品煤供应不足，产品煤配比选择余地小，
给生产组织带来一定的困难。

另外，葫芦素矿井下最大涌水量设计值为1 100 m3/h，但实际值却能达到1 800 m3/h。

这造成原煤水分过大且大部分为表面水分。

根据实验分析结果可知，选煤厂通过末原煤的筛分、分选、脱水等工序，可以将末精煤水分控制在13%左右。

因此，从提高产品煤配比灵活性，增强商品煤市场竞争力，增加企业经济效益的角度，优化现有分选工艺，实现末煤分选提质很有必要。

3 末煤提质加工方案设计
3.1 原煤筛分及浮沉试验资料分析
葫芦素选煤厂原煤筛分试验结果见表2；13～0.5 mm级原煤浮沉试验结果见表3。

表2 原煤筛分组成粒度/mm产率/%灰分/%筛上累计/%产率灰
分>1009.6343.149.6343.14 100～507.1438.3816.7841.09 50～
258.0532.0024.8338.14 25～139.0427.5933.8735.33 13～
618.9226.3952.7932.12 6～318.2226.8871.0130.78 3～
0.520.7325.7691.7429.64 0.5～08.2633.92100.0030.00 毛煤总计100.0030.00 表3 13～0.5 mm级原煤浮沉试验结果密度级/kg·L-1占本级/%占全样/%灰分/%浮物累计/%产率灰分沉物累计/%产率灰分±0.1含量密度/kg·L-1产率/%可选性等级<1.4065.8137.514.4865.814.4899.9926.401.495.58极难选1.40～
1.504.75
2.7112.0970.564.9934.1868.621.58.07易选1.50～
1.601.210.6920.1471.775.2429.4277.751.6
2.47易选1.60～
1.700.620.3529.567
2.395.4528.2280.211.71.52易选1.70～
1.800.500.2937.477
2.905.6727.6081.351.81.22易选1.80～
1.900.400.2347.0873.295.9027.098
2.171.91.25易选1.90～
2.000.530.3057.997
3.826.2726.7082.692.051.98极难
选>2.0026.1714.9283.19100.0026.4026.1783.19合计100.0057.0026.40煤泥
1.520.8820.79
由表3可知，末煤各密度级产率分布中，主导密度级为小于1.40 kg/L密度级，其产率在60%以上，灰分为5%左右，说明煤的基元灰分很低，属易选煤，经过洗选排矸后可以选出大量的低灰精煤产品，洗选加工意义很大。

3.2 末煤提质加工方案设计
针对末煤的提质加工，选煤厂提出了3个方案，并进行了相关分选提质试验。

分别是方案一：末煤全部入洗+煤泥干燥；方案二：末煤3 mm脱粉入洗+粉煤和煤泥干燥；方案三：末煤全部入洗+煤泥浮选及干燥。

依据市场需求的产品结构对各方案的产品数质量进行预测计算，得出三个方案的产品平衡表(见表4，表5，表6)。

末精煤水分以13%计，干燥后的压滤煤泥水分按15%计。

块精煤和部分末精煤掺配作为精煤产品(发热量26.33 MJ/kg)落精煤仓，其余末精煤和煤泥掺配作为混煤产品(发热量20.90～24.24 MJ/kg)落混煤仓，再根据市场需求进行配比。

表4 产品平衡表(末煤全部入洗+煤泥干燥)产品名称数量γ/%Q/t·h-1Q/t·d-1Q/万t·a-1灰分Ad/%水分Mt/%硫分St/%发热量Qnet,ar/MJ·kg-1精煤块精煤(150～13 mm)23.78585.589 369.22309.185.6911.751.2426.61末精煤(-13 mm)19.98491.837 869.23259.685.4613.001.2026.17小计43.761 077.4417 239.00568.895.5812.321.2226.41混煤末精煤(-13 mm)14.00 344.70 5 515.15 182.00 5.46 13.00 1.20 26.84粗煤泥4.50 110.80 1 772.69 58.50 27.84 17.50 1.43 18.03干燥后压滤煤泥9.97 245.59 3 929.43 129.67 32.56 15.00 1.60 16.08小计28.47 701.09 11 217.27 370.17 18.92 14.32 1.38 21.67矸石浅槽矸石13.90 342.31 5 476.97 180.74 82.72 14.00旋流器矸石12.96 319.21 5 107.41 168.54 81.00 15.00小计26.87 661.54 10 584.70 349.30 81.89 14.48 表5 产品平衡表(末煤3 mm脱粉入洗+粉煤和煤泥干燥)产品名称数量γ/%Q/t·h-
1Q/t·d-1Q/万t·a-1灰分Ad/%水分Mt/%硫分St/%发热量Qnet,ar/MJ·kg-1精煤块精煤(150～13 mm)23.78 585.59 9 369.45 309.19 5.69 11.75 1.24 26.62末精煤(13～3 mm)7.15 176.12 2 817.88 92.99 5.46 13.00 1.20 26.17小计30.93 761.71 12 187.32 402.18 5.63 12.04 1.23 26.51混煤末精煤(13～3 mm)19.00 467.80 7 484.85 247.00 5.46 13.00 1.20 26.17粉煤(-3 mm)15.45 380.44 6 087.02 200.87 28.08 15.00 1.53 17.73粗煤泥4.53 111.59 1 785.46 58.92 27.86 17.50 1.43 18.02压滤煤泥5.17 127.27 2 036.29 67.20 32.22 15.00 1.60 16.43小计44.15 1 087.10 17 393.62 573.99 19.06 14.40 1.39 21.24矸石浅槽矸石13.90 342.32 5 477.10 180.74 82.72 14.00旋流器矸石9.98 245.71 3 931.41 129.74 81.60 15.00小计23.88 588.03 9 408.51 310.48 82.26 14.42
表6 产品平衡表(末煤全部入洗+煤泥浮选及干燥)产品名称数量γ/%Q/t·h-
1Q/t·d-1Q/万t·a-1灰分Ad/%水分Mt/%硫分St/%发热量Qnet,ar/MJ·kg-1精煤块精煤(150～13 mm)23.78 585.58 9 369.22 309.18 5.69 11.75 1.24 6 366末精煤(-13 mm)19.98 491.83 7 869.23 259.68 5.46 13.00 1.20 6 260小计43.76 1 077.44 17 239.00 568.89 5.58 12.32 1.22 6 318 混煤末精煤(-13 mm)14.00 344.70 5 515.15 182.00 5.46 13.00 1.20 6 260粗煤泥4.50 110.80 1 772.69 58.50 27.84 17.50 1.43 4 283干燥浮选精煤5.33 129.84 2 077.49 68.56 4.88 15.00 1.20 6 120小计23.83 585.34 9 365.33 309.06 9.56 14.30 1.24 5 855 矸石浅槽矸石13.90 342.31 5 476.97 180.74 82.72 14.00旋流器矸石12.96 319.21 5 107.41 168.54 81.00 15.00浮选尾煤5.18 126.13 2 018.14 66.60 62.62 28.00小计32.04 787.65 12 602.52 415.88 78.77 16.67
4 三种工艺方案对比分析
4.1 经济和技术指标对比
(1)方案一：末煤全部入洗+煤泥干燥。

方案一精煤产率为57.76%，其中末精煤产率为33.98%。

根据煤质指标要求，末精煤中有19.98%进精煤仓，14.00%进混煤仓。

则混煤产率为28.47%，包括干燥后的压滤煤泥(9.97%)、粗煤泥(4.50%)、末精煤(14.00%)，发热量Qnet，ar可达21.67 MJ/kg。

(2)方案二：末煤3 mm脱粉入洗+粉煤和煤泥干燥。

方案二精煤产率为49.94%，其中末精煤产率为26.15%。

根据煤质指标要求，末精煤中有7.15%进精煤仓，19.00%进混煤仓。

则混煤产率为44.15%，包括干燥后的压滤煤泥(5.17%)、粗煤泥(4.53%)、粉煤(15.45%)、末精煤(19.00%)，发热量Qnet，ar可达21.24
MJ/kg。

(3)方案三：末煤全部入洗+煤泥浮选及干燥。

方案三精煤产率为63.09%，其中末精煤产率为33.98%，干燥后的浮选精煤产率为5.33%。

根据煤质指标要求，末精煤中有19.98%进精煤仓，14.00%进混煤仓，浮选精煤进混煤仓。

则混煤产率为23.83%，包括干燥后的浮选精煤(5.33%)、粗煤泥(4.50%)、末精煤(14.00%)，发热量Qnet，ar为24.47 MJ/kg。

三个方案和原方案的技术指标对比见表7。

4.2 经济效益对比
4.2.1 运营成本和投资估算基价
产品煤内部销售价格参考中天合创公司内部互供煤炭结算价格，据此推算三个方案的混煤销售价格，运营成本和投资估算基价由专业设计院测算，见表8。

表7 各方案技术指标对比项目原方案末煤不洗方案一末煤全部入洗+煤泥干燥方案二末煤3 mm脱粉入洗+粉煤和煤泥干燥方案三末煤全部入洗+浮选及干燥精煤产率(配煤后)/%23.7843.7630.9443.76年精煤产量/万
t309.18568.89402.18568.89混煤产率/%62.3229.3745.1829.37年混煤产量/万t810.08370.17 573.99 309.06 矸石产率/%13.9026.8723.8826.87年矸石产量/
万t180.74349.30310.48349.30年块煤入洗量/万t569.20569.20569.20569.20
年末煤入洗量/万t730.80522.57730.80末煤洗选车间2套系统2套系统2套系
统年干燥粉煤量/万t208.22年干燥煤泥量/万t141.3173.2374.71年干燥量合计141.31281.4574.71年浮选煤泥量141.31干燥车间2套系统2套系统1套系统
浮选车间1套系统
表8 运营成本和投资估算基价项目价格/元·t-1原煤生产成本119.50粉煤干燥成
本8.00煤泥干燥成本30.00原方案洗选运营成本13.68方案一洗选运营成本
25.94方案二洗选运营成本21.65方案三洗选运营成本26.57矸石处理成本17.90煤泥分选投资14.15
4.2.2 经济指标和生产效益对比
各方案年经济指标和生产效益对比见表9。

对比可以发现，方案三末煤全部入洗+煤泥浮选及干燥工艺的经济效益最佳，投资合计为19 890.25万元，吨煤投资15.30 元，综合吨煤运营成本为26.57元，预测年净效益为60 237.67万元，较
之现有生产系统年收益增加41 540.88万元。

尽管方案三与方案一差距并不大，
但考虑煤泥用途的适应性，同时考虑到浮选投资2 000万元，与方案一相比较，
方案三每年净利润可达1 030万元，两年即可收回投资，因此方案三优于方案一。

对于方案二，因为原煤水分高，实施末煤3 mm脱粉比较困难，因此该方案可行
性较差。

表9 各方案年经济指标和生产效益对比项目原方案末煤不洗方案一末煤全部入洗+煤泥干燥方案二末煤3 mm脱粉入洗+粉煤和煤泥干燥方案三末煤全部入洗+浮选及干燥原煤生产成本155 350.00 155 350.00 155 350.00 155 350.00 年洗选运
营成本/万元17 784.00 33 722.00 28 145.00 34 541.00 年矸石处理成本/万元6 252.47 6 252.47 5 557.59 7 444.24 年精煤销售收益/万元100 533.53 183 572.36 130 269.65 183 572.36 年混煤销售收益/万元97 549.73 70 959.74 104
631.18 74 000.56 年净效益/万元18 696.79 59 207.63 45 848.24 60 237.67 与现方案差额/万元0 40 510.84 27 151.45 41 540.88 吨煤运营成本/元13.68 25.94 21.65 26.57 末煤系统投资/万元15 346.71 10 974.07 15 346.71 干燥系统投资/万元4 239.24 4 279.05 2 543.54 煤泥分选系统投资/万元2 000.00 投资合计19 585.95 15 253.12 19 890.25 吨煤投资/元15.07 11.73 15.30
此外通过可浮性试验，可以看出葫芦素选煤厂煤泥可浮性好，浮选精煤产率可以达到62%。

中天合创化工分公司的原料煤最终是以水煤浆的形式进入气化炉的。

如果将葫芦素选煤厂的煤泥掺配后以一定比例精煤制作成合格的水煤浆，再利用现有管道输送到化工分公司，既可以解决选煤厂煤泥出路问题，还可以降低化工分公司生产运营成本，总体经济效益最佳。

综上所述，方案三应该是最可行的工艺优化方案。

5 结论
(1)通过工艺方案设计、对比分析，葫芦素选煤厂采用末煤全部入洗+煤泥浮选及干燥工艺为最佳工艺。

(2)采用优化工艺后，可大幅提高精煤产率，增强商品煤配比的灵活性，有利于生产组织和产销平衡。

末煤分选后虽降低了混煤产率，但混煤煤质大幅提高，可以更好地适应市场变化。

(3)葫芦素选煤厂煤泥可浮性较好，经浮选后，发热量大幅提高，对混煤产品煤质提升作用明显。

(4)葫芦素选煤厂工艺优化方案的探讨，对蒙陕矿区动力煤选煤厂工艺问题的解决具有一定的借鉴作用。

参考文献
【相关文献】
[1] 王勇.合理开发利用呼吉尔特矿区优质煤炭资源研究[J].中国煤炭，2009，35(8)：88-89.
[2] 郑钧笛.对陕北、鄂尔多斯地区动力煤选煤厂产品结构设置的看法[J].煤炭加工与综合利用，2013(2)：37-38.
[3] 建瑞革.动力煤选煤厂的选煤工艺设计[J].煤炭工程，2012，44(S1)：33-35.
[4] 谭兴富，卢军，孔鹏.动力煤选煤厂脱粉入洗工艺研究[J].煤炭加工与综合利用，2015(3)：60-62.
[5] 吕宏广.大柳塔选煤厂脱粉入选与不脱粉入选的比较分析[J].煤炭工程，2015，47 (2)：72-74.。