我国选煤的先天不足确实该治了0

我国选煤的先天不足确实该“治”了

我国选煤在建设规模、方法种类、人才队伍建设、学术活动开展、高等教育学科建设等方面，均堪称世界第一。但必须清楚地看到，我国煤炭赋存条件相对较差、煤质变化复杂、综合机械化开采对煤的物理性质影响偏大、市场需求多变性强等因素，往往对选煤工艺路线的确定带来很多难题，必然导致许多选煤厂出现建成之日就是改造之时的现象，有些选煤厂建设时考虑可变因素较多，改造起来相对容易，有些选煤厂由于对煤层煤质、用户、外部环境等因素考虑不周，改造起来难度很大，甚至好的改造方案由于受现有条件影响难以实施，必然造成人力、物力、时间的浪费，此种现象在有些总包项目中显得较为突出，对此应引起必要的重视。结合国家煤炭清洁高效利用政策的实施，选煤厂定制式生产模式将进一步发展，随之带来的是现有选煤厂技术改造项目越来越多。为了实现选煤厂技术改造少投入、多产出，少走弯路，还需要从项目设计、审批、技术论证等方面，做扎实细致的工作，特别是选煤厂设计先天不足的弊端需要进一步克服。下面结合某选煤厂增加末煤洗选谈一些看法，供同行参考。一、项目概况1、现状该选煤厂建设规模10.00Mt/a。选煤工艺为：原煤经13mm分级，200～13mm块煤重介浅槽分选，-13mm末煤不分选直接作为产品；粗煤泥采用弧形筛＋煤泥离心机脱水回收掺入末煤产品，细煤泥采用浓缩+快开式隔膜压滤机回收。浅槽分选精煤采用双层脱介筛脱介脱水，脱介筛上层筛孔25mm，下层筛孔1.00mm，精煤分为块精煤及末精煤。煤泥采用压滤机回收落地销售。主要产品为：200-50mm洗大块，Ad≤10.0%，供民用、化肥等；50-25mm洗中块，Ad≤10.0%，供民用、化肥等；25-0mm混煤，供煤化工、电厂及铁路外销。洗后块煤可以破碎后作为煤化工的掺配煤。块煤、末精煤和混煤均可以采用火车和汽车外运。2、改造的主要内容增加末煤6mm脱粉环节，实现13-6mm重介旋流器分选。年新增入洗末煤2.50Mt。扩建浓缩及压滤车间等配套工程。二、项目提出的主要理由1、满足煤化工对原料煤的质量要求矿区现有甲醇项目，需要原料煤170万t/a，设计用煤质量为：灰分Ad≤13%，硫分St,d≤1.2%，水分Mt≤18%；达到最佳用煤质量为：9%≤Ad≤11%，0.5%≤St,d≤1%，Mt≤18%。矿区现有烯烃项目，原料煤用量为300万t/a。设计煤质要求：Ad≤13%，St,d≤1.2%，Mt≤18%；最佳用煤煤质指标为：9%≤Ad≤11%，0.5%≤St,d≤1%，Mt≤18%。矿区现有煤制油原料煤设计煤质要求：Ad≤18%，St,d≤1.8%，酸碱比为2.8～4.5。最佳煤质指标为：12%≤Ad≤15%，0.5%≤St,d≤1%，Mt≤18%。2、满足煤化工经济运行的需要根据烯烃装置实际运行情况，选取装置平稳、满负荷运行期间进行测算，当原料煤日耗煤量9800t时，灰分下降3.68%（Ad由16.59%降低至12.91%），甲醇产量增加160t；原料煤灰分由16.59%降低至15.97%，甲醇产量增加61t；原料煤灰分由15.97%降低至12.91%，甲醇产量增加99t。因此达到煤化工最佳用煤指标，能够提升产品产量，增加煤化工的经济效益。3、保块增效的需要矿区块煤销售价格显著高于末煤，由于末煤灰分20%左右，除将25-13mm末精煤配入化工煤外，需将部分块煤破碎掺入。根据块煤粒度不同，价格在490～670元/吨不等，若将其破碎后掺入末煤产品，直接经济损失约为200元/吨。上述分析认为，适当增加末煤入洗，符合矿区发展实际。三、煤质特性1、煤质特性本井田煤芯煤样煤质主要特征为：较高内在水分（Mad为9%～13%）、特低灰～低灰（Ad为7%～12%）、低硫（St平均小于 0.8%，其中一层煤硫分为2.04%）、中高挥发分（Vdaf为28%～37%）、低热值（低位发热量约4500大卡/kg）、低磷、化学活性强（950℃时对CO2转化率α=81.8%～93.8%）、是良好的火力发电、化工、建材及民用煤。根据《中国煤炭分类》（GB/T5751－2009），为不粘煤。2、原煤可选性原煤灰分为19.57%，大于25mm含量30.96%，大于13mm含量44.7%，小于6m占39.20%，小于0.5mm为7.66%，其灰分为25.68%，高于原煤灰分，说明矸石有泥化现象。主要分选对象13-6mm灰分仅为14-15%。浮沉特征为：小于1.4kg/L密度级含量占79.8%，大于1.8kg/L密度级含量占11.2%，中煤含量很少，当分选密度为1.7kg/L时，理论精煤产率为88.10%，精煤灰分为7.75%，±0.1含量为1.36%，可选性为易选。四、选煤工艺1、选煤方法及工艺流程原有块煤重介浅槽分选方案不变，年新增入洗末煤2.50Mt。结合原煤易碎、矸石易泥化的特点，末煤弛张筛6mm脱粉后，采用无压给料三产品重介旋流器分选，该选煤方法和有压给料相比，可以避免高速旋转的泵对煤的破碎和泥化，充分发挥矸石排料口与原煤入料口相距较近，矸石从旋流器排出的运行线路短，有利于有效减轻矸石的泥化。工艺流程为：-13mm末原煤进入驰张筛进行6mm干法脱粉，筛上物进入重介分选系统，筛下物直接作为混煤产品，筛下物也可以掺入精煤中作为洗混煤产品。无压三产品重介旋流器一段溢流经弧形筛和直线筛脱介脱水后，离心机二次脱水后作为精煤产品；二段溢流（中煤）经弧形筛和直线筛脱介脱水后，再经离心机二次脱水后掺入精煤产品，二段底流经弧形筛和直线筛脱介脱水成为矸石产品。介质回收：精煤和中矸系统的合格介质合并回收，返回系统循环使用；稀介质分开回收磁选，精煤稀介质磁选后，精矿返回系统；中矸脱介产生的稀介质合并磁选后，精矿返回系统；精煤磁选尾矿和中矸磁选尾矿合并去粗煤泥回收系统。粗煤泥回收：磁选尾矿进入粗煤泥浓缩旋流器，浓缩旋流器底流进入粗煤泥振动弧形筛，回收的粗颗粒用煤泥离心机脱水后掺入洗混煤。浓缩旋流器溢流、弧形筛筛下水以及粗煤泥离心机离心液均进入浓缩压滤系统。浓缩压滤：煤泥水采用两段浓缩，一段浓缩机的溢流直接去二段浓缩机，一段浓缩机的底流通过弧形筛+煤泥离心机回收掺入精煤；二段浓缩机底流采用压滤机回收，煤泥直接作为产品；压滤机滤液返回二段浓缩机，二段浓缩机的溢流作为循环水使用。改造后产品为：洗大块（200-50mm），Ad≤10.0%，供民用、化肥等；洗小块（50-25mm），Ad≤10.0%，供民用、化肥等；洗精煤（25-0mm），9%≤Ad≤11%，甲醇原料煤；洗混煤（25-0mm），12%≤Ad≤15%，烯烃和煤制油原料煤；混煤（25-0mm），Ad≤20%，煤化工配煤、动力煤；压滤煤泥供电煤掺配、煤化工锅炉掺烧。2、关键设备选型及系统布置关键设备选型：6mm脱粉选用3台30100型单层弛张筛，单台处理能力500t/h；重介旋流器选用一台φ1500/1100型无压三产品重介旋流器、处理能力500～600t/h；新增2台650m2压滤机等设备。新建末煤脱粉及重介旋流器洗煤车间，扩建浓缩车间及压滤车间。3、项目投资建设项目估算总投资12446万元，其中：土建工程3311万元、设备购置4937万元、安装工程2133万元、工程建设其他费用1386万元、基本预备费 470万元、建设期贷款利息208万元。五、对项目建设的主要评价意见（1）结合现场实际，由于现有4台三层弛张筛和两套6.7m的浅槽在主厂房配套布置，再扩建一套浅槽场地受限制，无法扩大弛张筛面积，实现6mm以上全部进入重介浅槽洗选，因此，单独设置末煤脱粉、无压重介旋流器分选的选煤方法基本合理。系统布置简洁合理，对现有生产影响较小，总体方案合理。（2）现有块煤系统采用4台驰张筛进行13mm分级，部分筛板为25mm，现有两台进口6.7米槽宽的重介浅槽小时处理量为1340t，年可加工700万t，现有块煤浅槽加工能力发挥仅为设计值的60%左右，因此应该充分发挥现有4台弛张筛的作用，增加加工成本低的现有重介浅槽入洗量，然后再合理确定末煤入洗量，相对更加经济合理。（3）根据旋流器入料浮沉资料，排出大于1.8kg/L密度级矸石后，理论精煤灰分8.2%。入洗煤的中煤含量很低（占入洗煤的3%左右），选煤厂最终产品不出中煤，三产品旋流器二段物料脱介脱水可供选择有两种，方案一是单独脱介脱水后和精煤混合；方案二是让其和精煤混合后脱介脱水。两者产品结果一样。按照方案一设计，对少量中煤配套选有脱介筛、离心机、磁选机、泵等设备，其缺点是设备选的多、系统布置复杂、厂房体积大、管理复杂、投资相对高，因此按中煤单独脱介脱水设计是不尽合理的方案，应该重新设计。（4）浓缩机一段底流采用弧形筛+煤泥离心机回收，与国内现有传统的回收工艺不同。由于全厂的粗煤泥已经采用煤泥离心机回收大于0.25mm粒级，进入一段浓缩机的物料粗粒已很少，而沉降离心机可回收0.1mm以上物料。因此，一段底流回收煤泥方案应进行优化。（5）产品计算应对计算指标加以说明，如筛分效率、分选密度、Ep值、粗煤泥截留粒度等数据。（6）末煤洗选年增加煤泥24万t（估计计算量偏低），全厂总煤泥量至少50万t, 煤泥水分30%～35%，灰分为30%～35%，如何外运和销售，应进一步落实用户。（7）由于泥化严重，选煤厂现有主厂房两台大型加压过滤机闲置不用，占用主厂房空间大，如何利用部分设备及厂房空间，缺少方案，如果利用该空间再布置一套重介浅槽系统，增加两套三层弛张筛，也是一个好的方案。（8）每年约50万吨煤泥，露天堆放，雨雪天气，造成二次煤泥水污染，不符合环保要求，应有相应的环保措施。六、问题探讨及体会（1）前几年，重介浅槽选煤比较流行的一种布置方式是将13mm分级筛布置在主厂房脱泥筛上层，有些还采用干、湿合一的筛分系统，即：分级筛出料端1.2m为喷水脱泥段。这种布置相对简洁。但实践证明，调整生产、适应煤质变化的灵活性较差，特别是近几年将香蕉筛改弛张筛，降低浅槽入洗下限，上述布置方案实施起来很困难。笔者通过调研分析认为，近年来许多大型动力煤选煤厂运行出现的问题，主要是原煤水分、矸石泥化影响13mm分级，筛分设备面积不够，想增加无空间，由此带来的后果是：原设计13mm以上入洗，最后只能改为25mm以上入洗，由于末煤质量不稳定，又要增加末煤重介旋流器系统。这种案例在我国多数矿区多有存在。因此，设置完善的原煤筛分破碎车间，13或6mm分级在原煤筛分破碎车间完成，应该是较好的设计理念，决不可以初期节约的一点投资，为后续生产带来很大的弊端。（2）关于经济分析的真实性问题：目前有些项目建设，为了增加可行性（可批性），采用降低成本、提高售价的方式，使项目经济可行。本项目评估结论为：税后财务内部收益率为35.95%，超过了基准收益率12%，税后财务净现值为22766万元，大于零，项目具有较大的盈利能力。但笔者初步分析认为，末原煤灰分19.57%，热值4400大卡/kg，售价285元/t，其中13-6mm粒级灰分仅为14%～15%，末煤洗选后，不含高灰、高水煤泥，综合产品煤灰分14.01%，估计降灰和增水相抵，热值提高约130大卡，按每卡0.08元计，增加售价10.4元，售价应为285+10.4=295.4元/t，扣除增加的吨煤加工费7元，效益状况较差。虽然对本项目的建设是必要的，但是，考虑各种风险、结合下游用户的承受能力，以及提高块煤销售量，进行综合分析比较，科学合理的预测几种经济效益分析结果，供上级部门或者股东决策，应为立项之本。（3）近年来，动力煤选煤厂增加末煤脱粉入洗的项目较多，在项目设计研究中，在煤炭富集地区，感觉最难以定论的是煤泥如何处理利用，最担忧的是项目投运后有无效益、能否保证正常运行。中国煤炭加工利用协会负责编制的煤炭洗选加工十三五指导意见中提出：鼓励煤炭企业在动力煤洗选和选煤厂选前排矸方面，积极优先使用高效的干法选煤技术装备。因此对于动力煤6mm脱粉后，能否采用复合干法分选，选出小矸石，也是值得选煤人研究的问题。据了解目前对干法选煤应用最积极的不是选煤专业人员，而是一些煤矿的采矿、机电和销售人员，此类现象在新疆、蒙东尤为突出。

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