时间:2023-03-13 11:07:35
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重介选煤是当前应用较为广泛的一种选煤方法,相较于其他选煤方法,重介选煤有着高效简洁的优点,并且可以对重介质的密度进行调节。当前在重介选煤中较多使用重介质旋流器和重介质分选槽为主要的分选设备,特别是在对一些陈旧选煤设备改造中,通过应用这两种设备,可以在较低的改造成本下显著提高选煤效率。同时,在我国选煤工艺中,重介质旋流器以及MPE喷射式浮选机也是较为常用的选煤重介选煤设备,这两种设备均为我国自主研发,能够较好的适应我国选煤特点。近年来,随着重介选煤技术的不断发展,其应用范围已经逐渐扩大,超过了跳汰分选这种选煤方法。
1.2延伸重选分选下限选煤
基于我国的煤矿特点,煤矿的内在灰分含量较高,如何对粗泥煤进行高效分选也是选煤工艺中的一个难点所在。传统的选煤工艺技术,无论是介质旋流器技术还是螺旋分选技术,都很难高效、优质的进行粗泥煤分选。正是在这一背景下,延伸重选分选下限选煤技术便得到了较好的应用,通过应用该技术,能够较好的实现粗粒级煤的重力分选。将重介旋流器的分选下限进行延伸,能够有效减少浮选泥煤量,从而实现对粗泥煤高效分选的目的。同时,在细粒煤的脱硫中,传统选煤技术也存在着一定的据选项,通过延伸重选分选下限的方法,也可以交换的进行细粒煤脱硫。
1.3脱泥预处理选煤
在选煤工艺中,脱泥预处理可以说是准备阶段,也是进行重介选煤前的必要阶段,通过对煤进行脱泥预处理,可以较好的提高生产效率。脱泥预处理选煤工艺流程较为简单,所使用的主要设备为脱泥筛,在进行脱泥后,将煤送入三产品重介旋流器。通过应用脱泥预处理选煤技术,还能够较好的降低重介质损失,如果不对煤进行脱泥预处理,直接进行重介选煤,其重介质的损失是交大的,损失一般在5.0~9.0kg/t之间。二通过应用脱泥预处理选煤技术,能够将重介质损失控制在2.0kg/t以内,改善效果显著。
2选煤工艺优化措施
2.1积极应用新技术和新设备
首先,在优化选煤工艺中,应当积极应用一些新技术新设备,例如一些大型化、集成化、可靠性较高的选煤设备等等。当前主要使用的选煤工艺技术,虽然基本上满足了选煤要求,但是选煤效率和选煤质量还有所不足,特别是在选煤质量方面,一些选煤设备的损耗率较高,造成了极大的浪费。积极应用新技术和新设备,也应当针对这些问题进行重点解决,在引进新技术和新设备后,针对自身的实际情况加以改造,以更好的提高选煤技术和设备的应用效果。另一方面,针对新选煤技术和选煤设备的特点,在工艺流程中进行相应的优化,合理进行设备布局,提高设备资源利用率,降低人工使用。
2.2促进选煤工艺的智能化和自动化
在选煤技术未来的发展中,智能化和自动化的选煤设备将是一个重要的发展方向,因而在选煤工艺中,也应当注重应用这些智能化和自动化程度较高的设备技术,提高选煤效率。加强信息技术和网络技术在选煤中的应用,通过选煤信息管理系统,可以对自动化的选煤工艺进行监控,实时了解选煤过程中出现的各种问题,并且进行智能化的管理优化、同时,对于选煤中的发热量、跳汰参数、浓度等重要的参数项目进行监控,建立相应的智能化处理模型,当某一参数出现异常时,可以自动进行处理。通过应用智能化的管理系统和自动化的选煤工艺,能够较好的提高选煤效率和选煤质量,降低人力资源成本。
2.3因地制宜优化选煤工艺流程
在选煤工艺中,一个重要的优化原则便是要做到因地制宜,并不是所有的先进选煤技术和选煤设备都是适用的,这就需要因地制宜,针对具体的选煤情况和特点优化相应的选煤工艺。例如在选煤工艺优化中,首先应当分选煤矿的成分特点,确定煤矿类型,这是制定选煤工艺的基础。根据煤矿类型和特点,选择相应的选煤技术和选煤设备,从而制定相应的选煤工艺。在选煤设备布局中,要充分考虑实际的生产情况,如生产场地、生产人员数量和素质等等,这些都是优化选煤工艺中的重要因素。在选煤过程中,利用选煤实验的方法,不断发现当前选煤工艺问题,从而解决问题,持续性的进行选煤工艺优化。
我国是世界上最大的煤炭开采国和消费国。随着采煤机械化程度的推进和开采深度的增加,原煤质量越来越差。提高原煤入洗率,可充分提高煤炭综合利用价值,使煤炭满足不同行业需求,减少对环境的污染,使企业获得更好的经济效益和社会效益。
1 选煤工业跨越发展
“十一五”以来,我国煤炭洗选工业发展迅速,已成为世界选煤大国。一大批关键技术研发和示范取得成功,很多技术接近或达到国际先进水平,有些技术达到国际领先水平。2012年,煤炭入洗量达到20.5亿吨,比2007年增长了86.4%;原煤入洗率提高到56.2%,比2007年提高了15.3个百分点。我国基本实现了炼焦煤的全部入洗。但是,动力煤的入选比例还不到40%。我国自行研制的大型三产品重介质旋流器、复合干法选煤技术、用于粗煤泥分选的干扰床分选机、大型分级破碎机、大型旋流微泡浮选柱、大型重介浅槽分选设备、大型磁选机、大型自动化快开压滤机、大型振动筛等关键洗选设备大多替代进口并开始出口。利用先进的选煤技术和装备建设成了一批大型、特大型现代化选煤厂,选煤厂设计和建设水平已经进入世界先进行列。
2 重介质选煤技术异军突起
近年来,重介质选煤技术由于具有工艺简化、运行成本低、分选效率高、技术可靠、处理能力大等优势,其分选比重日益加大,已达到54%。在重介质旋流器分选过程、数学模型和数值模拟方面取得了重要的理论成果,为旋流器参数优化和性能提升提供了坚实的技术基础。同时,在简化工艺系统、降低分选下限、提高入料上限、增强自动化程度等方面取得了突破性的成就。成功开发了大型多供介无压给料三产品重介质旋流器;研究开发成功以一套介质净化回收系统实现原煤分级分选,构建了重介质旋流器分选难选煤精煤最大产率化工艺系统;原煤按粗细粒级不同可选性采用不同分选密度分选,提高了精煤产率;降低了大型无压给料三产品重介质旋流器入料压力、功耗和磨损;实现了全部粗煤泥经小直径重介质旋流器分选。
3 分选工艺日趋合理高效
我国中小型选煤厂大多采用两段选煤工艺,设备和工艺简单,但分选效率较低,粗粒精煤损失严重。中型和大型选煤厂基本采用两段半分选工艺,其主要增加了粗煤泥回收环节,复杂程度介于两段和三段选煤模式之间,但造成浮选入料高灰细泥含量增加,精煤产率低。目前,很多新建选煤厂多采用增加了粗煤泥回收和分选的三段选煤工艺,虽然设备和工艺复杂,但实现了全粒级高精度分选,对大块粗粒分选效果和细粒煤泥浮选效率的提高均有利,总精煤产率高,是一种较有前途的分选工艺。
4 干法选煤技术得到加强
我国是缺水国家,西北部和中部等产煤省区更是缺水严重。我国煤炭有2/3以上分布在西部,采用湿法分选技术耗水量高、投资及生产费用高。干选以其污染小、不用水、投资少、建厂快等诸多特点,为煤炭降灰提质、易泥化煤种及干旱缺水地区的煤炭分选提供了有效技术途径。我国干法选煤整体技术处于国际领先水平。我国的干法分选理论揭示了流态化分选的错配效应,实现了气固流态化分选系统的协同优化;揭示了不同粒级煤炭在流化床中的分布规律,形成了物料在流化床中的三级分布理论。北京博后筛分工程公司独立研发的“大型重介质干法分选系统”已在徐州矿务集团张集煤矿进行了连续的50t/h工业试运行,分选效果达到了预期目标。该系统的分选精度接近湿法重介质选煤,但不用水,没有水污染,技术水平达到国际领先水平,具有广阔的应用前景。
5 深度脱硫降灰技术逐步深入
静电分选技术:依靠不同物料间的电性差异,借助于高压电场作用实现分选的一种选煤方法。
聚团浮选技术:利用煤和矿物质表面性质的差异,用油作粘结剂进行选择性粘附、团聚,使煤和黄铁矿分离。经过多年的研究,已成功开发出一套高效、低能耗、工艺简单、成本低的脱除煤中细粒嵌布黄铁矿硫的新工艺——高剪切疏水聚团浮选脱硫新工艺。
生物脱硫技术:它是利用微生物能够选择性氧化有机或无机硫的特点,去处煤炭中的硫元素,或者利用微生物的选择性吸附作用来改善煤和黄铁矿表面的疏水性,以达到脱硫的目的,是目前洁净煤技术的热门研究课题之一。它的优点是既能专一的脱除结构复杂、嵌布粒度很细的无机硫,同时又能脱除部分有机硫,而且反应条件温和,设备简单,成本低。
目前,我国的重介选煤工艺大多采用全级不脱泥入选,设备趋向大型化,自动化。这虽然使工艺更加简化,但不利于提高全粒级煤炭的分选效率,并且该工艺需要高分选精度设备。重介质旋流器的主要分选粒级是0.5~50mm,当重介旋流器直径超过750mm时,0.5~3mm物料的分选精度比较差;浮选机的分选粒级是-0.5mm,但在实际生产中对0.3-0.5mm粒级易因气泡的携载能力不足而损失。因此,在重选和浮选之间存在一个有效分选粒级的缺口,如果能将这一部分粗煤泥进行有效分选,将会很大程度上提高选煤厂的精煤产率,粗煤泥分选意义重大且深远。
1 现有的粗煤泥处理方式
近些年来,国内外的各种煤炭研究所、煤炭设计院以及煤炭企业研制出多种粗煤泥分选设备,例如螺旋分选机、小直径重介旋流器、水介质旋流器、干扰床分选机(TBS)等。结合我国煤质情况,以小直径重介旋流器和干扰床分选机这两种应用最为广泛,因此这里仅介绍煤泥重介旋流器、干扰床分选机在粗煤泥分选上的应用。
1.1 煤泥重介旋流器
煤泥重介的原理是利用离心沉降原理进行分选,其本身没有运动部件,结构相对简单。当煤流和介质流以一定的压力从进料口切线给入旋流器过程中,在柱段器壁的导流作用下,悬浮液强烈旋转,旋流器内的流体流动呈双螺旋结构模型。在旋流器内的旋转流场中,悬浮液中密度大的颗粒在离心力的作用下容易移向器壁附近,并随外旋流在底流口排出;密度小的颗粒,来不及到达器壁即随内旋流从溢流口排出。不同密度下的粗煤泥得到了有效的分选。
煤泥重介旋流器的有效分选粒级为0.045-1mm。在分选过程中,旋流器直径越小,产生的离心系数越高,粗煤泥颗粒在煤泥重介中受到分选力远大于重力场和大直径重介中的分选力。用煤泥重介处理粗煤泥,分选密度调节范围宽,煤质波动的适应性强,但加重质的粒度和分选密度对分选效果影响较大。
1.2 干扰床分选机
参照干扰沉降末速公式,同一流体中的沉降速度随着颗粒密度的变大而变大。如果提供一个上升流速度,流速介于两种密度的沉降速度之间,则在上升流中,高密度颗粒沉降,低密度颗粒上浮,从而实现了粗煤泥按密度实现分选。
干扰床分选机分选密度可调可控,有效分选密度范围可达1.40~1.80kg/L;不需要复杂的入料系统,且由于设备本身结构简单,维护工作量比其他设备小;相比于煤泥重介,干扰床分选机不需要重介质,成本更低。鉴于此,干扰床分选机必将成为今后选煤厂的粗煤泥分选工艺的最佳设备选择。
2 粗煤泥分选设备的对比
煤泥重介旋流器和干扰床分选机分选粗煤泥的总体情况对比如表1所示。
从表1中可以得出,煤泥重介旋流器可能偏差较小,由于其分选过程需在离心力场中完成,故其分选效果要优于在重力场中的分选效果。分选速度快,处理能力大,是煤泥重介的两大优点。但从实际应用来看,部分选煤厂煤泥重介效果不尽人意。主要是因为入料压力不易稳定,底流口和溢流口的比例不合理等,并非此分选设备的问题。虽然煤泥重介一定程度上会增高介耗,提高成本,但由于其分选精度高,仍不失为一种有效的粗煤泥分选设备。
干扰床分选机是近几年发展起来的新设备,对易选煤及中等可选煤有较好的分选效果。TBS的底流控制靠对流速的测定来进行自动调节,自动化程度高,但同时干扰床分选机对入料的粒度要求比较苛刻,入料的粒度上下限之比需要在4之内才能得到有效分选,对等沉降颗粒的分选效果很差。因此,合理控制粗煤泥的入洗粒度可以有效的改善其分选效果。干扰床分选机在我国的使用虽然始于近几年,但发展势头愈发猛烈。
3 结语
通过对两种粗煤泥分选设备的分析比较,煤泥重介的分选精度最高,在选煤厂中使用最广,但仍需加强其操作参数和本身的结构的研究。近几年,干扰床分选机随着技术难题的不断解决,在现场的应用越来越广,效果也越来越好,因此干扰床分选机分选是一种很有前途的粗煤泥处理方式。
参考文献:
[1]高丰粗煤泥分选方法探讨[J].选煤技术,2006,(6).
随着煤炭市场的变化,用户对产品质量的要求越来越高,因产品质量不稳定,选煤厂现有的选煤工艺已不能满足市场要求。由于人洗原煤为难选煤,在目前的工艺条件下,要想满足用户要求,提高产品质量,必然会带来分选效率低,精煤产率低,生产成本高等问题。随着矿区下组煤所占比例减少,原煤可选性越来越差,这一问题将会更加突出。因此,必须对现有工艺进行创新,应用先进技术改变选煤方法,降低生产成本,提高产品的市场竞争力。
重介质选煤具有分选精度高、对原煤适应性强、易于实现自动控制等优点,应当成为选煤工业发展的首选技术。在主要产煤国家,重介质选煤已上升为主导地位。在20世纪80年代,国外基本以跳汰选为主,到90年代,重介质选煤比重已由第二位上升为第一位。如美国的重介质选煤比例由原30%上升至45% 。而跳汰选煤则由49% 降至35% ? 。目前,美国的重介质选煤比重已占66%,法国占60% ,加拿大为56% ,澳大利亚和南非跳汰选已基本淘汰。值得注意的是,由于大直径重介质旋流器、有压给料和无压给料三产品重介质旋流器和煤泥重介质旋流器的出现,重介质旋流器选煤已成为首选技术。中国新建选煤厂和老厂技术改造也大都采用重介质旋流器选煤技术。
一、重介质旋流器选煤工艺与生产实践的发展和存在问题
重介质选煤工艺的优劣在很大程度上决定着重介质选煤的效率与经济性,因此,选煤工作者致力于重介质选煤工艺的研究与优化。。国际普遍采用的重介质选煤技术存在着一些缺点,如原煤人选前需要脱泥且单机只能出两种产品,而通常要求除了纯精煤和纯矸石外还必须生产中煤,需要两套设备和系统才能满足需要。由于上述原因造成了工艺系统复杂,使投资和加工成本较高。研究如何既能保持重介质选煤的优势又能降低投资和加工成本是世界各国选煤界的热点、难点和努力方向。我国从上个世纪80年代开始研制有压和无压给料三产品重介质旋流器,到1995年时具有代表性的产品是Nwxs710/500型三产品重介质旋流器,并推广应用于中小厂16座,但其两段旋流器的分选密度差较小,不能满足多数选煤厂生产纯矸石的需要。。改进后的700/500A型,单台设备处理能力偏小,工艺系统不够完善,也没能在大型选煤厂中推广应用 。为了加快重介质选煤技术的发展,重介质选煤技术取得了突破性的进展,以具有我国自主知识产权的大型无压给料三产品重介质旋流器为主选设备的简化重介质选煤工艺已经研究成功,经受了生产考验。在全国范围,引发了跳汰选改重介选的热潮。但是,以大型无压给料三产品重介质旋流器为主选设备的简化重介质选煤工艺与设备方面,还存在需进一步解决的问题。
主要体现在:
(1) 由于使用一种介质密度,实现宽级别分选,分选效率还不够理想,数量效率一般在95%以下。
(2)简化重介质选煤工艺的煤泥重介仅入选了约50% 的煤泥,其他的煤泥仍要进入浮选,而且煤泥重介的介质密度无法调节,影响煤泥的分选效果。应当进一步完善粗煤泥重介工艺,使全部粗煤泥都能经过小直径旋流器精选。
(3)大型无压给料三产品重介质旋流器的入介压力较大,几种无压给料三产品重介质旋流器的入介压力如表2,入介压力大则功耗就大, 同时磨损也快。应当解决大型重介质旋流器的耐磨和电耗问题
(4)由于脱介筛等设备的面积大, 因此厂房体积大,生产中的实际介耗和功耗也大,引起基建投资和生产费用过高。需探讨进一步降低基建投资与生产费用的途径和方法。采用“九五”简化重介质选煤工艺的部分选煤厂的实际介耗
(5) 对主要设备需进一步进行大型化、系列化和提高可靠性的研究。
二、重介质旋流器选煤工艺与生产实践管理与提高
为了进一步提高重介质旋流器选煤的分选效率和经济性,使先进、高效的重介质旋流器选煤技术得到更广泛的推广,实现集中专业化管理,实现人、财、物的优化配置,做好统筹规划和节能降耗,提高生产效率和降低生产成本,保证选煤厂的高产、高效的稳定运行。
1.引进高科技人才和定期培训
选煤厂投产后,要不断引进高科技人才,并对原有职工进行了有计划的培训和考核。随着生产的进行,新增人员采用社会公开招聘,所有员工竞争上岗,优胜劣汰,从而提高了员工的整体素质,打破了以往岗位工的传统概念,取而代之的运行维护一体化的巡视检修人员,从而可大大减少用人,提高工人的生产效率。统一管理,合理利用资金,对原选煤厂存在的制约生产系统能力的区段进行技术改造,有效提高系统的处理能力,提高了选煤厂的生产效率。
2.自动化技术水平不断提高
选煤厂的自动化应实现对选煤厂设备的遥测、遥信和遥控。集控系统检测参数设备运行电流、原煤仓位和产品仓位、小时过煤量、加压过滤机的压力和液位等。这些参数为调度人员科学地组织生产提供了依据。保护功能对关键设备有过热、漏电、拉绳、打滑、跑偏、防堵、欠速、纵撕等保护功能。。在生产中,如遇故障报警,调度人员能及时、准确地判断故障设备,并及时通知现场工作人员排除故障,大大地缩短故障影响生产的时间。集中远程控制经过不断地完善和改造,使选煤厂实现对工艺流程的自动调节和控制,对工艺流程中所有设备实行集中远程自动控制。
3.优化工艺设备工作状态
在选煤厂中,主洗设备的使用直接影响着选煤厂的经济技术指标。在重介质选煤厂中,主洗设备为重介质旋流器,旋流器使用的好坏直接影响着全厂的技术经济指标。重介质旋流器的使用寿命主要取决于旋流器的材质和结构、人洗原煤的矸石含量、性质和生产管理。在生产实际中,旋流器的材质和结构、矸石含量和性质是难以由选煤厂进行影响和控制的,这就要求选煤厂的管理者加强重介质旋流器的合理使用。重介质旋流器内衬的耐磨瓷块硬度大、脆性高,并且用胶直接粘在旋流器的内壁上,因此,要严格禁止金属异物和超限大块物料进入旋流器,物料超限的后果是加大矸石对旋流器内壁的冲击磨损,造成旋流器的堵塞,不但减低了旋流器的使用寿命,而且严重影响生产。对正常生产的旋流器应当定期检查内壁磨损情况。
4.重视降低介质消耗
重介质选煤目前普遍存在介耗偏高的问题,而严格控制介质消耗,是降低选煤厂生产成本,提高综合经济效益的重要保证。因此,通过分析生产过程中介耗产生的原因,探讨降低介耗的具体方法与措施,必将对重介质选煤的生产起到指导作用。在这种情况下,要确保精煤产品质量,就必须降低分选密度,以减少精煤产率为代价。另外,由于介耗高,就必然导致频繁补加介质,造成介质密度系统稳定性差,带来的是产品质量不稳定,而且影响总体的处理量,由此造成的经济损失远比介质消耗本身大得多。针对选煤工艺流程,结合选煤厂生产实践,从介质的选择、工艺设备与生产管理三方面来分析,以降低介质消耗。
5煤泥水闭路循环和节水降耗
煤泥水处理历来是选煤厂比较头疼的问题,特别是重介质选煤厂。煤泥水处理不好,不但会损失大量的精煤泥,污染环境,而且会干扰整个重介系统,使之不能正常运行。煤泥水处理系统运转正常,才能实现洗水闭路,使循环水质量达标,重介质悬浮液才能稳定,由此带来的是产品质量稳定,介质消耗低。
为了达到节水的目的,真正实现洗水闭路循环,就必须严格保证工艺系统中的洗水平衡,即生产系统中补充的清水量等于产品带走的水量。要实现以上目标,洗水管理是一个不可忽略的重要方面。在生产过程中,建立和完善必要的煤泥水监测措施,监测煤泥水的流量、浓度、固相粒度等指标,为煤泥水的科学管理提供重要保证。厂房内所有生产废水、滴水、冲刷水、事故检修防水等都汇集到集中水池予以回收。强化跑、冒、滴、漏治理,为稳定洗水循环量提供了保证,降低了水耗,不仅取得了良好的经济效益,还实现洗水闭路循环,从根本上杜绝了对环境的污染,创造了良好的社会效益。
6结语
通过以上的几项措施,选煤厂在节能降耗、提高生产效率方面取得了显著的成绩,大大降低了生产成本,而且选煤厂的自动化水平进二步提高,为选煤厂的高产、高效运行提供了可靠的保证,既取得了可观的经济效益,又获得了良好的社会效益。
参考文献:
[1]李梁才.选煤厂大型自动化系统网络建设[J].选煤技术,2007
(6).58—60.