曹君杰，劉令云，侯寶宏

(1.安徽理工大學 材料科學與工程學院，安徽 淮南 232001；2.國能集團寧夏煤業(yè)集團有限責任公司選配煤中心 靈新選煤廠，寧夏 寧東 750411)

靈新選煤廠位于寧夏回族自治區(qū)靈武市，是一座隸屬于國家能源集團寧夏煤業(yè)集團公司選配煤中心的礦井型動力煤選煤廠。該選煤廠始建于1996年，原設計能力為2.40 Mt/a，經(jīng)過多次改造后，生產(chǎn)能力增至3.60 Mt/a[1]。原來的選煤工藝為：>120 mm粒級塊原煤手選，150～40 mm粒級塊煤采用跳汰機排矸，<40 mm粒級末煤不洗選。主要產(chǎn)品有>50 mm粒級塊精煤、50～40 mm粒級精煤、<40 mm粒級末精煤；其中，>50 mm粒級塊精煤作為民用燃料，50～40 mm精煤作為化工原料和燃料，<40 mm粒級末精煤主要作為火力發(fā)電廠發(fā)電原料。

該選煤廠原來選用單段跳汰機對塊煤進行分選，矸石帶煤率不穩(wěn)定，精煤損失嚴重，矸石帶煤率在4%～6%之間[2]。此外，跳汰機操作參數(shù)均由人工控制，自動化程度、全員效率較低。生產(chǎn)過程中洗水系統(tǒng)無法實現(xiàn)洗水閉路循環(huán)，大量煤泥水外排，不但浪費大量水資源，而且不能滿足環(huán)保要求[3-4]。為此，2017年11月該選煤廠采用TDS24-305智能干選機代替跳汰機，對塊煤進行分選。

1 存在問題

該選煤廠原塊煤分選系統(tǒng)原則流程為：120～40 mm粒級塊煤通過301帶式輸送機輸送至主選車間，經(jīng)跳汰機分選后產(chǎn)出精煤和矸石；矸石經(jīng)304、305兩臺斗式提升機轉載至220刮板輸送機，落地后裝車外運；精煤經(jīng)306脫水篩脫水后進入307刮板輸送機，經(jīng)刮板輸送機轉載和308分級篩分級后裝車銷售；306脫水篩的篩下水進入401濃縮機，濃縮機底流外排至煤泥晾干場，其被晾干后單獨銷售。原塊煤分選系統(tǒng)原則流程如圖1所示。

圖1 原塊煤分選系統(tǒng)原則流程

在實際生產(chǎn)過程中，該選煤廠存在以下問題：

(1)跳汰機選用單段跳汰機，跳汰機的篩板篩孔為13 mm，塊煤進入跳汰機后在吸啜作用下，<13 mm粒級末煤透篩進入矸石系統(tǒng)；加之跳汰司機控制水平存在差異，導致矸石帶煤指標不穩(wěn)定，矸石帶煤率在4%～6%之間，精煤損失嚴重。

(2)跳汰生產(chǎn)一般根據(jù)產(chǎn)品指標調(diào)整入料量、風閥周期等參數(shù)，但該選煤廠這些參數(shù)均通過人工控制，自動化程度較低，導致全員效率較低。

(3)煤泥水處理設備一直處于停運狀態(tài)，煤泥水采用底流大排放方式，導致無法實現(xiàn)洗水閉路循環(huán)。煤泥水濃縮后由底流泵打到室外沉淀池沉淀、晾曬，煤泥晾干后回收。大量煤泥水外排，造成水資源大量浪費，且不滿足環(huán)保要求。

2 TDS24-305智能干選機

2.1 結構組成

TDS24-305智能干選機主要由給料系統(tǒng)、布料膠帶、識別裝置、電磁閥執(zhí)行機構、供風系統(tǒng)、除塵裝置、配電系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等組成[5]，如圖2所示。

該機給料系統(tǒng)采用一臺2436型振動篩，振動篩溜槽與布料膠帶之間布置有梳齒和擋簾，目的是使塊煤排列均勻；布料膠帶上安裝有變頻調(diào)速器，可在0～50 Hz之間調(diào)整，膠帶最高速度為2.70 m/s；識別裝置由X射線發(fā)射裝置和線陣接受裝置組成；電磁閥執(zhí)行裝置由大小兩排高頻電磁閥組成，電磁閥最大頻率約為20次/s；除塵裝置主要由風機、除塵管道、空氣濾芯等組成[6]。

圖2 TDS24-305智能干選機工作原理示意圖

2.2 工作原理

在TDS智能干選機運行時，物料(含有塊煤、矸石等)通過布料篩均勻排列在布料膠帶上；塊煤和矸石經(jīng)過X射線識別裝置時，采用智能識別方法，針對不同煤質(zhì)特征建立與之相適應的分析模型，并通過大數(shù)據(jù)分析對煤與矸石進行數(shù)字化識別；物料通過分選室時執(zhí)行機構分析識別結果，開啟對應的高頻電磁閥，通過噴吹識別出其中的矸石；在高壓風作用下，矸石運動軌跡發(fā)生變化，最終進入矸石溜槽[7-8]；該機除塵裝置采用負壓原理，對運行時分選室高壓風產(chǎn)生的粉塵進行收集。

2.3 技術參數(shù)

TDS24-305智能干選機的主要技術參數(shù)如下：

布料膠帶功率/kW

30

帶寬/m

2.40

帶速/(m·s-1)

2.00～2.70

處理能力/(t·h-1)

220～240

分選粒級/mm

40～200

運行風壓/MPa

0.65～0.80

外形尺寸/(mm×mm×mm)

12 000×4 300×3 900

2.4 技術特點

TDS24-305智能干選機具有以下技術特點：

(1)容易實現(xiàn)智能控制，故障可以自動檢測，設備智能化水平高。

(2)設備占地面積小，工藝系統(tǒng)簡單；無需清水和其他介質(zhì)，不會產(chǎn)生煤泥，也沒有煤泥水處理環(huán)節(jié)。

(3)適用于>25 mm粒級塊煤的分選，煤帶矸石率和矸石帶煤率都較低，均在1%～3%之間。

(4)適用于缺水地區(qū)煤炭、褐煤的分選，或井下和露天礦塊煤排矸，有效分選上限達到300 mm，分選下限已突破至15 mm[9]。

3 改造后的塊煤生產(chǎn)系統(tǒng)原則流程

改造后的塊煤生產(chǎn)系統(tǒng)原則流程如圖3所示。改造后，在原煤準備車間準備好的200～40 mm粒級塊煤經(jīng)301帶式輸送機運至主廠房后，采用302振動篩(用于布料)處理；篩上物采用TDS智能干選機分選，TDS精煤進入307刮板輸送機，TDS矸石經(jīng)304帶式輸送機轉載給213帶式輸送機，并由其將矸石運到主廠房外；篩下物進入502帶式輸送機，再對其進行必要的處理。此外，精煤溜槽和矸石溜槽為雙向可切換溜槽，在原煤矸石含量超過60%時，可一鍵切換為“打煤”工藝，由吹矸石轉為吹煤。

圖3 改造后的塊煤生產(chǎn)系統(tǒng)原則流程

4 應用效果

4.1 生產(chǎn)效果

2018年1月TDS24-305智能干選機安裝成功，通過一段時間的調(diào)試后，生產(chǎn)系統(tǒng)運行正常，生產(chǎn)指標趨于穩(wěn)定。在TDS24-305智能干選機運行正常時，對其物料進行取樣化驗，計算出矸石帶煤率，并將其與跳汰機的矸石帶煤率指標進行對比[10]。通過兩種分選機的矸石帶煤率(表1)可以看出：采用跳汰機分選時，月均矸石帶煤率比較穩(wěn)定，但指標相對較高；采用TDS24-305智能干選機分選時，月均矸石帶煤率明顯降低。

表1 跳汰機和TDS智能干選機的矸石帶煤率

通過TDS24-305智能干選機的精煤帶矸率數(shù)據(jù)(表2)可以看出：精煤帶矸率穩(wěn)定在2%左右，50～40 mm粒級精煤中的矸石含量相對較高。

表2 TDS智能干選機的精煤帶矸率

4.2 經(jīng)濟效益

(1)在正常生產(chǎn)時，TDS24-305智能干選機系統(tǒng)比跳汰機系統(tǒng)的總能耗低148 kW·h，按照目前的生產(chǎn)能力3.60 Mt/a、TDS24-305智能干選機每天運行16 h、每年運行330 d計算，預計每年可節(jié)約電能781 440 kW·h，電價按照0.46元/(kW·h)計算，預計每年可節(jié)約電費35.95萬元。

(2) 采用跳汰機分選塊煤時，需要大量水作為介質(zhì)，除礦井復用水外，每月還需約2 500 m3清水。采用TDS24-305智能干選機分選塊煤時無需清水，按照每噸清水采購價格4.80元計算，在TDS24-305智能干選機運行后，預計每年可節(jié)約水費約14.40萬元。

(3) 按照2017年的原煤產(chǎn)量3.67 Mt、矸石產(chǎn)量15.24萬t計算，在TDS24-305智能干選機運行后，預計每年可多回收精煤4 100 t；精煤銷售價格按照480元/t計算，預計每年可增加銷售收入196.78萬元。

(4) 跳汰機分選塊煤時會產(chǎn)生次生煤泥，而TDS24-305智能干選機不會產(chǎn)生次生煤泥，除矸石外全部作為產(chǎn)品。2017年跳汰機系統(tǒng)的煤泥含量為1.07%，產(chǎn)量約為3.20萬t，按照精煤與煤泥的銷售差價300元/t計算，預計每年可創(chuàng)收960萬元。

此外，靈新選煤廠的全員效率得到提高。該選煤廠處理能力為3.60 Mt/a，>40 mm粒級塊煤的占比為19.50%，即其產(chǎn)量為0.702 Mt/a。原來跳汰機系統(tǒng)每班需要3人，每天共需12人參加生產(chǎn)，全員效率為177.27 t/(工·日)；現(xiàn)在每班只需要1人，每天共需4人參加生產(chǎn)，全員效率為531.82 t/(工·日)，可見全員效率大幅提高。同時，TDS24-305智能干選機無需水，也不產(chǎn)生煤泥，不再向室外煤泥沉淀池排放煤泥水，在減少企業(yè)水資源使用量的同時，避免了對環(huán)境造成污染。

5 結語

為了解決塊煤生產(chǎn)系統(tǒng)存在的問題，靈新選煤廠采用TDS24-305智能干選機代替跳汰機，對200～40 mm粒級塊煤進行分選。在TDS24-305智能干選機運行后，生產(chǎn)系統(tǒng)連續(xù)而穩(wěn)定，產(chǎn)品指標持續(xù)穩(wěn)定。根據(jù)現(xiàn)場使用情況來看，TDS24-305智能干選機能夠創(chuàng)造可觀的經(jīng)濟效益，并帶來一定的環(huán)境效益，同時全員效率得到大幅提升。