TDS智能干選機(jī)在東曲選煤廠的應(yīng)用

李文儒，劉國(guó)超

(西山煤電(集團(tuán))有限責(zé)任公司 東曲選煤廠， 山西 古交 030200)

東曲選煤廠屬于礦井型選煤廠，采用脫泥無(wú)壓三產(chǎn)品重介旋流器分選+粗煤泥TBS分選+細(xì)煤泥浮選的聯(lián)合工藝流程。原煤選前準(zhǔn)備系統(tǒng)采用常規(guī)的篩分+手選+破碎作業(yè)流程，即毛煤通過(guò)道條篩(分級(jí)粒度130 mm)分選大塊矸石，道條篩篩下物再經(jīng)振動(dòng)篩(分級(jí)粒度50 mm)進(jìn)行篩分，振動(dòng)篩的篩上物經(jīng)手選揀除矸石及雜物后進(jìn)入破碎機(jī)破碎,與振動(dòng)篩篩下物混合進(jìn)入原煤洗選系統(tǒng)。

1 排矸系統(tǒng)改造前存在的問(wèn)題

1) 矸石帶煤量大，后期不易治理。

根據(jù)8#、9#毛煤篩分試驗(yàn)報(bào)告結(jié)果，+50 mm物料中含煤率高(最高為14.01%). 該廠排矸系統(tǒng)無(wú)法有效分選+130 mm大塊煤，道條篩只針對(duì)物料的形狀尺寸進(jìn)行簡(jiǎn)單篩分，一方面矸石帶煤量大，帶來(lái)較大的經(jīng)濟(jì)損失。同時(shí)，大量的煤矸石堆積成矸石山，治理難度大并對(duì)環(huán)境有較多危害，如占用土地，影響生態(tài)；矸石山的淋溶水污染地下水源和江河，危害農(nóng)作物和水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)；并且環(huán)境污染與礦區(qū)周邊村莊易發(fā)生經(jīng)濟(jì)糾紛,形成了煤礦地區(qū)安全和諧發(fā)展的一個(gè)不穩(wěn)定因素。

2) 矸石揀出率低、設(shè)備負(fù)荷大、后續(xù)加工費(fèi)用高。

手選是靠人持續(xù)、機(jī)械式的勞動(dòng)，揀出部分大塊矸石及雜物。但是，手選工受人為因素影響，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)疲憊和疏忽，矸石揀出率不能保證，大量矸石經(jīng)過(guò)破碎后進(jìn)入主洗系統(tǒng)：a) 造成破碎機(jī)負(fù)荷大、故障率高。b) 三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器易堵塞、檢修工作量大。c) 增加設(shè)備磨損，且部分矸石容易泥化，也會(huì)影響浮選及煤泥水系統(tǒng)[1].

3) 手選工人勞動(dòng)強(qiáng)度大、工作環(huán)境差。

手選作為選煤的傳統(tǒng)作業(yè)環(huán)節(jié),存在勞動(dòng)強(qiáng)度高，工作環(huán)境差等問(wèn)題，且在手選過(guò)程中大塊矸石容易砸落，對(duì)選矸工人存在較大的安全隱患。

4) 揀矸崗位人數(shù)多，生產(chǎn)效率低。

毛煤+50 mm大塊中雜物、矸石較多，選煤廠原煤準(zhǔn)備車(chē)間每班生產(chǎn)共有4名揀矸工負(fù)責(zé)揀矸、揀雜，占用每班生產(chǎn)人數(shù)30%，導(dǎo)致原煤選前準(zhǔn)備作業(yè)生產(chǎn)效率低(揀矸效率為85%～90%).

2 TDS智能干選機(jī)改造方案

對(duì)于矸石分選，國(guó)內(nèi)較為先進(jìn)、有效的排矸方案有TDS智能干選和淺槽重介分選。通過(guò)調(diào)研及兩種方案對(duì)比分析，在分選精度基本相近的情況下，TDS智能干選相對(duì)于淺槽重介分選具有投資少、運(yùn)行費(fèi)用低、用人少、設(shè)備檢修維護(hù)量少、工程改造容易、便于生產(chǎn)管理等優(yōu)點(diǎn)[2-3]. 因此，東曲選煤廠于2020年進(jìn)行了TDS智能干選機(jī)替代手選改造。

2.1 TDS智能干選機(jī)工作原理及技術(shù)參數(shù)

2.1.1 TDS智能干選機(jī)工作原理

TDS智能干選是一種干法高精度智能煤矸分選方法,選用天津美騰科技有限公司生產(chǎn)的TDS24-300型智能干選機(jī)，物料在布料器上均勻布料，由于煤與矸石所含元素不同，當(dāng)煤與矸石通過(guò)X射線裝置時(shí)，其對(duì)輻射的吸收量不同，針對(duì)不同煤質(zhì)特征建立相適應(yīng)的分析模型，通過(guò)大數(shù)據(jù)分析，對(duì)煤與矸石及其位置進(jìn)行數(shù)字化識(shí)別，最終通過(guò)智能?chē)姶迪到y(tǒng)，對(duì)50～300 mm物料進(jìn)行分選，選出塊煤，將矸石排出[4].

2.1.2 TDS智能干選機(jī)設(shè)備參數(shù)

TDS24-300-W2智能干選機(jī)設(shè)備參數(shù)見(jiàn)表1.

表1 TDS智能干選機(jī)設(shè)備參數(shù)表

2.2 改造后工藝流程

TDS干選系統(tǒng)的工藝流程：毛煤經(jīng)道條篩(分級(jí)粒度130 mm)分選大塊矸石，道條篩篩下物再經(jīng)原煤分級(jí)篩(d50 mm)分級(jí)處理，-50 mm的物料進(jìn)入上倉(cāng)皮帶，+50 mm的物料通過(guò)振動(dòng)布料篩后均勻進(jìn)入TDS智能干選機(jī)，在TDS智能干選機(jī)內(nèi)部通過(guò)X射線識(shí)別裝置利用高壓風(fēng)噴吹分離矸石和塊煤。塊煤經(jīng)過(guò)破碎機(jī)后上倉(cāng)，矸石通過(guò)限下篩后篩上物進(jìn)入矸石皮帶，篩下物進(jìn)入上倉(cāng)皮帶，干選系統(tǒng)工藝流程圖見(jiàn)圖1.

圖1 TDS智能干選系統(tǒng)工藝流程圖

3 運(yùn)行效果

TDS智能干選機(jī)投入運(yùn)行后經(jīng)試驗(yàn)檢測(cè)，處理量203 t/h，+50 mm的物料經(jīng)TDS智能干選機(jī)分選后，8#、9#煤矸石含煤(<1.8 kg/m3)率0.44%，選后煤中含矸率0.2%，數(shù)量效率99.24%，TDS智能干選機(jī)工藝指標(biāo)達(dá)到了合同要求的矸石帶煤率<1.50%的目標(biāo)(見(jiàn)表2，3).

表2 TDS智能干選機(jī)分選后矸中含煤率測(cè)定表

表3 TDS智能干選機(jī)數(shù)量效率計(jì)算表

表4中毛煤量通過(guò)205B皮帶秤計(jì)量，道條篩篩上物通過(guò)汽車(chē)排矸計(jì)量，入倉(cāng)原煤通過(guò)223皮帶秤計(jì)量。其中：

1) 毛煤處理量=139 665/160=873(t/h).

2) TDS智能干選機(jī)處理量=(毛煤量-道條篩篩上物量-入倉(cāng)原煤量)/運(yùn)行時(shí)間=(139 665-11 185-96 005)/160=203(t/h).

3) TDS分選出的物料量(煤+矸石)：通過(guò)汽車(chē)排矸計(jì)量數(shù)25 236 t，計(jì)算為(毛煤量-道條篩篩上物量-入倉(cāng)原煤量)×77.32%=(139 665-11 185-96 005)×77.32%=25 109(t). 因此，采用汽車(chē)計(jì)量數(shù)。

4) TDS分選后煤中含矸率=TDS分選后煤中矸石產(chǎn)率減去自然級(jí)的矸石產(chǎn)率，即32.34%-32.11%=0.23%(報(bào)0.2%).

5) 數(shù)量效率=TDS分選出的矸石量/入TDS的矸石量=25 125/25 317×100%=99.24%.

4 后續(xù)問(wèn)題及處理措施

TDS智能干選機(jī)在近兩年的使用中，整體情況良好，設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定，生產(chǎn)改為無(wú)人值守、 有人巡查模式，解決了職工工作環(huán)境差的問(wèn)題，但存在其他問(wèn)題:

1) TDS智能干選機(jī)在分選8#、9#煤時(shí)分選效果較好，矸中含煤率可達(dá)0.44%，而在分選極易泥化的2#、4#煤時(shí)，分選效果較差，矸中含煤率為0.86%，特別是煤矸一體的情況下無(wú)法實(shí)現(xiàn)有效分選，矸中含煤率高達(dá)1.0%及以上。通過(guò)改進(jìn)圖像識(shí)別方案，優(yōu)化識(shí)別算法、執(zhí)行算法，安排專(zhuān)人收集數(shù)據(jù)信息并對(duì)矸石煤形態(tài)特征增加數(shù)據(jù)庫(kù)分析，提高矸石煤的識(shí)別率并從矸石中選出，進(jìn)一步降低矸中含煤率。優(yōu)化算法后分選2#、4#煤，矸中含煤率能保證在0.8%以下。

2) 毛煤中含有部分木材、棉紗等雜物，這部分雜物TDS智能干選機(jī)無(wú)法識(shí)別，進(jìn)入主洗系統(tǒng)后極易造成三產(chǎn)品重介旋流器二段入料口堵塞從而影響正常生產(chǎn)。通過(guò)在TDS智能干選機(jī)出料口、原煤倉(cāng)入料口及脫泥篩篩前溜槽等處設(shè)置3道防護(hù)篦子，防止雜物進(jìn)入主洗系統(tǒng)。

3) TDS智能干選機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中電磁閥大量損壞無(wú)法修復(fù)，分析原因，為原供風(fēng)管路使用普通鐵管和普通電磁閥閥板，原鐵管極易銹蝕產(chǎn)生大量鐵屑與水氣混合，閥板容易受反吹風(fēng)影響，將鐵銹、水汽等雜物吸入閥板內(nèi)，堵塞閥板。每年更換電磁閥130多個(gè)(原廠電磁閥6 000元/個(gè))，更換電磁閥費(fèi)用高達(dá)78萬(wàn)元，其它材料配件費(fèi)約40萬(wàn)元，維修費(fèi)用高。該廠于2021年3月更換了主體供風(fēng)管路和電磁閥閥板，將普通鐵管改為鍍鋅管，原電磁閥閥板升級(jí)為過(guò)渡閥板，改善了用風(fēng)環(huán)境和閥體使用壽命，每年維修費(fèi)用可降低48萬(wàn)元。

5 經(jīng)濟(jì)效益

東曲選煤廠每年排矸約45萬(wàn)t，夾矸煤的含煤率為3.52%，TDS智能干選機(jī)分選效率99.0%，人工分選精度為30%，每年多回收原煤=45×3.52%×(99.0%-30%)=1.09萬(wàn)t，供電廠原煤270元/t，則每年多回收原煤產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)收益294.3萬(wàn)元。

改造后比改造前功率增加146 kW，每年毛煤拉運(yùn)量約420萬(wàn)t，單系統(tǒng)平均處理量800 t/h，年生產(chǎn)時(shí)間2 625 h，平均電價(jià)0.58元/kWh，電費(fèi)增加22.2萬(wàn)元。

通風(fēng)管路改造后每年更換電磁閥費(fèi)用30萬(wàn)元，其他維護(hù)費(fèi)用約40萬(wàn)元。

年實(shí)際新增效益：294.3-22.2-70=202.1(萬(wàn)元)。

6 結(jié) 論

TDS智能干選機(jī)在東曲選煤廠投入運(yùn)行后，分選效果良好，產(chǎn)生了一定的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益，但在生產(chǎn)中存在矸石煤識(shí)別精度不高的現(xiàn)象，建議廠家進(jìn)一步改進(jìn)圖像識(shí)別、優(yōu)化算法，增大數(shù)據(jù)庫(kù)分析能力，以進(jìn)一步提高TDS智能干選機(jī)分選精度。