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選煤業的現狀與發展趨勢
熱點新聞   2012/7/4 10:53:31   本站   4896

1 中國選煤業技術進步回顧

  中國煤炭洗選和深加工技術的發展已經和國際同步,選煤廠應用的工藝技術已達到國際先進水平。能源-[飛諾網FENO.CN]

  1956年以前,中國選煤廠大多是英國、日本、前蘇聯、波蘭設計或合作設計建設的,如林西、滴道、雙鴨山、馬頭、株洲、太原等選煤廠。1956年中國成立了選煤專業設計院——選煤設計研究院(現與北京煤炭設計院合并、更名為北京華宇工程有限公司),部分煤礦設計院也設立了選煤專業。同時還陸續成立了專門的選煤科研單位。

  (1)1959年12月26日,建成投產了我國第1座自己設計、自己施工的大型選煤廠——邯鄲選煤廠,結束了我國不能自己設計選煤廠的歷史。該廠設計能力為1.5Mt/a,采用跳汰、浮選工藝。

  (2)1970年10月投產的田莊選煤廠是我國第1座大型重介質選煤廠,設計能力3.5Mt/a。選煤工藝采用分級入選,分級粒度13mm,+13mm塊煤采用2.6m重介斜輪分選,13~0.5mm末煤采用∅500mm重介旋流器分選,-0.5mm煤泥采用4m3浮選機分選。該選煤廠機械電氣設備全部國產,研制采用了36種新設備,如30m2共振篩、∅30m濃縮機、WLC一800離心機等,其中大部分經生產實踐證明是成功的,對改變我國選煤技術的落后面貌起了積極的推動作用。

  (3)1987年投產的西曲選煤廠,是引進美國、日本等國設備的現代化大型選煤廠,設計能力3.5Mt/a。該廠采用跳汰粗選,重介旋流精選、煤泥浮選工藝,并采用了當時國內最大的選煤設備,如永田27m2側鼓式跳汰機、神戶27m2篩分機、維姆科14m3浮選機、伯德1418沉降過濾式離心機、艾姆科200m2過濾機、丹佛2424螺旋干燥機、750m2壓濾機等設備。與其它引進成套選煤技術裝備的選煤廠不同,西曲選煤廠采用了“點菜”的方式進行國際采購,從不同的國家引進先進設備,由我國自己設計建成。西曲選煤廠和興隆莊、范各莊、錢家營等選煤廠的建設,使當時中國選煤廠無論從工藝還是設備水平都向前邁進了一大步,大大縮短了我國與國際選煤技術及其裝備之間的差距。這種自行設計、國際采購的建廠方式,標志著我國選煤設計及其應用技術已跨入國際先進行列。

  (4)1991年8月,我國第1座以三產品重介旋流器為主導工藝的大型選煤廠——鐵東選煤廠建成投產。采用分級入選技術,+13mm塊煤跳汰選、13~0.5mm重介選、-0.5mm浮選,設計能力1.2Mt/a,設備全部國產。鐵東選煤廠技術先進、設計合理、自動化水平高、經濟效益好,被評為國家優秀工程設計金質獎。該廠的示范效應,大大推動了我國三產品重介旋流器和重介選煤技術的發展。目前,我國三產品重介旋流器分選技術及其設備已日趨成熟,已形成系列化產品,并得到普及應用,其技術居世界先進水平。

  (5)2000年8月,第1座國產高效裝配式選煤廠——伯方選煤廠投產。這是實施設計總承包建設、全部設備國產化的高效裝配式選煤廠,整個工程建設周期10個月,該廠設計能力0.60Mt/a,分選粒度25~0mm,選煤工藝采用有壓三產品重介旋流器、煤泥浮選、尾煤壓濾聯合流程。

  在伯方選煤廠建成之后,又陸續投產了神華準格爾、邢臺東龐、晉城寺河等一批采購國際先進工藝設備、適合中國國情的高效裝配式選煤廠,受到廣泛好評。

  (6)我國新落成的第l座特大型現代化選煤廠——安家嶺選煤廠是國際上屈指可數的特大型選煤廠之一。其設計能力15.00Mt/a,2000年投產,現已擴建為21.OOMt/a。該廠采用分級重介選煤工藝,+13mm塊煤采用重介刮板分選機、13~0.15mm末煤采用重介旋流器分選。機電設備國際招標采購,國內外設備都性能可靠、指標先進。該廠設計中有多項技術創新,工藝系統、土建結構、機電安裝、自動控制等各方面都采用了新技術、新工藝、新材料。生產實踐證明,該廠各項指標均達到或超過設計水平,全員效率高達每日260t。

    2 選煤方法,常用工藝現狀

    2.1 常用選煤方法

  我國地域廣闊,煤炭資源豐富,煤種齊全,煤質變化較大,從世界范圍看,可選性屬難選煤和極難選煤。所以,各種選煤方法在我國均有應用,主要方法為跳汰、重介、浮選以及干法選煤。

  (1)跳汰。跳汰方法選煤對不同煤質的煤具有廣泛的適應性,具有系統簡單可靠,生產成本低,分選效果好等優點,長期以來一直被作為主要的選煤方法,目前在我國各種選煤方法中約占60%的比例。隨著煤礦現代化和文明生產的開展,近幾年動篩跳汰逐步被推廣應用,用來代替人工排矸。

  (2)重介。重介方法選煤經過幾十年的生產實踐和科學研究已日趨成熟,特別是重介旋流器分選技術取得重大進展。這主要歸功于耐磨材料的應用,它延長了設備和管道的使用壽命,以及密度自動控制水平的提高,它使生產操作更加簡單,同時,也降低了介質消耗。由于重介選煤的投資及生產成本已與跳汰接近,而隨著社會對精煤產品的要求提高,使近幾年重介方法得到突飛猛進的應用,大有取代跳汰方法成為第一的趨勢。

  (3)浮選。浮選技術在我國發展很快,但在應用中,只有煉焦煤選煤廠和用于高爐噴吹的無煙煤選煤廠選用浮選工藝。

  (4)干選。干選(包括流化床選煤和風力選煤)在西部和東北部寒冷、缺水地區以及易泥化煤種得到應用。

  (5)其它。搖床分選、螺旋分選、自生介質螺旋滾筒分選、水力旋流分選在我國小型易選煤礦也有應用。磁選、電選、X射線選、微波選、化學選、生物選尚在研究試驗階段。

    2.2 常用選煤工藝

  由于煤質、煤種、廠型、市場、環境及歷史的原因,我國現行的選煤廠主要有以下幾種工藝:大于0.5mm級的煤,一般用跳汰、重介選或跳汰與重介組合分選;小于0.5mm級的煤,一般用浮選或煤泥重介選;特大塊煤一般采用手選或動篩選,或者重介選。

    3 中國應用的選煤設備現狀

    3.1 分選設備

  發展較快的設備主要有:重介質旋流器、干法分選機、動篩跳汰機、微泡浮選柱(機)、重介刮板分選機(淺槽)等。

  發展較慢的設備主要有:跳汰機、浮選機、重介斜(立)輪分選機、螺旋分選機等。

  沒有發展的設備主要有:螺旋滾筒分選機、水介質旋流器、搖床等。

    3.1.1 重介質旋流器

  重介質旋流器的發展主要表現在4個方面:①大直徑,入選不分級原煤;②無壓給料,減少次生煤泥量;③三產品,簡化分選工藝;④壽命長,降低維護費用。

  中國制造的二產品重介質旋流器最大直徑為1300mm,處理能力為550t/h左右,分有壓給料和無壓給料2種。目前國內應用最多的二產品重介旋流器直徑在660-1000mm之間。進口產品最大直徑已達到1500mm(應用在大同馬脊梁選煤廠,為澳大利亞產品),處理能力為800t/h左右。

  三產品重介質旋流器在前蘇聯研制成功,但在中國得到發展。中國三產品重介質旋流器的研制和應用居世界前列,特別是大直徑無壓給料三產品重介質旋流器在全世界獨領風騷。有壓給料三產品重介質旋流器最大直徑為1400/1000mm(大同四臺選煤廠),設計處理能力550t/h。無壓給料三產品重介質旋流器最大直徑為1400/1000mm(盤江老屋基選煤廠),設計處理能力500t/h。大直徑三產品重介質旋流器簡化了重介質分選工藝系統,促進了重介質選煤工藝在中國的應用。

    3.1.2 動篩跳汰機

  動篩跳汰機應用于大塊煤的排矸,在300~50mm原煤排矸下已顯示出獨特的優勢:排矸量大,用水量小,系統簡單,故障少。在兗州地區,動篩跳汰機幾乎成為各礦大塊煤排矸的必配設備。目前不少礦區(如淮南等)都在考慮采用動篩跳汰機代替手選,其發展勢頭迅猛。

  由德國KHD公司生產的動篩跳汰機,采用液壓傳動方式,最大面積為4m2,處理能力為300t/h。兗州興隆莊選煤廠采用2臺ROMJIG20500808型動篩跳汰機處理300~50mm塊煤,I值0.097,處理能力70t/(m2.h),矸石灰分大于80%。

  國產動篩跳汰機有液壓傳動式和機械傳動式2種類型,最大面積為3.6mz,處理能力為200t/h。液壓傳動式使用效果較好,但故障率高,液壓系統尚需進口。機械傳動式機構簡單、可靠,適合目前我國的操作水平和管理水平,比較受歡迎,但存在噪音較大、不便在線調節等缺點。國產動篩跳汰機在價格上比進口設備有較大優勢。

    3.1.3 干選機

  干選機用于易選或中等可選性煤炭的分選、動力煤排矸、劣質煤提質、煤矸石分選、高寒缺水地區煤炭的分選、遇水易泥化煤的分選等。從早期的風力搖床、風力跳汰,到近年的空氣重介選、復合干選的應用,逐步走向成熟。國內目前使用的主要有復合式干選機和空氣重介干選機2類設備。

  空氣重介干法選煤技術是應用氣固流化床的似流體性質,在流化床中形成具有一定密度的均勻穩定氣固懸浮體,使人料中小于床層密度的輕產物上浮,大于床層密度的重產物下沉。其處理煤炭粒度下限為6mm,要求入選煤的外在水分<4%。雖然空氣重介流化床在干法選煤工藝中處于領先地位,但實際應用還受多種因素制約。

  在我國使用較多的是FGX系列復合式干選機和FX系列風力干法選煤機。這2種設備綜合了搖床和風力分選的優點,實用性強,投資較低,噸煤投資3~6元;煤炭加工費用較低,噸煤加工費2~3元;入料粒度6—75mm,入料外在水分<7%。經過分選后,精煤灰分比原煤灰分降低約5—10個百分點。雖然<6mm粒級在分選機中基本沒有得到分選,但有資料表明,人料中有適當的粉煤量能改善粗粒級的分選效果,當<6mm粒級含量在20%左右時,>6mm粒級降灰幅度較大。正是由于這一特征,80~0mm級原煤可不分級入選,進而簡化了工藝流程。

    3.1.4 微泡浮選機(柱)

  浮選機一直是用于<0.5mm級粉煤分選的主要設備,大型浮選機的快速發展是在上世紀70年代。我國目前大量使用的是機械攪拌式浮選機,但其單槽容積已趨向大型化,最大的單槽容積16m3。

  微泡浮選技術是今后的發展趨勢。近年我國引進了德國KHD公司生產的微泡浮選機,單槽礦漿處理能力高達400m3/h。平頂山田莊選煤廠和株洲選煤廠合作開發的∅3m、∅2m微泡浮選機,具有自主知識產權,已通過鑒定。其中,性價比高于同類進口設備和其他類型的浮選機,應用前景廣闊。

  浮選柱用于細粒煤的分選,近年在我國有較大的發展。經過不斷改進的浮選柱在柱體高度上大大降低,對細粒煤的選擇性較好,如在浮選泡沫層加噴淋水,精煤灰分較浮選機的低1~1.5個百分點,F國內使用較多的是FXZ系列靜態浮選柱和FC—SMC系列旋流一靜態微泡浮選柱(床)。

    3.1.5 重介質分選機

  上世紀八九十年代,在我國使用的用于塊煤分選的重介質分選機多為斜輪、立輪分選機。上世紀90年代末,平朔安太堡選煤廠首次從美國引進了重介質刮板分選機(俗稱淺槽),用于分選150~13mm級塊煤。由于該設備具有易操作、易維護、低投資和高效率等特點,在我國很快得到認可,隨著元器件及整機的國產化,逐步得到推廣應用,有替代重介斜輪、立輪分選機的趨勢。目前我國新建選煤廠塊煤分選工藝多采用重介淺槽和動篩跳汰機。重介淺槽分選機和動篩跳汰機相比,在價格和分選精度上有優勢。與塊煤跳汰機相比,也具有分選精度高,塊煤破碎率低,矸石帶煤量少的優勢。

  國內目前使用較多的是美國彼德斯公司生產的重介分選槽,其設備排矸量在250—300t/h,分選槽槽寬2~7m。國產重介淺槽分選機目前應用數量較少,但各種技術參數與國外設備差別不大。

    3.1.6 跳汰機

  跳汰機是我國選煤廠一直使用的選煤設備。從水泥機殼跳汰機,到目前裝備有電磁風閥、全自動排料系統、超聲波床層檢測、智能電控系統的篩下空氣室跳汰機,跳汰機的應用已走過了發展-完善-成熟的階段。近年來,隨著重介質選煤工藝的大力推廣,跳汰選煤工藝所占比例在下降,跳汰機的發展創新也相對緩慢,F階段所追求的目標是設備大型化、智能化,提高單機處理能力、分選效率、控制裝置的靈敏準確性、檢測裝置的精確性和整機可靠性。目前國內使用較多的國產跳汰機有X系列、SKT系列篩下空氣室跳汰機,少數為CT、LTG系列篩側空氣室跳汰機和BM系列跳汰機。X系列跳汰機的跳汰面積4—45mz,SKT系列跳汰面積6~24m2。國外引進的有德國的巴達克跳汰機。巴達克跳汰機在性能及可靠性上略優于國產設備,但價格較高,目前國內使用不多。

    3.2 輔助設備

  發展較快的設備主要有:篩分機、煤泥脫水設備(如加壓過濾機、隔膜壓濾機)等。發展較慢的設備主要有:末煤脫水離心機、破碎機等。沒有發展的設備主要有:渣漿泵等。

    4 中國選煤技術的發展趨勢

  雖然選煤技術的發展仍趨于多元化,但基本的趨勢是:選煤裝備大型化;重介技術占主要市場;裝配式成為選煤廠建設的新模式;選煤過程自動控制和全廠自動化水平不斷提高。

    4.1 選煤設備大型化

  中國選煤廠的生產規模正在向大型化的方向發展,除已建成了山西平朔安太堡選煤廠(15Mt/a),安家嶺選煤廠(21Mt/a)等特大型選煤廠外,正在建設的選煤廠大多大于6.0Mt/a,其中一部分大于10Mt/a,北京華宇工程有限公司正在設計的內蒙神華哈爾烏素選煤廠為25Mt/a。選煤廠規模的大型化依賴于選煤裝備的大型化。大型設備的采用給選煤廠帶來的優勢是:系統簡單、投資降低、操作人員少。

    4.2 重介技術占主要市場

  隨著中國經濟的發展,對煤炭產品的質量要求越來越高,而我國的煤炭性質大部分比較難選。所以,選煤方法的趨勢大致是:重介選將占主導地位,跳汰選仍是易選煤的首選,浮選粒度上限將會降低至0.2mm左右,其他選煤方法將會在特定條件下合理應用。

  經過幾十年的生產實踐和科學研究,重介選煤技術日趨成熟,特別是重介旋流分選技術取得了重大進展。傳統的重介分選技術強調分級、脫泥入選,而新技術的應用卻可以有條件地實現不分級、不脫泥入選,從而簡化工藝系統、方便生產管理、降低基建投資。耐磨材料的應用,延長了設備和管道的使用壽命。自動化水平的提高使生產操作更加簡單,同時也降低了介質消耗。重介選煤方法已不再像以前那樣難以駕馭,而是和跳汰選煤方法一樣為人們所熟悉。由于重介選煤的基建投資及生產成本已經和跳汰選煤接近,而分選精度卻高于跳汰,因此重介選煤方法將會占主導地位。

  雖然浮選是細粒煤泥最有效的分選方法,但是生產成本較高。因此,減少浮選人料量勢在必行。降低人浮上限是有效途徑。目前,重力分選的有效下限可到0.2mm左右,將來浮選的人料上限定在0.2mm比較合適。

    4.3 裝配式成為選煤廠建設的新模式

  我國正面臨一個新建和改造選煤廠的重要時期。今后新建設的將主要是動力煤選煤廠,以解決大量動力煤需要洗選和提高質量的問題;而改中國選煤業現狀與發展趨勢造的主要是煉焦煤選煤廠,以解決不少老廠的設備陳舊和技術落后問題。隨著市場要求和人們觀念的變化,動力煤和煉焦煤選煤技術的界限越來越模糊,設計中再區分煉焦煤或動力煤已沒有實際意義。

  裝配式選煤廠以“縮短建設工期、降低基本建設投資、降低運營成本、提高生產效率、提高經濟效益”為目的,從系統工程的角度出發,研究、創新和集成了一系列高效選煤技術,取得了良好的效果。經過進一步改進和完善,裝配式選煤廠將是未來選煤廠的發展方向。

    4.4 選煤過程自動控制和全廠自動化

  為使產品的質量穩定、最大限度地提高產品產率和高產高效工作,新建設的選煤廠大多設置各種參數的在線檢測,并通過計算機系統對選煤過程進行自動控制。北京華宇工程有限公司最近設計投產的選煤廠每班操作人員一般為3~5人。

  隨著信息技術的發展,選煤廠自動化今后的發展趨勢將是以網絡為支撐、信息管理為核心、以信息技術為手段,生產與管理一體化的“集成應用系統”。

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