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选煤业的现状与发展趋势
热点新闻   2012/7/4 10:53:31   本站   3263

1 中国选煤业技术进步回顾

  中国煤炭洗选和深加工技术的发展已经和国际同步,选煤厂应用的工艺技术已达到国际先进水平。能源-[飞诺网FENO.CN]

  1956年以前,中国选煤厂大多是英国、日本、前苏联、波兰设计或合作设计建设的,如林西、滴道、双鸭山、马头、株洲、太原等选煤厂。1956年中国成立了选煤专业设计院——选煤设计研究院(现与北京煤炭设计院合并、更名为北京华宇工程有限公司),部分煤矿设计院也设立了选煤专业。同时还陆续成立了专门的选煤科研单位。

  (1)1959年12月26日,建成投产了我国第1座自己设计、自己施工的大型选煤厂——邯郸选煤厂,结束了我国不能自己设计选煤厂的历史。该厂设计能力为1.5Mt/a,采用跳汰、浮选工艺。

  (2)1970年10月投产的田庄选煤厂是我国第1座大型重介质选煤厂,设计能力3.5Mt/a。选煤工艺采用分级入选,分级粒度13mm,+13mm块煤采用2.6m重介斜轮分选,13~0.5mm末煤采用∅500mm重介旋流器分选,-0.5mm煤泥采用4m3浮选机分选。该选煤厂机械电气设备全部国产,研制采用了36种新设备,如30m2共振筛、∅30m浓缩机、WLC一800离心机等,其中大部分经生产实践证明是成功的,对改变我国选煤技术的落后面貌起了积极的推动作用。

  (3)1987年投产的西曲选煤厂,是引进美国、日本等国设备的现代化大型选煤厂,设计能力3.5Mt/a。该厂采用跳汰粗选,重介旋流精选、煤泥浮选工艺,并采用了当时国内最大的选煤设备,如永田27m2侧鼓式跳汰机、神户27m2筛分机、维姆科14m3浮选机、伯德1418沉降过滤式离心机、艾姆科200m2过滤机、丹佛2424螺旋干燥机、750m2压滤机等设备。与其它引进成套选煤技术装备的选煤厂不同,西曲选煤厂采用了“点菜”的方式进行国际采购,从不同的国家引进先进设备,由我国自己设计建成。西曲选煤厂和兴隆庄、范各庄、钱家营等选煤厂的建设,使当时中国选煤厂无论从工艺还是设备水平都向前迈进了一大步,大大缩短了我国与国际选煤技术及其装备之间的差距。这种自行设计、国际采购的建厂方式,标志着我国选煤设计及其应用技术已跨入国际先进行列。

  (4)1991年8月,我国第1座以三产品重介旋流器为主导工艺的大型选煤厂——铁东选煤厂建成投产。采用分级入选技术,+13mm块煤跳汰选、13~0.5mm重介选、-0.5mm浮选,设计能力1.2Mt/a,设备全部国产。铁东选煤厂技术先进、设计合理、自动化水平高、经济效益好,被评为国家优秀工程设计金质奖。该厂的示范效应,大大推动了我国三产品重介旋流器和重介选煤技术的发展。目前,我国三产品重介旋流器分选技术及其设备已日趋成熟,已形成系列化产品,并得到普及应用,其技术居世界先进水平。

  (5)2000年8月,第1座国产高效装配式选煤厂——伯方选煤厂投产。这是实施设计总承包建设、全部设备国产化的高效装配式选煤厂,整个工程建设周期10个月,该厂设计能力0.60Mt/a,分选粒度25~0mm,选煤工艺采用有压三产品重介旋流器、煤泥浮选、尾煤压滤联合流程。

  在伯方选煤厂建成之后,又陆续投产了神华准格尔、邢台东庞、晋城寺河等一批采购国际先进工艺设备、适合中国国情的高效装配式选煤厂,受到广泛好评。

  (6)我国新落成的第l座特大型现代化选煤厂——安家岭选煤厂是国际上屈指可数的特大型选煤厂之一。其设计能力15.00Mt/a,2000年投产,现已扩建为21.OOMt/a。该厂采用分级重介选煤工艺,+13mm块煤采用重介刮板分选机、13~0.15mm末煤采用重介旋流器分选。机电设备国际招标采购,国内外设备都性能可靠、指标先进。该厂设计中有多项技术创新,工艺系统、土建结构、机电安装、自动控制等各方面都采用了新技术、新工艺、新材料。生产实践证明,该厂各项指标均达到或超过设计水平,全员效率高达每日260t。

    2 选煤方法,常用工艺现状

    2.1 常用选煤方法

  我国地域广阔,煤炭资源丰富,煤种齐全,煤质变化较大,从世界范围看,可选性属难选煤和极难选煤。所以,各种选煤方法在我国均有应用,主要方法为跳汰、重介、浮选以及干法选煤。

  (1)跳汰。跳汰方法选煤对不同煤质的煤具有广泛的适应性,具有系统简单可靠,生产成本低,分选效果好等优点,长期以来一直被作为主要的选煤方法,目前在我国各种选煤方法中约占60%的比例。随着煤矿现代化和文明生产的开展,近几年动筛跳汰逐步被推广应用,用来代替人工排矸。

  (2)重介。重介方法选煤经过几十年的生产实践和科学研究已日趋成熟,特别是重介旋流器分选技术取得重大进展。这主要归功于耐磨材料的应用,它延长了设备和管道的使用寿命,以及密度自动控制水平的提高,它使生产操作更加简单,同时,也降低了介质消耗。由于重介选煤的投资及生产成本已与跳汰接近,而随着社会对精煤产品的要求提高,使近几年重介方法得到突飞猛进的应用,大有取代跳汰方法成为第一的趋势。

  (3)浮选。浮选技术在我国发展很快,但在应用中,只有炼焦煤选煤厂和用于高炉喷吹的无烟煤选煤厂选用浮选工艺。

  (4)干选。干选(包括流化床选煤和风力选煤)在西部和东北部寒冷、缺水地区以及易泥化煤种得到应用。

  (5)其它。摇床分选、螺旋分选、自生介质螺旋滚筒分选、水力旋流分选在我国小型易选煤矿也有应用。磁选、电选、X射线选、微波选、化学选、生物选尚在研究试验阶段。

    2.2 常用选煤工艺

  由于煤质、煤种、厂型、市场、环境及历史的原因,我国现行的选煤厂主要有以下几种工艺:大于0.5mm级的煤,一般用跳汰、重介选或跳汰与重介组合分选;小于0.5mm级的煤,一般用浮选或煤泥重介选;特大块煤一般采用手选或动筛选,或者重介选。

    3 中国应用的选煤设备现状

    3.1 分选设备

  发展较快的设备主要有:重介质旋流器、干法分选机、动筛跳汰机、微泡浮选柱(机)、重介刮板分选机(浅槽)等。

  发展较慢的设备主要有:跳汰机、浮选机、重介斜(立)轮分选机、螺旋分选机等。

  没有发展的设备主要有:螺旋滚筒分选机、水介质旋流器、摇床等。

    3.1.1 重介质旋流器

  重介质旋流器的发展主要表现在4个方面:①大直径,入选不分级原煤;②无压给料,减少次生煤泥量;③三产品,简化分选工艺;④寿命长,降低维护费用。

  中国制造的二产品重介质旋流器最大直径为1300mm,处理能力为550t/h左右,分有压给料和无压给料2种。目前国内应用最多的二产品重介旋流器直径在660-1000mm之间。进口产品最大直径已达到1500mm(应用在大同马脊梁选煤厂,为澳大利亚产品),处理能力为800t/h左右。

  三产品重介质旋流器在前苏联研制成功,但在中国得到发展。中国三产品重介质旋流器的研制和应用居世界前列,特别是大直径无压给料三产品重介质旋流器在全世界独领风骚。有压给料三产品重介质旋流器最大直径为1400/1000mm(大同四台选煤厂),设计处理能力550t/h。无压给料三产品重介质旋流器最大直径为1400/1000mm(盘江老屋基选煤厂),设计处理能力500t/h。大直径三产品重介质旋流器简化了重介质分选工艺系统,促进了重介质选煤工艺在中国的应用。

    3.1.2 动筛跳汰机

  动筛跳汰机应用于大块煤的排矸,在300~50mm原煤排矸下已显示出独特的优势:排矸量大,用水量小,系统简单,故障少。在兖州地区,动筛跳汰机几乎成为各矿大块煤排矸的必配设备。目前不少矿区(如淮南等)都在考虑采用动筛跳汰机代替手选,其发展势头迅猛。

  由德国KHD公司生产的动筛跳汰机,采用液压传动方式,最大面积为4m2,处理能力为300t/h。兖州兴隆庄选煤厂采用2台ROMJIG20500808型动筛跳汰机处理300~50mm块煤,I值0.097,处理能力70t/(m2.h),矸石灰分大于80%。

  国产动筛跳汰机有液压传动式和机械传动式2种类型,最大面积为3.6mz,处理能力为200t/h。液压传动式使用效果较好,但故障率高,液压系统尚需进口。机械传动式机构简单、可靠,适合目前我国的操作水平和管理水平,比较受欢迎,但存在噪音较大、不便在线调节等缺点。国产动筛跳汰机在价格上比进口设备有较大优势。

    3.1.3 干选机

  干选机用于易选或中等可选性煤炭的分选、动力煤排矸、劣质煤提质、煤矸石分选、高寒缺水地区煤炭的分选、遇水易泥化煤的分选等。从早期的风力摇床、风力跳汰,到近年的空气重介选、复合干选的应用,逐步走向成熟。国内目前使用的主要有复合式干选机和空气重介干选机2类设备。

  空气重介干法选煤技术是应用气固流化床的似流体性质,在流化床中形成具有一定密度的均匀稳定气固悬浮体,使人料中小于床层密度的轻产物上浮,大于床层密度的重产物下沉。其处理煤炭粒度下限为6mm,要求入选煤的外在水分<4%。虽然空气重介流化床在干法选煤工艺中处于领先地位,但实际应用还受多种因素制约。

  在我国使用较多的是FGX系列复合式干选机和FX系列风力干法选煤机。这2种设备综合了摇床和风力分选的优点,实用性强,投资较低,吨煤投资3~6元;煤炭加工费用较低,吨煤加工费2~3元;入料粒度6—75mm,入料外在水分<7%。经过分选后,精煤灰分比原煤灰分降低约5—10个百分点。虽然<6mm粒级在分选机中基本没有得到分选,但有资料表明,人料中有适当的粉煤量能改善粗粒级的分选效果,当<6mm粒级含量在20%左右时,>6mm粒级降灰幅度较大。正是由于这一特征,80~0mm级原煤可不分级入选,进而简化了工艺流程。

    3.1.4 微泡浮选机(柱)

  浮选机一直是用于<0.5mm级粉煤分选的主要设备,大型浮选机的快速发展是在上世纪70年代。我国目前大量使用的是机械搅拌式浮选机,但其单槽容积已趋向大型化,最大的单槽容积16m3。

  微泡浮选技术是今后的发展趋势。近年我国引进了德国KHD公司生产的微泡浮选机,单槽矿浆处理能力高达400m3/h。平顶山田庄选煤厂和株洲选煤厂合作开发的∅3m、∅2m微泡浮选机,具有自主知识产权,已通过鉴定。其中,性价比高于同类进口设备和其他类型的浮选机,应用前景广阔。

  浮选柱用于细粒煤的分选,近年在我国有较大的发展。经过不断改进的浮选柱在柱体高度上大大降低,对细粒煤的选择性较好,如在浮选泡沫层加喷淋水,精煤灰分较浮选机的低1~1.5个百分点。现国内使用较多的是FXZ系列静态浮选柱和FC—SMC系列旋流一静态微泡浮选柱(床)。

    3.1.5 重介质分选机

  上世纪八九十年代,在我国使用的用于块煤分选的重介质分选机多为斜轮、立轮分选机。上世纪90年代末,平朔安太堡选煤厂首次从美国引进了重介质刮板分选机(俗称浅槽),用于分选150~13mm级块煤。由于该设备具有易操作、易维护、低投资和高效率等特点,在我国很快得到认可,随着元器件及整机的国产化,逐步得到推广应用,有替代重介斜轮、立轮分选机的趋势。目前我国新建选煤厂块煤分选工艺多采用重介浅槽和动筛跳汰机。重介浅槽分选机和动筛跳汰机相比,在价格和分选精度上有优势。与块煤跳汰机相比,也具有分选精度高,块煤破碎率低,矸石带煤量少的优势。

  国内目前使用较多的是美国彼德斯公司生产的重介分选槽,其设备排矸量在250—300t/h,分选槽槽宽2~7m。国产重介浅槽分选机目前应用数量较少,但各种技术参数与国外设备差别不大。

    3.1.6 跳汰机

  跳汰机是我国选煤厂一直使用的选煤设备。从水泥机壳跳汰机,到目前装备有电磁风阀、全自动排料系统、超声波床层检测、智能电控系统的筛下空气室跳汰机,跳汰机的应用已走过了发展-完善-成熟的阶段。近年来,随着重介质选煤工艺的大力推广,跳汰选煤工艺所占比例在下降,跳汰机的发展创新也相对缓慢。现阶段所追求的目标是设备大型化、智能化,提高单机处理能力、分选效率、控制装置的灵敏准确性、检测装置的精确性和整机可靠性。目前国内使用较多的国产跳汰机有X系列、SKT系列筛下空气室跳汰机,少数为CT、LTG系列筛侧空气室跳汰机和BM系列跳汰机。X系列跳汰机的跳汰面积4—45mz,SKT系列跳汰面积6~24m2。国外引进的有德国的巴达克跳汰机。巴达克跳汰机在性能及可靠性上略优于国产设备,但价格较高,目前国内使用不多。

    3.2 辅助设备

  发展较快的设备主要有:筛分机、煤泥脱水设备(如加压过滤机、隔膜压滤机)等。发展较慢的设备主要有:末煤脱水离心机、破碎机等。没有发展的设备主要有:渣浆泵等。

    4 中国选煤技术的发展趋势

  虽然选煤技术的发展仍趋于多元化,但基本的趋势是:选煤装备大型化;重介技术占主要市场;装配式成为选煤厂建设的新模式;选煤过程自动控制和全厂自动化水平不断提高。

    4.1 选煤设备大型化

  中国选煤厂的生产规模正在向大型化的方向发展,除已建成了山西平朔安太堡选煤厂(15Mt/a),安家岭选煤厂(21Mt/a)等特大型选煤厂外,正在建设的选煤厂大多大于6.0Mt/a,其中一部分大于10Mt/a,北京华宇工程有限公司正在设计的内蒙神华哈尔乌素选煤厂为25Mt/a。选煤厂规模的大型化依赖于选煤装备的大型化。大型设备的采用给选煤厂带来的优势是:系统简单、投资降低、操作人员少。

    4.2 重介技术占主要市场

  随着中国经济的发展,对煤炭产品的质量要求越来越高,而我国的煤炭性质大部分比较难选。所以,选煤方法的趋势大致是:重介选将占主导地位,跳汰选仍是易选煤的首选,浮选粒度上限将会降低至0.2mm左右,其他选煤方法将会在特定条件下合理应用。

  经过几十年的生产实践和科学研究,重介选煤技术日趋成熟,特别是重介旋流分选技术取得了重大进展。传统的重介分选技术强调分级、脱泥入选,而新技术的应用却可以有条件地实现不分级、不脱泥入选,从而简化工艺系统、方便生产管理、降低基建投资。耐磨材料的应用,延长了设备和管道的使用寿命。自动化水平的提高使生产操作更加简单,同时也降低了介质消耗。重介选煤方法已不再像以前那样难以驾驭,而是和跳汰选煤方法一样为人们所熟悉。由于重介选煤的基建投资及生产成本已经和跳汰选煤接近,而分选精度却高于跳汰,因此重介选煤方法将会占主导地位。

  虽然浮选是细粒煤泥最有效的分选方法,但是生产成本较高。因此,减少浮选人料量势在必行。降低人浮上限是有效途径。目前,重力分选的有效下限可到0.2mm左右,将来浮选的人料上限定在0.2mm比较合适。

    4.3 装配式成为选煤厂建设的新模式

  我国正面临一个新建和改造选煤厂的重要时期。今后新建设的将主要是动力煤选煤厂,以解决大量动力煤需要洗选和提高质量的问题;而改中国选煤业现状与发展趋势造的主要是炼焦煤选煤厂,以解决不少老厂的设备陈旧和技术落后问题。随着市场要求和人们观念的变化,动力煤和炼焦煤选煤技术的界限越来越模糊,设计中再区分炼焦煤或动力煤已没有实际意义。

  装配式选煤厂以“缩短建设工期、降低基本建设投资、降低运营成本、提高生产效率、提高经济效益”为目的,从系统工程的角度出发,研究、创新和集成了一系列高效选煤技术,取得了良好的效果。经过进一步改进和完善,装配式选煤厂将是未来选煤厂的发展方向。

    4.4 选煤过程自动控制和全厂自动化

  为使产品的质量稳定、最大限度地提高产品产率和高产高效工作,新建设的选煤厂大多设置各种参数的在线检测,并通过计算机系统对选煤过程进行自动控制。北京华宇工程有限公司最近设计投产的选煤厂每班操作人员一般为3~5人。

  随着信息技术的发展,选煤厂自动化今后的发展趋势将是以网络为支撑、信息管理为核心、以信息技术为手段,生产与管理一体化的“集成应用系统”。

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