李明輝(1961-),男,河南鄧州人,教授級高級工程師,全國工程勘察設計大師,現任中國煤炭科工集團北京華宇工程有限公司總經理、董事。
1 煤炭洗選加工業現狀
1.1 工藝 簡單、高效、可靠、靈活是確定選煤工藝的基本原則。
當選煤廠規模不大、煤質好,地處高寒、缺水地區時,可選用簡單篩分或干法選煤工藝。
規模較大、煤質較好的動力煤選煤廠可采用塊煤分選工藝,以減少末煤入選,減少回收煤泥量。塊煤分選的粒度下限以煤質情況和產品質量要求定,也與所選用的塊煤分選設備有關,塊煤動篩跳汰機分選下限為25~50mm,塊煤淺槽重介分選機分選下限一般為13mm;隨著新型分級設備效率的提高,塊煤重介淺槽分選機的分選粒度下限呈下降趨勢,可至6mm。煤質差、產品質量要求較高時,動力煤分選工藝可采用塊、末煤分別入選,也可增加粗煤泥分選,但動力煤選煤廠基本不設置浮選。近二年來,動力煤選煤廠廣泛采用6mm左右脫粉工藝。
煉焦煤選煤廠多數采用-50mm全入選,煤泥浮選。視選煤廠規模大小、煤泥量多少、粗煤泥的可選性,可增加粗煤泥分選環節,以提高末煤脫介效果,減少煤泥入浮量,降低加工成本。 靈活主要體現在動力煤分選上,要求產品在粒度、發熱量等方面具有靈活性,以滿足市場需求;它的實現主要是在選煤廠煤流運輸及產品儲存系統上,通過末煤的入選、不入選和部分入選,產品之間的摻混,實現動力煤選煤廠最終產品的靈活性。
1.2 裝備、設施及材料
選煤裝備與選煤工藝的升級、發展、創新是相互促進、相互推動的關系。
選煤設備的大型化和可靠性在2l世紀取得了很大成績。篩分設備種類多樣,除過去常用的圓振動篩、直線振動篩、香蕉篩、概率篩、高頻篩、固定篩外,近年還引進了用于深度分級的弛張篩,篩寬也由3.0m提高到4.2-4.9m;重介淺槽分選機槽寬可達8.0m;末煤分選重介旋流器直徑達1.5m;末煤脫水離心機篩籃直徑由1.4m提高到1.5~1.7m;機械攪拌式浮選機單槽容積已達45m3;全自動板式壓濾機過濾面積已達550m2;加壓過濾機過濾面積已達200m2。磁選機以提高磁性物的回收率、提高單機處理能力、提高磁選入料的粒度范圍、提高設備運行的可靠性為宗旨,目前,濕式磁選機簡體表面磁場強度達到180-600mT。磁性物回收率達到99.9%,入料最大粒度為3mm。
除了分選設備外,輔助設施也在向大型化、自動化方向發展,原煤及產品煤筒倉最大直徑可達Φ45m,單倉儲量5萬t;半地下式槽倉儲量可達20萬t;單個封閉式儲煤場總儲量可達5O萬t,圓形儲煤場直徑120m,條形儲煤場長度達350m;原煤及產品配煤已實現自動化;火車、汽車快速裝車站的廣泛應用,使產品外運的裝車、計量實現快速化、自動化。
重介質選煤方法雖在分選效率上高于其他選煤方法,但其因使用磁鐵礦類加重質,使得泵類、管道的磨損嚴重,甚至影響生產正常進行。新型耐磨材料的應用,使選煤廠的整體可靠性大大提高。渣漿泵類采用高鉻合金鑄鐵等過流件,管道使用陶瓷耐磨復合管,使這類設備/材料的壽命大大延長。
1.3 其他
工藝和設備的成熟完善,使選煤廠向規模大型化、工藝簡單化、控制自動化、運行高效化、管理專業化、廠房模塊化、設計標準化方向發展,工程總承包的建設模式使建設周期大幅縮短;工程設計、設備和建設模式也向國際化方向邁進,由過去的“請進來”,到現在的向“走出去”發展。
2 煤炭洗選加工業展望
在提高煤炭洗選比例的基礎上,資源的合理利用、裝備大型國產化、煤泥減量入選,實現選煤廠自動化、信息化、智能化綠色生產是選煤廠未來發展的方向。
2.1 注重資源的合理利用
針對近年我國煤炭開發力度過大、在利用上的無序性及資源的有限性,2012年底,發改委頒布了《特殊和稀缺煤類管理暫行規定》,從開發建設、生產管理、加工利用等方面做出了相應規定。特殊稀缺煤類應全部入選,優先用于冶金、化工、材料等行業,限制作為燃料直接利用,鼓勵用提質煤替代焦煤,焦炭總量以滿足國內需求為目標,限制出口,并劃定了特殊和稀缺煤類礦區范圍。2011年1月發布的國家標準《稀缺、特殊煤炭資源的劃分與利用》,對稀缺、特殊煤炭資源的劃分、命名、評價和利用做了明確規定。煤炭洗選加工業在未來需要強化的工作就是要加強對煤質的分析,做好產品方案的文章,做到“分質利用、煤盡其用”,把資源用在最合適的地方。稀缺煉焦用煤(肥煤、焦煤、瘦煤)嚴格用于焦化,稀缺高爐噴吹用無煙煤和稀缺高爐噴吹用貧煤、貧瘦煤優先作為高爐噴吹用,特低灰、特低硫煤優先作為活性炭用原料煤;無煙塊煤作為工業燃料及電廠燃料的用量要逐步降低;無粘結性或弱粘結性的高揮發分煙煤優先用于生產蘭炭;低硫煤優先用于發電、工業燃料、民用燃料,中/高硫煤優先用于以煤氣化為龍頭的煤化工;重點研究大處理量的褐煤洗選、提質利用,提出揮發分用于煤氣化或發電;優質煤長途運輸,劣質煤就近轉化。做好煤炭分質利用的文章也可最大限度合理利用煤炭資源。
2.2 選煤裝備向國產化、可靠、高效、節能方向發展 今天,中國選煤工業已經擁有了世界上最先進的選煤工藝、擁有世界上規模最大的選煤廠,對選煤工藝的應用也趨于成熟。但是,除了重介質旋流器、加壓過濾機和泵類設備外,選煤廠如重介淺槽分選機、各種用途的大型篩分機、大塊煤破碎機等關鍵設備還是經常從國外引進。實際上這些設備國內都有生產,但由于可靠性問題,用戶還是傾向于購買國外設備。可以說,提高設備的可靠性是解決選煤設備國產化、大型化的關鍵。
高效和節能也一直是各行各業追求的目標。就選煤廠來說,提高分選設備的分選效率、提高分級設備的分級效率一直是廣大科研工作者研究的課題,而實際上,選煤方法從溜槽到跳汰再到重介的更替過程就是對效率的追求過程。
早在2006年,國務院就下發了《關于加強節能工作的決定》,要求“建立固定資產投資項目節能評估和審查制度,對未進行節能審查或未能通過節能審查的項目一律不得審批、核準,從源頭杜絕能源的浪費”。隨后又發布了、《煤炭工業節能減排工作意見》等文件,對節能工作提出了更具體的目標和要求。時至今日,這些目標和要求已基本達到,而新的標準、政策等又對節能提出了新的更高的要求。對于選煤工作者來說,如何從選煤工藝、布置、設備、產品結構等方面降低能耗,倡導綠色清潔生產是今后要做的工作。
2.3 煤泥減量入選 有些動力煤選煤廠因煤質不好,為滿足用戶對產品質量的要求,需要入選末煤。但末煤全入選,帶入的煤泥需要從煤泥水中加以回收,煤泥入水后水分增高、發熱量下降,使得選煤廠效益下降,有些選煤廠甚至出現洗選加工煤發熱量低于原煤的現象。解決這一問題的辦法是減少進入分選的煤泥量,關鍵點是解決煤的干法深度篩分問題。目前這一問題的解決方案是采用弛張篩進行6mm深度篩分,采用重介淺槽分選機對篩上塊煤進行分選。神華集團已經就這一課題進行研究并已做了實際工藝試驗,試驗結果,馳張篩6mm分級篩分效率大于85%(90%左右),單位處理能力22.67t/m2,由于增加了原煤入選量,使精煤產量增加、混煤產量減少,加工噸原煤直接經濟效益增加6.24元/t。
未來煤泥減量入選將是動力煤選煤廠的一個發展方向。粉煤干法深度篩分或空氣分級是可供研究開發的課題。重介淺槽分選機可以接受的最小分選粒度為6mm,跳汰機、重介質旋流器都可以實現下限小于6mm粉煤的分選。但跳汰機分選效率低,重介質旋流器會增加次生煤泥量,因此,下限小于6mm粉煤的分選,也是需要研究的課題。