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选煤厂设计论文
摘要
中国拥有丰富的煤炭资源,在一次能源生产和消费中煤炭占70%,从中长期来看,煤炭仍将是我国主要的能源。
煤炭是不可再生能源而且我国大部分煤炭是难选煤或极难选煤,为实现煤炭高效利用,需采用高效的洗选加工工艺,合理的选煤厂总体设计,先进可靠的配套装备,及科学的管理方法相结合的策略。
本设计以@@##矿原煤资料为基础,通过对原煤资料的分析,设计出合理的工艺流程,通过计算确定适宜的设备,再对车间进行恰当的布置。
最后,对工业场地进行了总体规划,使各个生产环节间与辅助设施间构成了一个有机的整体。
此外,本设计还对给排水、采暖通风、技术分析等方面进行了阐述。
本设计采用以无压给料三产品重介质旋流器为主要分选设备的不脱泥、不分级重介质选煤工艺,是具有国际先进水平的选煤技术,粗煤泥(0.25-0.5mm)高频筛回收,细煤泥(-0.25mm)浮选床分选;适合该矿极难选煤的分选,工艺流程简单,易于管理,设计以简单高效重介选煤工艺为指导思路。
关键词:
选煤无压给料三产品重介质旋流器
ABSTRACT
Chinaisabundantincoalresources,Coalaccountsfor70%inproductionandconsumptionoftheprimaryenergyandwillstillbethemainenergysourceforthenationinamediumorlongterm.It’snon-renewableenergy.FormostofChina'scoal,theseparationisdifficultorextremelydifficult.Toachieveefficientuseofcoal,weshouldusethestrategyofbeingefficientwashingprocessingtechnologyandreasonablepreparationplantdesign,advancedandreliableaccessoryequipmentwithscientificmanagementmethods.
Thedesign-JiyangMineinShandongprovincesourcebookbasedontherawcoaldataanalysis,designarationalprocess,Bycalculatingandselectingsuitableequipment,andworkshopsontheproperlayout.Finally,theindustrialsitewheretheoverallplanning,Varioussegmentsofproductionandproductionprocessesandauxiliaryfacilitiesbetweenconstitutesanorganicwhole.IInaddition,thedesignalsoincludeswatersupplyanddrainage,heatingventilation,technicalanalysisandsoon
Thisdesignusesthenon-pressurizedfeedingthree-productmediumcycloneasthemainsortingequipmentwhichdoesnotdeslimingorheavy-mediumgradecoalpreparationprocessthatisaninternationallyadvancedlevelinthecoalcleaningtechnology.,combinedwithCrudeslime(0.25-0.5mm)highfrequencyscreenrecovery,smallslime(-0.25mm)flotationcolumnseparation.Theprocess,whichisaplicableofthecoalofthismine,issimpleandeasytomanage.Useingthesimpleandhighly-efficientdensemediumprocessasthedirection.
Keyword:
coalpreparation,thenon-pressurizedfeedingthree-productmediumcyclone
第一章中国选煤的概况
1.1现状
2005年,在国民经济快速增长拉动下,全国煤炭市场供需两旺,煤炭产量快速增长,原煤产量达21.3亿吨,创历史最高水平。
其中,原国有重点煤矿生产原煤10.14亿吨,国有地方煤矿生产原煤2.86亿吨,乡镇和民营煤矿生产原煤8.3亿吨。
入选原煤7.03亿吨,是世界上选煤最多的国家,中国成为选煤大国。
据不完全统计,2005年末,全国共有年入选15万吨原煤以上(包括15万吨)选煤厂961座,年入选原煤能力83693万吨。
其中原国有重点煤矿318座,入选能力65788万吨;地方煤矿164座,入选能力8832万吨;乡镇和民营煤矿约478座,入选能力9073万吨。
在961座选煤厂中,炼焦煤选煤厂504座,入选能力31551万吨,占总能力的37.7%。
在原国有重点煤矿318座选煤厂中,炼焦煤选煤厂165座,入选能力24032万吨,占36.5%;动力煤选煤厂153座,入选能力41756万吨,占63.5%。
2005年,全国煤炭行业入选原煤70293万吨左右,入选率33%。
其中,国有重点煤矿入选原煤58873万吨,入选率58%;地方煤矿入选原煤5632万吨,入选率19.7%;乡镇和民营煤矿入选原煤5787万吨,入选率7%。
2005年,全国煤炭行业入选动力煤40558.8万吨,入选冶炼用炼焦煤29734万吨。
截止2005年末,全国煤炭行业精煤产量46446万吨左右。
其中生产冶炼用炼焦精煤17182万吨,动力精煤29264万吨。
在17182万吨冶炼用炼焦精煤中,原国有重点精煤13195万吨,地方和乡镇(包括民营)煤矿生产精煤4987万吨。
动力精煤29264万吨中,原国有重点煤矿生产25827万吨,地方和乡镇(包括民营)煤矿生产3437万吨。
2005年,按能力统计的选煤方法中(不包括乡镇和民营煤矿)跳汰占45%,重介占39.5%,浮选占9.5%,其它选煤方法占6%。
若按选煤厂座数统计,重介选煤厂已达41.2%,跳汰41%,浮选12%,其它5.8%。
2005年全国炼焦煤选煤厂开工率高达94.2%,其中原国有重点煤矿开工率98%;动力煤选煤厂开工率为77.8%,其中原国有重点煤矿开工率为85.2%o
截止2004年底,在建选煤厂共34处,设计的入选原煤总能力3505万吨。
其中,炼焦煤选煤厂24座,入选能力1980万吨,动力煤10座,入选能力1525万吨。
2005年末,实际已入选原煤1020万吨,选出冶炼用炼焦精煤410万吨,动力精煤242万吨。
从入选量分析,“十五"期间入选率徘徊在30—35%之间,实际原煤入选量已从2000年的3.4亿吨增加到2005年的7亿吨,翻了一番。
从区域分析,山西全省原煤入选率从2000年的30%提高到2005年的56%,神华集团2005年的原煤入选率达到了90%以上。
特别是十三个大型煤炭基地,2005年入选原煤能力已经达到6.74亿吨,占全国总能力的80%以上。
神东、晋北、晋东、晋中、蒙东、云贵、河南、鲁西、两淮、黄陇、冀中、宁东和陕北十三个大型煤炭基地现有487座选煤厂,分布在70多个矿区。
其中原国有重点煤矿选煤厂307座,地方及乡镇民营矿180座。
从选煤厂类型分析,炼焦煤选煤厂主要分布在山西中部、山东、黑龙江、贵州、河北、两淮和辽宁等省(区),约有选煤厂303座,入选能力2.09亿吨。
动力煤选煤厂主要分布在山西、内蒙、辽宁、宁夏和陕西等省(区),有大中型动力煤选煤厂150余座,入选能力3.5亿吨。
1.2科技进步与创新
“十五"期间,煤炭洗选加工科技创新,特别是拥有自主知识产权的选煤新技术得到大力推广和应用,加速推动了我国选煤工业的发展。
1、重介旋流选煤技术包括拥有我国自主知识产权的三产品重介选煤技术得到了广泛推广使用,选煤效率达到90一95%,无压给料三产品重介旋流器直径最大达到1500毫米。
随着重介技术的广泛应用,耐磨技术也有了长足进步,我国生产的耐磨泵,寿命已达20000小时,耐磨管道的寿命已接近5000小时。
2、细粒煤炭微泡分选技术有了进一步发展,我国研制的浮选柱(包括长、短柱型)在选煤厂已使用200余台,分选下限可达10微米,细粒精煤回收率平均提高1—3%;短柱型正压微泡浮柱在河南平顶山煤业集团通过鉴定后,现正在山西焦煤公司推广使用。
3、细粒煤的脱水技术,随着细粒煤炭分选技术的推广应用,也有了较大发展。
国产的加压过滤机和快速精煤压滤机已在我国选煤厂推广应用。
由于细粒煤脱技术的进步,目前,我国精煤平均水分已由10.86%降至10%以内。
4、应用于缺水地区的风选、动筛跳汰和单段跳汰技术在煤矿得到了广泛应用。
复合式干选机已使用500余套。
全国动筛跳汰机也已使用近100台。
甘肃靖远矿务局采用单段跳汰排矸技术,取得了成功。
5、煤炭在线测灰技术逐步推广应用。
清华大学生产的在线测灰仪已在煤矿和选煤厂使用了100多台。
清华大学近年创新的激光秤也已在选煤厂开始应用。
由于采用了在线测灰和先进的计量技术,提高了选煤厂数质量的管理水平。
6、选煤厂自动化及计算机技术的广泛应用,提高了我国选煤厂的自动化程度。
计算机技术不仅用于生产管理,也应用于选煤生产的监控。
除跳汰机单机自动化外,大中型选煤厂各生产环节都可实现自动化。
7、自动装车技术已在大型选煤厂和集运站得到了推广应用,大大节省了装车时间,提高了装车的准确性,保证了装车人员的安全。
山东煤矿泰安机械厂生产自动装车装备,并在煤矿使用了30余套。
8、一九九五年装配式选煤厂的设计和建设引进我国。
由于单位投资省,占地面积小,施工期短,很快得到推广。
截止2004年底,装配式选煤厂已达100余座,年入选原煤能力达2亿多吨。
由于采用了先进的选煤技术,“十五”期间的选煤工效大大提高。
2000年,我国原国有重点煤矿每座选煤厂平均职工333人,2005年181人。
炼焦煤选煤厂平均全员工效从2000年的每工18吨增加到2005年的30多吨,许多厂已达100吨以上,动力煤选煤厂平均全员工效从2000年的每工30吨左右提高到2005年的60吨左右,很多动力煤选煤厂达到了200吨以上。
特别是2000年以后建设的选煤厂,平均每座厂只有职工20人左右,工效都在2001吨以上,神华集团神东分公司的动力煤选煤厂选煤全员2工效达到了600吨左右。
1.3设计、研究和教育
我国华宇(原平项山选煤设计研究院)、沈阳、太原、南京、西安、重庆、长沙、邯郸、西安等选煤设计研究院,拥有一大批选煤厂设计的专业人才,他们
具有设计各类选煤厂的资质和能力。
九十年代组建的唐山国华公司,近年来,采用无压给料三产品重介旋流选煤和喷射浮选技术,已经建设和技改了100多座选煤厂。
另外,黑龙江、内蒙、石家庄、郑州、济南、四川、贵州、广东等一些煤炭设计研究院都能设计选煤厂。
从九十年代中期开始,国外一些公司,如申克澳大利亚公司、美国赛吉曼公司、约翰•芬雷澳大利亚公司、美国。
KRS公司等,他们与国内设计院合作,参加选煤厂的设计和工程承包。
先后承包新建和改建了70余座选煤厂,总能力达1.0亿吨以上。
1.4快速发展主要原因
“十五”期间,我国煤炭加工转化行业适应形势发展的需要,扩大规模,增加活力,改进质量,提高效益,取得了很大发展。
1、市场的拉动,促进了选煤的大发展。
钢铁工业的大发展,促进了炼焦煤入选的大量增加。
各地区、省市为贯彻《煤炭法》、《大气污染防治法》等法规,相应出台了用煤标准,对煤炭的硫分、灰分提出了要求,促使动力煤洗选的发展。
神华、大同等动力煤矿区建设了一大批大型选煤厂。
煤矿转变观念,以满足用户为导向,改变产品结构,延伸产业链,发展选煤,推动企业经济效益提高。
2、国内研制了一大批具有自主知识产权的先进选煤技术和装备。
在吸收国外先进技术的基础上,依靠自主创新,发展了大直径无压给料三产品重介旋流技术,复合干法选煤成套技术,大处理量的喷射式浮选机、浮选柱、大面积加压过滤机和快速压滤机等,使我国选煤技术有了很大的提高。
3、采用CAD设计技术和装配式选煤厂结构,大大加快了选煤厂的建设速度。
以前一座年入选原煤200万吨选煤厂,设计周期一年,建设周期一年半至两年。
现在建设一座年入选原煤1000万吨、2000万吨的选煤厂,从设计建设到投产只需六、七个月到一年。
设计水平、建设速度、装备水平、管理水平都达到了世界先进水平。
1.5选煤的科学性
①加强选煤厂的科学管理,大力提高管理水平,要使选煤生产沿着高质量、多品种、产销对路、合理供应煤炭产品和综合利用各种伴生矿物资源的方向前进,努力提高选煤生产的经济效益,并要合理回收伴生矿物如黄铁矿及其他稀有金属矿物等,进一步提高选煤厂的经济效益。
②研究新技术、新工艺和新设备,以更新改造旧有选煤厂,装备新建选煤厂。
例如研究油团选煤工艺和技术经济效果;化学选煤工艺技术和设备;高梯度磁选脱硫及其他深度脱硫方法;电选超低灰精煤;选择性絮凝工艺技术和药剂、脱水干燥工艺、技术和设备等等。
③向设备大型化,厂型装配式集中化,选煤生产工艺过程和质量分析自动化等方向发展。
④积极研制煤转化为“流质燃料”的工艺技术。
⑤研究和建立选煤生产过程数学模型,应用电子计算机管理选煤厂。
⑥选煤厂环境保护的研究。
例如防止环境污染和大气污染;减少和防止噪音;实现煤泥闭路循环和生产平衡等。
第二章矿区简介
2.1项目背景
2007年7月17日,山西建滔腾阳煤化工产业园区在吕梁市中阳县金罗镇开工奠基,该项目由香港建滔化工集团和中阳县桃源腾阳集团合作开发,包括煤矿、选煤、焦化、甲醇四个子项目,预计投产时间为2008年11月28日,项目的各个环节将采用国际先进技术,循环利用,清洁生产,基本可达到“零排放”。
其中焦化项目原材料来源于选煤项目的主要产品精煤。
为了发展循环经济,实现煤炭产品的就地转换,提高产品附加值和资源综合利用率,促进山西省经济和社会的发展,集团公司决定在山西建涛腾阳煤化工产业园区内建设年如洗能力为4.50Mt的大型用户型炼焦煤选煤厂。
这一工程投产后,将带来巨大的经济效益和社会效益,为集团的发展提供一个更广阔的发展空间和前景。
2.2矿区概况
山西建涛腾阳煤化工产业园区选煤厂,拟建在吕梁市中阳县金罗镇山西建涛腾阳煤化工产业园区内,产业园区位于山西省中西部、吕梁山脉西陵,东接汾阳、孝义,南面\交口、石楼,西邻柳林,北靠离石。
巍巍吕梁山,天宝物华,自然资源得天独厚。
山西建涛腾阳煤化工产业园区犹如一颗将要升起的璀璨明珠,镶嵌在吕梁山上。
产业园区不远有209和307国道通过,离火车站3公里左右,交通条件十分便利。
2.3原料煤基地概括
选煤厂主要入洗山西腾阳能源集团有限公司的原煤和附近矿区的原煤,中阳县地下矿藏资源丰富,煤储量为16.9亿吨,以主焦煤最多。
原煤属于低灰、低硫、低含矸的优质原煤,原料煤供应充足。
2.4设计概况
2.4.1煤源
选煤厂主要入洗山西腾阳能源集团有限公司原煤和附近矿区的原煤。
2.4.2建设规模
本场属于用户型炼焦煤厂,原煤处理能力为4.5Mt/a,选煤厂工作制度:
年工作时间330d,每天工作16h。
两班生产,一班检修。
2.4.3选煤工艺
设计推荐选煤工艺方案:
根据煤质特征和产品要求,经过多方案比较,确定该厂选煤工艺为:
不脱泥入洗工艺,50-0.25mm采用用无压三产品重介分选工艺,0.25-0mm采用选浮工艺,尾煤浓缩压滤,全厂洗水实现闭路循环。
选煤厂产品结构表
产品名称
数量
质量
%
t/h
t/d
10kt/a
Ad0/0
Mt
精煤
50-0.5
76.90
655.39
10486.27
346.05
8.81
9.00
0.5-0.25
6.82
58.16
930.61
30.71
6.32
9.00
精煤泥
5.09
43.38
694.13
22.91
10.00
14.00
精煤合计
88.81
756.94
12111.00
399.66
8.69
9.29
中煤
5.35
45.57
729.16
24.06
35.47
9.00
尾煤
2.18
18.59
297.48
9.82
12.77
24.00
矸石
3.66
31.17
498.72
16.46
59.57
8.00
合计
100.00
852.27
13636.36
450.00
12.07
选煤厂最终出精煤、中煤、矸石及煤泥四种产品。
在设计中从分考虑了市场的需求和未来的变化,并可根据市场的需求,生产不同质量的产品
2.5厂型、厂址及工作制度
2.5.1选煤厂规模:
选煤厂属于用户型炼焦煤选煤厂,厂型一期4.5Mt/a原煤处理能力,考虑并且预留二期。
2.5.2选煤厂工作制度:
根据《煤炭洗选工程设计规范》,本选煤厂工作制度确定为330d/a,16h/a,两班生产,一班检修。
2.5.3选煤厂生产能力:
原煤年处理能力4.5Mt
日处理能力13636.36t
小时处理能力852.27t
2.6建筑物和构筑物
2.6.1建筑设计
本工程建筑严格遵守国家和煤炭行业现有的“规范、规程和规定”,全面贯彻经济、适用、安全、美观建筑设计方针,积极推广和利用新的材料、新结构,确保建、构筑物能够满足生产和辅助生产的功能。
全厂布局以满足工艺要求为主,尽量减少投资,加快施工进度,力求全厂统一和谐,努力创造出简洁明朗、朴素大方,能反映我国特色的工业建筑形象。
2.6.2结构设计
结构上主要采用钢筋框架结构体系和钢结构体系,多采用柱下钢筋混凝土独立基础,结构设计以满足工艺使用要求的前提下,安全合理,施工方便,减少造价提高生产效益为基本原则。
室内地面墙下采用条形基础。
第三章煤的特征、分类及洗选原理
为使同一类煤性质基本一致,新的煤炭分类国家标准增加了4个过度性煤类:
贫瘦煤、1/2中粘煤、1/3焦煤和气肥煤。
贫瘦煤是指粘结性较差的瘦煤,以区别于典型的瘦煤。
1/2粘结煤是由原分类中一部分粘结性较好的弱粘煤和一部分粘结性较差的飞焦煤和肥气煤组成。
1/3焦煤是由原分类中一部分粘结性较好的肥气煤和肥焦煤组成。
这类煤是焦煤、肥美和气煤中间的过渡煤类,也具有这3类煤的一部分性质,但结焦性较好是公认的。
气肥煤再原分类中属肥煤大类,但它的结焦性比典型肥煤要差得多,故新得煤炭分类国家标准将它单独列为一类。
这样就克服类原分类方案中同类煤性质差异较大得缺陷。
如气煤一号和肥气煤二号再性质上由明显差异,将它们为同一类别很不合理。
新得分类国家标准将这些具有过渡性质得煤单独列为一类,从而有利于煤得合理使用。
能源经理人新制定的中国煤炭分类国家标准,首先根据煤的煤化程度,将所有煤分为褐煤、烟煤和无烟煤。
对于褐煤和无烟煤,再分别按其煤化程度和工业利用的特点分为2个和3个小类。
烟煤部分按挥发分大于10~20%、大于20~28%、大于28~37%和大于37%的4个阶段分为低、中、中高及高挥发分烟煤。
关于烟煤粘结性,则按粘结指数G区分:
0~5为不粘结和微粘结煤。
大于50~65为中等偏强粘结煤,大于65则为强粘结煤。
对于强粘结煤,又把其中胶质层最大厚度y值大于25mm或奥亚膨胀度b大于150%(对于Vdaf大于28%的烟煤,b大于220%)的煤定为特强粘结煤。
这样,在烟煤部分,可分为24个单元,并用相应的数码表示。
编号的十位数中,1~4代表煤的煤化程度,编号的个位数中,1~6表示煤的粘结性。
在这24个单元中,再按同类煤性质基本相似,不同煤性质有较大差异的分类原则将部分单元合并为12个类别。
再煤类的命名上,考虑到新旧分类的延续性和习惯叫法,仍保留气煤、肥美、焦煤、瘦煤、贫煤、弱粘煤、不粘煤和长焰煤8个煤类。
3.1煤的特征:
1、贫煤(PM)
变质程度最高的一种烟煤,不粘结或微弱粘结,在层状炼焦炉中不结焦,燃烧时火焰短,耐烧,主要是发电燃料,也可作民用和工业锅炉的掺烧煤。
2、无烟煤(WY)
挥发分低,固定碳高,比重大,纯煤真比重最高可达1.90,燃点高,燃烧时不冒烟。
对这类煤,可分为:
01号为老年无烟煤;02号为典型无烟煤;03号为年轻无烟煤,无烟煤主要是民用和制造合成氨的造气原料,低灰、低硫和可磨性好的无烟煤不仅可以做高炉喷吹及烧结铁矿石用的燃料,而且还可以制造各种碳素材料,如碳电极、阳极糊和活性碳的原料,某些优质无烟煤制成航空用型煤还可用于飞机发动机和车辆马达的保温。
(能源经理人)
3、瘦煤(SM)
低挥发分的中等粘结性的炼焦用煤。
焦化过程中能产生相当数量的焦质体。
单独炼焦时,能得到块度大、裂纹少、抗碎强度高的焦煤,但这种焦碳的耐磨强度稍差,但2炼焦配煤使用,效果较好。
这种煤也可作发电和一般锅炉等燃料,也可供铁路机车掺烧使用。
4、贫瘦煤(PS)
粘结性较弱的高变质、低挥发分烟煤,结焦性比典型瘦煤差,单独炼焦时,生成的焦粉甚少。
如在炼焦配煤中配入一定比例的这种煤,也能起到瘦化作用,这种煤也可作发电、民用及锅炉燃料。
5、焦煤(JM)
中等或低挥发分的以及中等粘结或强粘结性的烟煤,加热时产生热稳定性很高的胶质体,如用来单独炼焦,能获得块度大、裂纹少、抗碎强度高的焦煤。
这种焦煤的耐磨强度也很高。
但单独炼焦时,由于膨胀压力大,易造成推焦困难,一般作为炼焦配煤用,效果较好。
6、1/3焦煤(1/3JM)
中高挥发分的强粘结性煤,是介于焦煤、肥煤和气煤之间的过渡煤种,单炼焦时能生成熔融性良好、强度较高的焦煤,炼焦时这种煤的配入量可在较宽范围内波动,但都能获得强度较高的焦炭,1/3焦煤也是良好的炼焦配煤用的基础煤。
7、肥煤(FM)
中等及中高挥发分的强粘结性的烟煤,加热时能产生大量的胶质体。
肥煤单独炼焦时,能生成熔融性好、强度高的焦炭,其耐磨强度也比焦煤炼出的焦炭好,因而是炼焦配煤中的基础煤。
但单独炼焦时,焦炭上有较多的横裂纹,而且焦根部分常有蜂焦。
8、气肥煤(QF)
一种挥发分和胶质体厚度都很高的强粘结性肥煤,有人称之为“液肥煤”。
这种煤的结焦性介于肥煤和气煤之间。
单独炼焦时能产生大量气体和液体化学产品。
气肥煤最适于高温干馏制煤气,也可用于配煤炼焦,以增加化学产品产率。
9、气煤(QM)
一种变质程度较低的炼焦煤。
加热时能产生较多的挥发分和较多的焦油。
胶质体的热稳定性低于肥煤,也能单独炼焦,但焦炭的抗碎强度和耐磨强度均稍差于其它炼焦煤,而且焦炭多呈长条而较易碎,且有较多的纵裂
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