XZQ系列大型化重介质浅槽分选机研制项目可行性实施报告.docx

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XZQ系列大型化重介质浅槽分选机研制项目可行性实施报告

XZQ系列大型化重介质浅槽分选机研制

项目可行性研究报告

项目信息表

项目编号

计划类别

国家科技支撑计划

项目名称

XZQ系列大型化重介质浅槽分选机研制

项目类别

■重大项目　　　□重点项目

项目密级

所属领域

■能源■资源□环境□农业□材料■制造业

□交通运输□信息产业与现代服务业□人口与健康

□城镇化与城市发展□公共安全与其他社会事业

组

织

单

位

信

息

单位名称

某矿山机械有限公司

组织机构代码

所在地区

某市

单位性质

□部门□地方■企业

□其他

通讯地址

某市

邮政编码

联系人

姓　名

性别

男

职务

总经理

联系

传真

电子信箱

参与组织单位

某工程技术大学

科技部项目主管司

项目起始时间

2010年6月

项目结束时间

2013年12月

实施年限

3.5年

经费预算

900万元

申请支撑计划拨款

200万元

其他财政拨款

120万元

单位自有货币资金

380万元

其他资金

200万元

论证日期

专家组长

落实《纲要》的任务

本项目属于《纲要》中“三、重点领域及其优先主题-1．能源

（2）煤的清洁高效开发利用、液化及多联产”和“2．水和矿产资源-（10）矿产资源高效开发利用”的国家重大装备项目；及“大力发展煤炭清洁、高效、安全开发和利用技术”。

与重大工程或重大

装备的结合情况

是中国煤炭工业“单系统1000万吨/年特大型选煤厂关键技术装备”—“十二五”科技支撑项目的专题。

创新类型

■原始创新■集成创新□引进消化吸收再创新

研究容

（300字）

重介质浅槽分选机是目前国外先进的块煤分选设备，以其处理量大、分选精度高、对煤质适应性强和入料粒度围宽、能够处理难选和极难选煤等优点，而受到业认可，但是国应用重介质浅槽分选机选煤厂90%是进口设备，急需国产化。

为了给我国十二五期间特大型选煤厂（处理能力1000万吨/年）提供主选设备，拟研究入料槽宽10m,小时处理能力1000吨的重介质浅槽分选机，主要研究解决耐磨部件材料和加工工艺及其相应的分选密度控制等子系统。

考核目标及

技术经济指标

（300字）

研发XZQ-10重介质浅槽分选机，其考核指标是：

⑴入料槽宽10m、处理能力900～1000t/h的重介质浅槽分选机；

⑵入料粒度13～300mm；

⑶分选密度1.2～1.85g/cm3；

⑷可能偏差Ep值0.05～0.2；数量效率>98.5%;

⑸矸石带煤率<2%;

产学研结合情况

（300字）

（重点阐述企业承担或参与课题情况，企业投入情况）

某矿山机械有限公司与某工程技术大学矿物加工与利用设计研究院产学研合作，共同研发制造1000t/h大型重介质浅槽分选机。

企业主要承担设备图纸绘制、分选密度自动控制系统集成制造等工作；拟投入资金580万元。

某工程技术大学方面承担：

国外现有设备及系统调研、分选机整体机械结构及性能优化仿真、分选槽流体力学、物料流等仿真；分选密度自动控制系统设计、排矸系统变频调速设计等理论研究。

以某省矿物加工与利用重点实验室为科技研发平台。

项目、人才、基地

统筹（300字）

（重点阐述项目的实施对人才队伍建设、创新基地建设的促进作用及预期效果）

通过本项目研发，将培养一批高素质科技研发队伍，将锻炼出一批技术工人队伍，将培养一批企业经营管理队伍，联合培养硕士研究生5～8人，从而形成企业强有力的人才队伍，形成企业最核心的竞争力；

项目完成后将以某公司为主体和产业化基地，以国家支持建设的基础设施为基础，以矿物加工与利用重点实验室和某工程技术大学矿物加工与利用设计研究院为研究平台，建成为国重介质浅槽分选机研发基地，建成“国一流、国际先进”的重介质选煤科学技术研究平台。

预期主要成果形式

■专利■技术标准■新产品（或农业新品种）

■新工艺（或新方法、新模式）■新装置■新材料□计算机软件

■论文论著■研究（咨询）报告■人才培养■基地建设　□其他

预期知识产权分析

（300字）

（重点阐述获取知识产权的类型、数量和依据）

在现有专利技术基础上，通过项目研究，

申请发明专利2项，主要涉及是设备和分选密度控制原理方面容；

实用新型专利4项，主要涉及机械设备结构参数、关键部件材质及加工工艺方面容；

外观设计专利2项，主要涉及设备整体外形、各部件外形等容

预期取得的

技术标准分析

（300字）

（重点阐述形成技术标准的类型、数量和依据）

研发成果产业化后形成如下技术标准：

⑴入料槽宽10m重介质浅槽分选机设备制造工艺标准，包括：

主机、辅机和安全保护系统，共计3个；

⑵分选密度自动控制系统集成标准，包括：

在线检测分析系统、专家系统和控制系统，共计3个；

预期成果的作用

■形成自主研发能力■规模生产□试点示

■推广应用■突破关键技术□其他

拟分解的课题及其承担单位选择方式

某矿山机械有限公司主要负责设备及系统集成制造；

某工程技术大学矿物加工与利用设计研究院负责调研、仿真及理论研究、设计方案论证等工作。

专家论证意见

编写说明

1．本研究报告由项目组织单位组织编写。

2．编写要求：

（1）总体目标完整、集中、明确、可考核，要充分考虑经济、技术等方面的可行性；

（2）研究任务和容重点突出，课题设置合理，各课题之间关联度高；

（3）技术路线清晰、技术关键点与创新点明确；

（4）配套条件落实，明确与重大工程、基地建设及相关计划的衔接、配套；

（5）管理措施具体，项目的管理方式及招投标等符合项目的特点；

（6）经费预算根据充分，支出合理符合有关规定，配套经费落实，并另行编制《国家科技计划项目概算申报书》一并报送科技部。

（7）相关证明文件等附件齐全。

3．报告涉及到外文缩写要注明全称。

4．本报告文本采用A4幅面纸，4号仿宋体字打印，标题用4号黑体字打印，一式十五份，由项目组织单位盖章后报科技部，同时报送电子版本。

项目可行性研究报告容

一、项目摘要

针对国产重介质浅槽分选机与国外产品的差异，在现有重介质浅槽分选机研发制造技术积累基础上，研发和制造入料槽宽为10m的大型设备，为十二五期间我国“年处理能力1000万的特大型选煤厂”提供高安全、可靠、大型、自动化装备，研发和集成制造分选密度自动控制等辅助系统。

重点解决主要部件耐磨材质及其加工工艺等关键技术问题，采用机械结构仿真、设备制造参数优化仿真、分选槽流体流态、物料流态等及其与分选性能指标关系等技术研究，为大型化设备奠定基础；通过试验研究，制造样机并完成现场工业性试验，最后形成产业化生产能力。

通过项目研究培养和造就科研、经营、技术工人队伍及联合培养硕士研究生；申报各类型专利8项，形成技术标准7项（套），发表论文5-7篇，形成具有自主知识产权的专有技术，推进自主创新能力建设和企业核心竞争力培育，研究期末，建成具有“国一流、国际先进水平”的我国重介质浅槽分选机研发基地、重介质选煤教学和科研基地。

二、项目的意义和必要性

2.1与《纲要》及部门和地方科技、经济的结合度

本项目是《纲要》中“三、重点领域及其优先主题-1．能源

（2）煤的清洁高效开发利用、液化及多联产”和“2．水和矿产资源-（10）矿产资源高效开发利用”的国家重大装备项目。

研发大型浅槽重介质选煤机，不仅将会极大地促进我国煤炭资源洗选加工水平，特别是高效处理稀缺的、极难选煤种-焦煤，而且对于振兴某老工业基地，发展机械制造业，等均具有重要意义。

该项目亦是振兴某老工业基地、发展某省暨某市装备制造业中心的重点项目。

2.2预期成果、影响及市场需求分析

我国2009年生产原煤30.5亿吨,原煤入洗量达到14亿吨,入洗率达到45.9%，取得了历史性突破。

煤炭洗选加工是煤炭生产和高校利用中不可缺少的一个重要环节，是实现煤炭洁净利用、节能降耗和国民经济可持续发展的基础和前提。

重介质分选是选煤中效率最高的一种选煤方法，近十年来应用越加广泛，据统计,我国重介质分选在各种选煤方法中所占比例由1978年的16%，上升到2007年的35%，采用重介质选煤方法处理的原煤量约5.0亿t/a，占总入洗量的46%，居第一位。

重介质选煤方法已成为我国最主要的选煤方法。

我国煤炭的可选性较差，尤其是对于稀缺的焦煤煤种大部分都在难选和极难选围，而炼焦精煤对于提高我国钢材质量等有着重要意义。

然而，过去采用跳汰选煤法分选效率普遍较低，许多选煤厂进行了技术改造，把跳汰分选工艺改为重介质分选，以期达到较高的分选效率，降低精煤灰分，提高精煤产率。

传统的重介斜轮和立轮分选机由于单位槽宽处理量低、入洗上限限制、故障率高，已经无法适应我国特大型选煤厂建设的需要，重介浅槽分选机是近年来发展起来的新型高效洗选煤设备。

重介浅槽分选工艺具有分选效率高，分选密度调节围宽，且易于调节，加之分选粒度围宽、处理量大，生产过程可实现自动化的特点，所以在神华集团神东煤炭公司的布尔台（年处理量2100万吨）、石圪台（年处理量1200万吨）、上湾等选煤厂获得广泛应用。

浅槽重介分选机与其他类型的重介分选机相比其优点为:

（1）用刮板提升运输矿石，运动方式和运动部件较轻便，所以能耗小维护修理量小，易于操作。

（2）没有高大的提升轮，所以占地面积小，设备高度低。

（3）运输矿石的刮板在槽底运动，加之前后的分隔挡板，使运输设施对悬浮液的扰动较小，利于悬浮液密度的稳定，故分选效率较高。

（4）分选槽体的长度决定了设备的单机处理量，所以可以通过加长槽体来提高处理能力。

因此它的单机处理能力最大。

其缺点为:

（1）由于低密度物的运输和溢流完全依靠水平流的横向冲力，所以要求的循环介质量较大，造成介质循环泵和精煤脱介环节的能力较大，功耗相对较高。

（2）完全依靠水平流的冲力排料，造成较大粒度的物料无法分选，所以其分选上限较低，最大为200mm,增加了原料煤的加工任务。

近年来国特大型选煤厂多引自国外设备，国产设备生产能力小和故障率较高，因此急需在现有基础上，研发高可靠性、大型重介浅槽分选机及其配套产品。

本项目目标是研制槽宽10m，小时处理能力达到1000吨的、能够满足1000万吨/年特大型选煤厂需要的重介质浅槽分选机。

取得成功后，将会在十二五期间建设的特大型现代化选煤厂中应用，预计市场需求台数在300～400台，因此具有广阔的市场前景

三、国现有工作基础

国同类型设备制造厂家有2家，从最初的仿制，到研发、制造适合中国煤质特性的、具有自主知识产权的设备。

某矿山机械有限公司前身是成立于1984年的东北煤矿洗选设备公司，经过近30年的发展，拥有国外选煤界德高望重前辈-于尔铁等为首的专家团队和工程技术研发、生产、管理和经营队伍。

已经成为具有较强自主创新能力、机加工能力雄厚的国选煤关键设备制造企业。

经过多年研发，于2006年成功研制了XZQ系列重介浅槽分选机，公司法人代表王迪业于2007年1月8日申请了：

重介浅槽分选机的实用新型专利（申请号：

CN200720010033.X），2008年1月16日获授权（公开号：

CN201006476）。

2006年以来，所研制开发的重介质浅槽分选机设备，在全国11家选煤厂使用，已经形成最大槽宽4.8m的系列产品。

企业“十二五规划”目标是研发-具有国际先进水平的大型、槽宽达10m（国际上最大槽宽为7.91m）主机，同时研发配套的包括分选密度自动控制等辅机系统。

某矿山机械有限公司为某工程技术大学教学与科研基地。

公司法人代表王迪业教授级高工为某工程技术大学特聘教授。

某工程技术大学是全国重点院校，其矿物加工工程学科专业，经过十余年的发展建设，成为某省重点学科和紧缺人才培养基地，拥有博士、硕士授予权，拥有某省矿物加工与利用重点实验室和某省采矿与矿物开发利用工程技术中心，依托上述科研平台，组建成立了“某工程技术大学矿物加工与利用设计研究院”。

拥有系统的选煤工艺试验研究仪器设备，在建2009年某省政高省长批示的、总投资3579万元的、具有“国一流、国际先进”重点实验室，包括：

矿物分析测试中心和矿物加工工程中试线两大部分。

目前，在选煤工艺、选煤机械设备、自动化控制拥有较强的科研与教学团队，由具有丰富实践经验和理论水平的教授和教授级高工等为学科学术带头人。

在校即可组织起强有力的研发队伍。

几年来，某矿山机械有限公司与某工程技术大学建立起产学研合作关系，发挥各自优势，共同致力于研发具有国际先进水平的高可靠性、大型、现代化和安全运行的选煤机械，包括：

浅槽重介质选煤机和干扰床分选机等；致力于先进工艺技术原始创新、集成创新和引进消化再创新；致力于培养高素质应用创新型矿物加工工程专业技术人才。

2008年以来，某工程技术大学协助企业调研分析研究本公司制造的重介质浅槽分选机现场使用情况，提出分析报告，供公司改进设备参考，同时结合本科生、研究生社会实践活动，剖析了国外同类设备及其系统。

待参加中国煤炭加工利用协会组织的“2010年全国大型现代化选煤厂建设和管理现场会”论文：

（1）大型化选煤厂主洗及运输设备自动保护与控制.屈进州，任瑞晨，尚明.

（2）石圪台选煤厂浅槽重介分选机变频改造技术.贺建军，谷林，任瑞晨.

（3）石圪台选煤厂煤泥水二次分级旋流器系统改造.文利，怀智，任瑞晨.

（4）现代化大型选煤厂模块化设计—以石圪台选煤厂为例.栗金贵，帅，任瑞晨.

（5）粗煤泥分选设备工作机理及其应用.博，任瑞晨.

（6）石圪台选煤厂工艺系统灵活性评价.卢建,任瑞晨.

（7）大型现代化选煤厂进口与国产设备技术经济比较初探.阳,任瑞晨.

（8）大型现代化选煤厂机电设备点检系统浅析.冬健,任瑞晨.

（9）大柳塔选煤厂煤泥水系统工艺设备浅析.冬明,任瑞晨.

（10）选煤厂中的料位和液位计的评述.允龙,任瑞晨.

（11）选煤厂重介质损耗的评析.苏健,任瑞晨。

四、项目总体目标，实施年限，年度计划安排与阶段目标，具体考核指标。

4.1项目总体目标

按建设600～1000万吨/年特大型选煤厂要求，本项目总体目标是研制小时处理原煤能力达到800～1000吨的、出料槽宽为10m的重介浅槽分选机主机，相应解决主要部件耐磨损问题，水平精煤流速慢等问题。

利用现代仿真技术，研究解决大型化后设备结构、分选槽流场、物料场状态及其与分选工艺性能指标、耐磨性等方面问题。

辅助目标是研发配套的重介质选煤密度自动控制子系统、本质安全子系统。

4.2项目实施年限

2010年6月～2013年12月，3.5年。

年度计划、阶段目标与考核指标：

年度计划

阶段目标

考核指标

备注

2010.6.～

2010.12

①现场调研，完成现有设备工艺技术及设备可靠性方面的问题，提出解决问题初步方案。

提出调研报告。

到使用某公司制造设备的阜矿集团五龙矿、八道壕矿选煤厂调研。

②同时开展主要部件材质及制造工艺技术分析研究。

提出解决问题方案

2011.1.～

2011.6.

①调研引进国外的重介浅槽分选机整机及其介质系统使用优点和缺点，分析总结其可借鉴之处。

提出调研报告。

到引进国外设备的神华集团神东公司等选煤厂调研。

②完成部件材质及制造工艺技术研究

制造出符合要求的、高寿命主要耐磨部件。

与钢材生产企业合作。

2011.7.～

2011.12.

①研究大型重介质浅槽分选机总体设计方案；

提出总体设计方案

仿真试验研究可随着重介质浅槽分选机总体设计方案，平行作业，阶段性分析研究，不断完善总体方案。

②研究分选密度自动控制系统方案；

提出系统设计方案

③重介质浅槽分选机结构及工艺性能（分选机流态）等仿真试验研究。

提出报告

2012.1.～

2012.12.

①大型重介质浅槽分选机设备制造；

①年末提交样机；

②申请发明专利1～2项，实用新型专利3～5项。

②分选密度自动控制系统研制；

完成系统集成制造和工业性试验

包括：

重介质悬浮液制备、使用、回收、净化、复用等全系统。

2013.1.～2013.12

①样机工业性试验

提交产业化试验研究报告

培养硕士研究生5～8名。

②同期完成分选密度自动控制等子系统试验

提交产业化试验研究报告

产学研合作建成“重介质选煤关键设备工程技术研究中心”

③总结经验，提出进一步完善措施；

①提出设备制造及使用标准；

②提出设备安装、使用等安全技术操作规程；

③发表论文3～5篇

④项目省部级鉴定、验收

通过鉴定和验收

五、项目的研究容，课题设置方案，课题考核指标及承担单位选择方式。

5.1研究容

具有现代化的、高效率、能够满足大型（600～1000万吨/年）选煤厂需要的浅槽重介质选煤机，应该立足于全系统高可靠性运转，该系统包括：

主选设备-即浅槽重介质选煤机，辅助系统包括：

重介质悬浮液配制、使用、回收、复用等系统。

根据国引进浅槽重介质选煤机使用情况分析：

设备高可靠性连续、安全运转，是大型化、自动化的基础；分选密度自动控制是获得高数量效率，提高分选效果的前提；全系统本质安全，并且根据原煤中矸石含量调整排矸速度是最大限度提高设备利用率，而且降低设备磨损，发挥高性能的保证。

因此，本项目主要研究容分为四个方面：

其一，实现现有设备的高可靠性：

提高主要耐磨损部件的使用寿命，按照国外设备现状，其排矸系统的链轮、链板、滑道的免维护使用寿命长达8个月，而国产系统仅2个月。

因此耐磨材料及制造工艺研究，是研究容之一，同时对于设备腔体结构研究，以最大限度减少磨损是辅助方向之一。

其二，实现分选密度自动控制：

从“介质配制-使用”到“脱介-回收-净化-复用”等全系统在满足选煤工艺条件，即保证合格分选密度前提下的自动控制。

常规的重介质系统如图所示：

图重介质选煤常用悬浮液回收与净化流程图

1-重介质分选机；2-轻产物脱介筛；3-重产物脱介筛；4-合格介质桶；5-合格介质泵；

6-稀介质桶；7-稀介质泵；8-稀介质浓缩机；9-一段磁选机；10-二段磁选机；11-分流箱

系统涉及到主要设备有：

重介质分选机、脱介脱水筛、介质桶、介质泵、浓缩机和磁选机；分选密度自动控制还要考虑悬浮液密度和浓度检测与控制，包括：

分流系统、液位控制系统等。

其三，排矸系统与来煤量（含矸率）自伺服（变频）自动控制系统；

其四，料位、液位控制系统。

5.2课题设置方案，课题考核指标及承担单位选择方式

六、项目涉及的行业共性技术、关键技术、公益技术分析，技术难点和创新点，技术路线。

6.1行业共性技术分析

（1）重介质选煤机耐磨部件材质及制造工艺技术

重点是：

重产物排料子系统，包括：

链轮、链环、链节、刮板、滑道等

（2）高可靠性分选密度自动控制系统

包括：

介质配制、净化回收、循环系统。

6.2关键技术

主要部件耐磨损、提高可靠性和连续运转时间。

重介质浅槽分选机整体结构优化设计。

6.3公益技术分析

提供先进、大型选煤机械设备国产化经验，提升我国耐磨材料及机械设备制造工艺水平，

6.4技术难点

耐磨部件材质生产及其关键部件制造工艺。

6.5创新点

通过系统集成国外相关技术成果，在耐磨材料、重介质浅槽分选机整体性能和分选密度自动控制等工艺系统，全面形成具有自主知识产权的专有技术。

6.6技术路线。

项目研究工作总体技术路线如图所示。

七、知识产权和技术标准现状和预期分析

（详细分析该领域国外知识产权和技术标准状况，预期获得知识产权和技术标准的种类、数量与可行性）。

7.1国外知识产权和技术标准状况

国外重介质浅槽分选机知识产权和技术标准状况是：

美国的丹尼尔斯公司是全世界最早生产重介质浅槽分选机的制造商，至今已有50余年的历史，其制造的重介质浅槽分选机已成为美国的工业标准。

已在世界销售400台各种规格的设备，占世界重介质浅槽分选机的市场份额高达70%。

国知识产权和技术标准情况：

在知识产权方面，以某矿山机械有限公司申请并获授权整机专利，其他专利是在设备改造方面，如在排料段设置排料轮，加速浮物（精煤）排出。

目前，没有形成具有独立知识产权的技术标准（体系）。

7.2预期获得知识产权和技术标准的种类、数量与可行性

在现有专利技术基础上，通过项目研究，

申请发明专利2项，主要涉及是设备和分选密度控制原理方面容；

实用新型专利4项，主要涉及机械设备结构参数、关键部件材质及加工工艺方面容；

外观设计专利2项，主要涉及设备整体外形、各部件外形等容。

项目承担单位，已有一项相关专利，通过本项目研究，将会在多个方面突破，创新关键工艺、部件等，最低限度将形成上述8项专利。

项目研发中及成果产业化后，将形成如下技术标准：

⑴入料槽宽10m重介质浅槽分选机设备制造工艺标准，包括：

主机、辅机和安全保护系统，共计3个；

⑵分选密度自动控制系统集成标准，包括：

在线检测分析系统、专家系统和控制系统，共计3个；

⑶形成“设备安装、调试、使用、维护”等方面全套技术标准及安全技术操作规程。

八、项目总投资预算，资金筹措方案，配套资金落实措施。

项目总投资预算为900万元，其中申请国家拨款200万元，研制试验单位企业自筹700万元。

国家科技支撑计划项目概算表

序号

预算科目名称

合计

（万元）

专项经费

（万元）

自筹经费

（万元）

1

一、经费支出

900

200

700

2

1、设备费

435

335

3

（1）购置设备费（加工中心）

220

220

4

（2）试制设备费

180

100

80

5

（3）设备改造与租赁费

35

35

6

2、材料费

120

120

7

3、测试化验加工费

90

45

45

8

4、燃料动力费

20

20

9

5、差旅费

20

20

10

6、会议费

10

10

11

7、国际合作与交流费

20

10

10

12

8、出版/文献/信息传播/知识产权事务费

8

8

13

9、劳务费

50

50

14

10、专家咨询费

32

15

17

15

11、管理费

35

35

16

12、验收鉴定费

20

20

17

13、不可预见费

40

10

30

18

二、经费来源

19

1、申请从专项经费获得的资助

200

200

20

2、自筹经费来源

700

700

21

（1）其他财政拨款

120

120

22

（2）单位自有货币资金

380

380

23

（3）其他资金

200

200

九、项目预期成果的经济、社会、环境效益，与国外同类产品或技术的竞争分析，成果应用和产业化前景。

9.1预期成果的经济、社会、环境效益

大型、可靠的重介质浅槽分选机的研发成功，将极大地促进我国难选和极难选的高效开发利用，将会极大地简化选煤工艺流程，降低选煤厂总体造价，节约选煤厂建设投资，为煤炭企业带来巨大的经济效益。

由于重介质浅槽分