我國特大型現(xiàn)代化選煤廠設(shè)計(jì)的

實(shí)踐與展望

郭牛喜

（本文發(fā)表于2012年）

一、平朔礦區(qū)幾座典型的特大型現(xiàn)代化動(dòng)力煤選煤廠

1、平朔安家?guī)X露天煤礦選煤廠

平朔安家?guī)X露天煤礦選煤廠是我國自行設(shè)計(jì)的第一座特大型現(xiàn)代化選煤廠，建設(shè)規(guī)模15.00Mt/a，實(shí)際生產(chǎn)能力可達(dá)25.00Mt/a，是當(dāng)時(shí)國內(nèi)規(guī)模最大的選煤廠。安家?guī)X選煤廠分出口煤選煤系統(tǒng)和內(nèi)銷煤排矸系統(tǒng)。出口煤選煤系統(tǒng)采用分級重介主再選工藝，150～13mm塊煤采用重介淺槽分選機(jī)主再選，13～0.15mm末煤采用重介旋流器主再選；內(nèi)銷煤排矸系統(tǒng)采用分級重介排矸工藝，150～13mm塊煤采用重介淺槽分選機(jī)排矸，13～0.5mm采用末煤重介旋流器排矸；全廠煤泥采用加壓過濾回收。主要機(jī)電設(shè)備均采用國外先進(jìn)設(shè)備。

安家?guī)X選煤廠投入生產(chǎn)以來產(chǎn)品質(zhì)量全部合格，生產(chǎn)能力達(dá)到并超過了設(shè)計(jì)要求，各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)先進(jìn)，效益顯著，獲得了煤炭行業(yè)（部級）優(yōu)秀工程設(shè)計(jì)一等獎(jiǎng)和全國優(yōu)秀工程設(shè)計(jì)銀質(zhì)獎(jiǎng)。安家?guī)X選煤廠的設(shè)計(jì)成功，為我國特大型選煤廠的設(shè)計(jì)積累了許多寶貴的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，推動(dòng)了我國選煤廠建設(shè)的大型化和高效化，使我國選煤廠工程設(shè)計(jì)達(dá)到世界領(lǐng)先水平，樹立了我國選煤廠設(shè)計(jì)與建設(shè)一座新的里程碑，我國從此掀起了特大型選煤廠的建設(shè)高潮。

2、平朔一、二號(hào)井選煤廠

平朔一、二號(hào)井選煤廠建設(shè)規(guī)模均為10.00Mt/a，實(shí)際生產(chǎn)能力均超過15.00Mt/a，達(dá)到17.00～18.00Mt/a。選煤方法采用分級重介洗選工藝，150～13mm塊煤采用重介淺槽分選機(jī)分選，13～0.5mm末煤采用重介旋流器分選，煤泥采用加壓過濾回收。主要機(jī)電設(shè)備均采用國外先進(jìn)設(shè)備。

在設(shè)計(jì)過程中，考慮一、二號(hào)井選煤廠的建設(shè)規(guī)模、煤質(zhì)特征、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)等都相同，設(shè)計(jì)對主廠房進(jìn)行了通用設(shè)計(jì)，并同時(shí)運(yùn)用到一、二號(hào)井選煤廠的主廠房，實(shí)踐證明，主廠房通用設(shè)計(jì)非常成功，這在我國是首次對10.00Mt/a的特大型選煤廠進(jìn)行通用設(shè)計(jì)，是繼我國1.80Mt/a選煤廠通用設(shè)計(jì)后選煤設(shè)計(jì)的又一重要的里程碑。

幾年來，一、二號(hào)井選煤廠各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)都處于世界領(lǐng)先水平，重介淺槽分選機(jī)的Ep值均達(dá)到0.02，重介旋流器的Ep值均達(dá)到0.035，噸煤介耗分別為0.45kg/t、0.33kg/t，噸煤水耗分別為0.04m3/t、0.03m3/t，噸煤電耗分別為3.27kW·h/t、3.55kW·h/t。

一、二號(hào)井選煤廠均獲得了煤炭行業(yè)（部級）優(yōu)秀工程設(shè)計(jì)一等獎(jiǎng)。

3、平朔木瓜界選煤廠

平朔木瓜界選煤廠一期工程已于2006年建成投產(chǎn)，二期工程正在建設(shè)，計(jì)劃今年年底投產(chǎn)。一期工程建設(shè)規(guī)模為8.00Mt/a，二期工程建設(shè)規(guī)模為17.00Mt/a，總建設(shè)規(guī)模為25.00Mt/a。一期工程實(shí)際生產(chǎn)能力已達(dá)到10.00Mt/a，二期工程實(shí)際生產(chǎn)能力將達(dá)到22.50Mt/a，總的實(shí)際生產(chǎn)能力將達(dá)到32.50Mt/a，將成為我國入選能力最大的選煤廠。

木瓜界選煤廠一期工程選煤方法采用分級重介洗選工藝，150～13mm塊煤采用重介淺槽分選機(jī)排矸，13～0.5mm末煤采用重介旋流器排矸；二期工程選煤方法采用分級重介主再選工藝，150～13mm塊煤采用重介淺槽分選機(jī)主再選，13～0.5mm末煤采用重介旋流器主再選；全廠煤泥采用加壓過濾回收。主要機(jī)電設(shè)備均采用國外先進(jìn)設(shè)備。

木瓜界選煤廠二期工程設(shè)3套洗選系統(tǒng)，塊煤主選重介淺槽的規(guī)格為7925mm、末煤主選重介旋流器的規(guī)格為1400mm，單系統(tǒng)的入選能力可以達(dá)到7.50～8.00Mt/a，成為國內(nèi)外入選能力最大的洗選單元。

二、淮北礦區(qū)幾座典型的特大型現(xiàn)代化煉焦煤選煤廠

1、淮北臨渙選煤廠

淮北臨渙選煤廠是我國乃至世界上目前規(guī)模最大的礦區(qū)型煉焦煤選煤廠。一期工程建設(shè)規(guī)模為4.5Mt/a，二期工程建設(shè)規(guī)模為8.00Mt/a，總建設(shè)規(guī)模為12.50Mt/a。

臨渙選煤廠入選淮北礦區(qū)7個(gè)礦井的原煤，入選煤種有肥煤、焦煤、1/3焦煤、氣煤、貧瘦煤等。采用配煤或分煤種輪換入選方式，工藝流程為50～0.5mm采用無壓三產(chǎn)品重介旋流器分選工藝，粗精煤泥采用煤泥重介分選，煤泥濃縮脫泥浮選，浮選精煤加壓過濾脫水，尾煤濃縮后壓濾回收，實(shí)現(xiàn)洗水閉路循環(huán)。精煤產(chǎn)品灰分Ad≤9.00%～11.00%，水分Mt≤8.50%，供新工業(yè)園區(qū)焦化廠；副產(chǎn)品為發(fā)熱量Qnet，ar=12.54MJ/kg(3000kcal/kg)的低熱值燃料，供新工業(yè)園區(qū)電廠使用。主要機(jī)電設(shè)備均采用國內(nèi)外先進(jìn)設(shè)備。

現(xiàn)在，選煤廠實(shí)際生產(chǎn)能力已達(dá)到15.00Mt/a，選煤數(shù)量效率大于95%，噸煤介耗小于1.5kg/t，噸煤水耗小于0.1m3/t，各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)達(dá)到并超過設(shè)計(jì)要求。

2、淮北渦北選煤廠

淮北渦北選煤廠位于淮北礦區(qū)渦陽區(qū)內(nèi)，入選原煤包括渦陽區(qū)的渦北、劉店、花溝、花溝西、張樓、徐廣樓等礦井和臨渙區(qū)的袁二等礦井原煤。入選煤種為焦煤、部分肥煤和少量1/3焦煤等。原煤可配煤入選，也可分煤種分別入選，選煤方法、工藝流程與臨渙選煤廠基本相同，50～0.5mm采用無壓三產(chǎn)品重介旋流器分選工藝，粗精煤泥采用煤泥重介分選，煤泥濃縮脫泥浮選，浮選精煤加壓過濾脫水，尾煤濃縮后壓濾回收，實(shí)現(xiàn)洗水閉路循環(huán)。主要產(chǎn)品為：精煤灰分Ad≤9.50%～11.00%，水分Mt≤10.00%，供焦化廠或鋼鐵廠使用;洗混煤灰分Ad≤35.00%，水分Mt≤10.00%，供電廠使用。主要機(jī)電設(shè)備均采用國內(nèi)外先進(jìn)設(shè)備。

渦北選煤廠的建設(shè)規(guī)模為12.00Mt/a，系統(tǒng)配置是按照入選能力15.00～16.00Mt/a設(shè)計(jì)的，設(shè)置4個(gè)相互獨(dú)立的洗選系統(tǒng)，每個(gè)系統(tǒng)的入選能力為3.75～4.00Mt/a。該項(xiàng)目正在建設(shè)，計(jì)劃2012年12月建成投產(chǎn)，屆時(shí)渦北選煤廠生產(chǎn)規(guī)模將超過臨渙選煤廠，成為我國乃至世界上規(guī)模最大的礦區(qū)型煉焦煤選煤廠。

三、寧煤集團(tuán)幾座典型的大型現(xiàn)代化動(dòng)力煤及噴吹煤選煤廠

1、寧東選煤廠梅花井分廠

(1)建設(shè)規(guī)模：寧東洗煤廠梅花井分廠屬于動(dòng)力煤選煤廠，位于寧夏鴛鴦湖礦區(qū)。其原煤處理能力為12.00Mt/a，屬特大型選煤廠。分兩期進(jìn)行建設(shè)，一期的建設(shè)規(guī)模為4.0Mt/a，二期的建設(shè)規(guī)模為8.0Mt/a，目前一期、二期工程在2011年5月均已建成投產(chǎn)。

(2)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)：梅花井分廠要求生產(chǎn)三種產(chǎn)品：①200～50mm的洗大塊產(chǎn)品；②50～25mm的洗中塊產(chǎn)品；③25～0mm的混煤產(chǎn)品。

(3)煤質(zhì)特征及生產(chǎn)工藝流程：根據(jù)礦井生產(chǎn)煤樣的檢測報(bào)告，該礦區(qū)各主要可采煤層的偽頂、偽底、夾矸的巖性多為極易泥化的泥巖，煤種為不粘煤或長焰煤，煤本身也較易泥化，其先期開采的2－2煤原煤灰分為21.09%，全水分可達(dá)18%，原煤的測算發(fā)熱量只有4600kcal/kg左右，并且原煤中硫分含量較高，所以該區(qū)原煤應(yīng)該進(jìn)行洗選，以達(dá)到降灰、降硫的雙重目的。

根據(jù)選煤廠的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和煤質(zhì)特征，設(shè)計(jì)考慮采用重介選煤方法分級入選。選煤方法的選擇高度重視了原煤頂?shù)装濉A矸的巖性多為極易泥化的泥巖以及煤本身也較易泥化這一特殊性，同時(shí)設(shè)計(jì)注意到，該廠對精煤產(chǎn)品的質(zhì)量要求不高，原煤中末煤含量較高，所以塊煤入選應(yīng)盡可能的降低入選下限，以提高入選率。

寧東洗煤廠梅花井分廠的選煤工藝是200～13mm塊煤采用重介淺槽分選、13～0mm末煤不分選。煤泥回收采用兩段回收工藝，一段采用沉降離心機(jī)脫水回收，二段采用壓濾機(jī)回收。設(shè)計(jì)考慮了塊原煤旁路作為產(chǎn)品的可能。另外，為了適應(yīng)煤炭產(chǎn)品市場的變化，設(shè)計(jì)預(yù)留了后期擴(kuò)建末煤洗選的場地和位置。

(4)主要機(jī)電設(shè)備：全部采用國內(nèi)外先進(jìn)的設(shè)備。

(5)工程建設(shè)模式：一、二期全部工程均由北京華宇工程公司采用EPC（工程總承包）交鑰匙模式建設(shè)，達(dá)到了既保證工程質(zhì)量、控制了工程總投資，又滿足項(xiàng)目按期投產(chǎn)的目的。

寧東選煤廠建設(shè)項(xiàng)目獲得2010年第二屆中國建筑學(xué)會(huì)建筑設(shè)備優(yōu)秀設(shè)計(jì)獎(jiǎng)。

2、太西選煤廠

(1)建設(shè)規(guī)模：太西選煤廠位于寧夏回族自治區(qū)石嘴山市山水大道中段，隸屬于神華寧夏煤業(yè)集團(tuán)，為礦區(qū)型選煤廠，原設(shè)計(jì)處理原煤能力為2.10Mt/a，主要入選寧煤集團(tuán)白芨溝、大峰、紅梁等礦原煤。

(2)煤質(zhì)特征：“太西煤”牌號(hào)為無煙煤，具有低硫、低磷、低灰、高發(fā)熱量、高固定碳含量、高機(jī)械強(qiáng)度、高化學(xué)活性、高導(dǎo)電性、高塊煤率的特點(diǎn)，是世界稀有煤種，屬國家保護(hù)性開采資源。但由于受傳統(tǒng)選煤工藝的限制，太西無煙精煤的灰分只能降到Ad≤6.00%左右，致使煤炭深加工行業(yè)產(chǎn)品檔次低，資源優(yōu)勢不能轉(zhuǎn)化成產(chǎn)品優(yōu)勢、經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢，大量的太西無煙煤只能被作為燃料使用?！笆晃濉?、“十二五”期間，寧夏回族自治區(qū)已將碳基材料作為寧夏重點(diǎn)發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)，將建設(shè)多個(gè)活性炭生產(chǎn)基地，其主要原料是來自太西選煤廠所生產(chǎn)的太西超低灰(Ad≤2.00%、2.50%、3.00%)無煙精煤。

為了適應(yīng)西部大開發(fā)的新形勢，變資源優(yōu)勢為經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢，更新升級該廠的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，集團(tuán)決定對選煤廠進(jìn)行改擴(kuò)建，自主開發(fā)生產(chǎn)碳基材料的原材料—超低灰無煙純精煤。改擴(kuò)建后選煤廠建設(shè)規(guī)模為3.00Mt/a。

(3)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)：該選煤廠先后通過超低灰純煤精細(xì)制備和超低灰純煤擴(kuò)能改造后，其產(chǎn)品結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了更級換代：①精粒煤(6～20mm)：Ad≤6.00%，低檔次活性炭；②精末煤(0.5～6mm)：Ad≤6.00%，鋼廠高爐噴吹用煤；③純粒煤(6～20mm):Ad≤3.00%，高檔次活性炭；④純末煤(0.5～6mm)：Ad≤2.0%～3.0%，高檔次活性炭。

(4)生產(chǎn)工藝流程：80～0.5mm原煤采用跳汰主選，粒精煤(20～6mm)、(+20mm的塊精煤破碎至－20mm和6～0.5mm的末煤摻混一起)、末精煤(20～0.5mm)分別采用高技術(shù)含量無壓兩產(chǎn)品等密度重介旋流器再選，中煤采用有壓三產(chǎn)品重介旋流器分選，－0.5mm采用浮選、尾煤濃縮、壓濾回收的聯(lián)合工藝。

(5)建設(shè)模式：該選煤廠改擴(kuò)建工程設(shè)計(jì)由北京華宇公司完成，核心設(shè)備采用礦大研制的等密度重介旋流器產(chǎn)品，基建由業(yè)主太西選煤廠完成。

該選煤廠設(shè)計(jì)、工藝及設(shè)備研究共獲得以下獎(jiǎng)項(xiàng)：國家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)；煤炭行業(yè)（部級）優(yōu)秀工程咨詢成果二等獎(jiǎng)；煤炭行業(yè)（部級）第十四屆優(yōu)秀工程設(shè)計(jì)一等獎(jiǎng)。

3、寧魯煤電公司任家莊選煤廠

(1)建設(shè)規(guī)模：任家莊選煤廠隸屬于寧夏寧魯煤電有限責(zé)任公司，是寧夏橫城礦區(qū)建設(shè)的第一對大型礦井和選煤廠。廠址位于寧夏靈武市東北約20km的毛烏素沙漠的邊緣，西隔黃河30km與銀川市相望，行政區(qū)劃屬靈武市橫山鄉(xiāng)管轄。該選煤廠屬礦井型洗煤廠，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為2.40Mt/a。

(2)煤質(zhì)特征及產(chǎn)品結(jié)構(gòu):根據(jù)礦井井筒實(shí)際揭露的主要可采煤層（三煤層、五煤層）煤樣試驗(yàn)，煤種為1/3焦煤。原煤灰分為中灰、硫分為低硫、中高熱值，屬應(yīng)積極保護(hù)和充分利用的寶貴煤炭資源。該原煤通過洗選加工后：①精煤(50～0mm)Ad≤10.5%供煉焦或鋼鐵廠使用；②電煤(50～0mm)Ad≤47%供附近電廠、鍋爐用煤；③煤泥(－0.5mm)Ad≥55%供附近電廠、民用燃料；④矸石(50～0mm)Ad≥80%供矸石電廠、磚廠制磚。

(3)選煤方法、分選粒級及生產(chǎn)工藝：根據(jù)任家莊煤礦三、五煤層煤質(zhì)特點(diǎn)及產(chǎn)品結(jié)構(gòu)要求，確定該選煤廠工藝流程為：50～1mm原煤采用無壓三產(chǎn)品重介旋流器分選，1～0.25mm粗煤泥采用TBS分選機(jī)分選，－0.25mm細(xì)煤泥浮選，浮選精煤采用加壓過濾回收，浮選尾煤采用二段濃縮，一段采用沉降過濾機(jī)回收，二段采用壓濾機(jī)回收的聯(lián)合工藝流程。當(dāng)以生產(chǎn)動(dòng)力煤為主時(shí)，系統(tǒng)可采用原煤13mm分級、50～13mm塊煤入重介系統(tǒng)分選、－13mm直接作為電煤產(chǎn)品、煤泥不浮選的生產(chǎn)工藝流程，實(shí)現(xiàn)洗水閉路循環(huán)。

(4)設(shè)備配置：主要設(shè)備優(yōu)先選擇國內(nèi)或合資企業(yè)設(shè)備，確保達(dá)到設(shè)計(jì)工藝指標(biāo)，合理分配投資。

(5)建設(shè)模式：該選煤廠由北京華宇工程公司采用EPC（工程總承包）交鑰匙模式建設(shè)。工程于2007年8月1日正式開工，2008年4月15日一次加煤試車成功，實(shí)際工期8個(gè)半月，提前實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目工期目標(biāo)。

該工程實(shí)現(xiàn)了當(dāng)年投產(chǎn)、當(dāng)年收回投資并取得高額利潤，創(chuàng)造了煤炭行業(yè)工程建設(shè)的佳話，獲得業(yè)主高度認(rèn)可，也提升了各方業(yè)主采用總承包模式進(jìn)行項(xiàng)目建設(shè)的信心和決心。該項(xiàng)目的成功為以后煤炭行業(yè)工程總承包項(xiàng)目提供了一定的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，對提高行業(yè)工程建設(shè)管理水平具有一定借鑒意義。

2011年3月任家莊選煤廠項(xiàng)目建設(shè)獲評中國勘察設(shè)計(jì)協(xié)會(huì)第五屆優(yōu)秀工程總承包項(xiàng)目金鑰匙獎(jiǎng)，這是迄今為止我國煤炭工程首次獲此殊榮。

備注

郭牛喜大師還發(fā)表了如下論文，限于篇幅，本平臺(tái)簡要概述如下：

1、《國外配煤自動(dòng)化實(shí)例淺析》，選煤技術(shù)，2003(3):49-51.

國外裝備在線分析儀的配煤系統(tǒng)在降低生產(chǎn)成本、適應(yīng)環(huán)保要求方面越來越受到用戶的認(rèn)同和接受。配煤系統(tǒng)降低了燃料煤的質(zhì)量波動(dòng)，對優(yōu)化產(chǎn)品，減少環(huán)保處罰，平衡生產(chǎn)起著重要作用。同時(shí)，由于降低了成本，改善了燃煤效率，適應(yīng)了環(huán)保要求，故可取得可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

2、《混配是提高平朔與神府東勝礦區(qū)煤炭產(chǎn)品質(zhì)量的有效方法》，煤炭工程，2000(4):30-33.

平朔和神府東勝礦區(qū)煤炭產(chǎn)品都是優(yōu)質(zhì)動(dòng)力煤，但由于各自本身的缺點(diǎn)，單獨(dú)銷售時(shí)，造成了銷售方面的一些困難，如果將這兩種煤炭產(chǎn)品按一定比例混配，其優(yōu)缺點(diǎn)可以互補(bǔ)，容易解決銷售中的難題。本文從分析兩礦區(qū)煤質(zhì)的差異、產(chǎn)品用戶、經(jīng)濟(jì)效益等方面探討這兩種煤炭產(chǎn)品混配銷售的必要性及可行性。

3、《重介選煤生產(chǎn)新型工藝系統(tǒng)的密度自動(dòng)調(diào)節(jié)》，潔凈煤技術(shù)，2002，8(1):12-14.

現(xiàn)代新型重介選煤廠即高效選煤廠的工藝系統(tǒng)，是將磁選機(jī)回收、脫泥、凈化后的重介質(zhì)，直接返回到重介選煤生產(chǎn)的合格介質(zhì)系統(tǒng)中，即進(jìn)入合格介質(zhì)桶，這就使得“合格”介質(zhì)的密度總是隨著生產(chǎn)過程呈上升變化趨勢。因此在進(jìn)行重介密度調(diào)節(jié)控制時(shí)，需要不斷向合格介質(zhì)系統(tǒng)中添加“清水”。而重介密度調(diào)節(jié)的執(zhí)行元件即設(shè)備，可以選用調(diào)節(jié)閥門進(jìn)行控制加入到合格介質(zhì)中的“清水”量，在調(diào)節(jié)重介密度的同時(shí)還能有效的降低合格介質(zhì)粘度，并且也簡化了重介密度的控制系統(tǒng)。這是對重介選煤工藝系統(tǒng)的一項(xiàng)重大改革，使重介選煤生產(chǎn)系統(tǒng)及重介密度的過程控制更為合理，在實(shí)際使用中更加方便和耐用可靠。同時(shí)調(diào)節(jié)時(shí)間也由過去的幾分鐘變?yōu)閹酌腌?，大大縮短了密度的調(diào)節(jié)時(shí)間。