introductory

煤礦的無(wú)煙煤屬?lài)?guó)家稀缺煤種，經(jīng)洗選加工后方可作為噴吹煤、化工用煤。如果不進(jìn)行洗選加工而僅靠售賣(mài)原煤，則煤質(zhì)無(wú)法保證，影響商品煤銷(xiāo)售，極大地降低經(jīng)濟(jì)效益，也不符合國(guó)家煤炭資源利用政策。建成洗煤廠后對(duì)煤炭進(jìn)行洗選加工，洗選產(chǎn)品就地地銷(xiāo)，可以充分發(fā)揮汽車(chē)或火車(chē)運(yùn)能，矸石可用于矸石電廠、磚廠或直接就地回填處理，減少矸石的無(wú)效運(yùn)輸。根據(jù)當(dāng)前市場(chǎng)行情可知，原煤經(jīng)洗選加工后作為噴吹煤及化工用煤將帶來(lái)顯著的經(jīng)濟(jì)效益。綜上所述，新建一座選煤廠是十分必要的。

1選煤廠基本情況

山西焦煤山煤國(guó)際鹿臺(tái)山煤業(yè)有限公司選煤廠服務(wù)于山煤集團(tuán)鹿臺(tái)山煤礦，是礦井型選煤廠。建設(shè)規(guī)模0.90Mt/a，工作制度為每年工作330d，每日工作16h，每日處理原煤2727.27t，每小時(shí)處理原煤170.45t。選煤廠位于現(xiàn)有工業(yè)廣場(chǎng)內(nèi)，主場(chǎng)建設(shè)場(chǎng)地位于現(xiàn)有生產(chǎn)系統(tǒng)西側(cè)預(yù)留空地，消防、生產(chǎn)用水水源均由礦井統(tǒng)一考慮。礦井可提供的水質(zhì)、水量能夠滿足選煤廠建設(shè)的需要。現(xiàn)有消防、生產(chǎn)給水管網(wǎng)滿足所需水量、水壓要求。本次新增人員利用現(xiàn)有生活用水設(shè)施，不增加生活給水管網(wǎng)。生活用水1.75m3/d，生產(chǎn)補(bǔ)加水218.18m3/d（0.08m3/t入洗量），一次火災(zāi)消防用水291.6m3。礦井已有一座鍋爐房，鍋爐房?jī)?nèi)預(yù)留有一臺(tái)鍋爐的安裝位置。本次設(shè)計(jì)在已有鍋爐房?jī)?nèi)增加一臺(tái)熱水鍋爐，新增建（構(gòu)）筑物采暖管路取自已有的供熱管網(wǎng)。已有管網(wǎng)能夠滿足本工程所需的負(fù)荷要求。煤倉(cāng)均采用散熱器供暖方式，供暖熱媒為鍋爐房提供的95°C/70°C熱水。為排除余熱、余濕，主廠房除采用自然通風(fēng)外，還設(shè)置了屋頂風(fēng)機(jī)強(qiáng)制通風(fēng)換氣。所有原煤轉(zhuǎn)運(yùn)皮帶、二次揚(yáng)塵及皮帶受料點(diǎn)處均設(shè)置噴霧抑塵裝置，以減少煤塵的產(chǎn)生。除采用噴霧降塵設(shè)施外，還設(shè)置了軸流風(fēng)機(jī)強(qiáng)制通風(fēng)，改善現(xiàn)場(chǎng)工作環(huán)境。本工程在主廠房旁設(shè)低壓配電室，電源引自現(xiàn)有礦井變電所10kV母線段，在現(xiàn)有礦井變電所內(nèi)新增一臺(tái)10kV高壓柜作為配出電源柜。采用單根ZR-YJV22-10kV3×70mm2阻燃交聯(lián)聚乙烯鎧裝電纜直埋敷設(shè)至主廠房配電室。礦井變電所的負(fù)荷余量可以滿足選煤廠的建設(shè)需要。山西焦煤山煤集團(tuán)鹿臺(tái)山煤業(yè)有限公司位于沁水縣西南14km處張村鄉(xiāng)馮村附近，行政區(qū)劃隸屬?gòu)埓遴l(xiāng)管轄。該礦區(qū)西部緊鄰張村鄉(xiāng)至沁水縣城的縣級(jí)公路，可達(dá)沁水縣城，與侯馬—晉城二級(jí)公路相接，同時(shí)可達(dá)侯馬—月山鐵路線沁水火車(chē)站，交通十分便利。項(xiàng)目總造價(jià)為3.22068×107元，噸煤投資為35.79元，其中，土建工程投資為1.05592×107元，設(shè)備及工器具購(gòu)置投資為0.82581×107元，安裝工程投資為0.69364×107元，工程建設(shè)其他費(fèi)用投資為0.46301×107元，工程預(yù)備費(fèi)投資為0.18230×107元。

2工藝流程設(shè)計(jì)本廠的選煤方法為：0～50mm無(wú)壓三產(chǎn)品重介分選，0.25～1.00mm粗煤泥TCS（智能粗煤泥分選機(jī)）分選，0～0.25mm細(xì)煤泥濃縮壓濾脫水回收。工藝流程分為原煤準(zhǔn)備系統(tǒng)、主選系統(tǒng)、粗煤泥分選系統(tǒng)、細(xì)煤泥回收系統(tǒng)、介質(zhì)系統(tǒng)等。

2.1原煤準(zhǔn)備系統(tǒng)本礦井已經(jīng)建有原煤篩分系統(tǒng)，篩分粒度為50mm。+50mm原煤進(jìn)入塊煤分選系統(tǒng)處理（不在本工程范圍內(nèi)），-50mm原煤經(jīng)倉(cāng)儲(chǔ)后進(jìn)入主選系統(tǒng)分選。

2.2主選系統(tǒng)原煤（0～50mm）不脫泥，直接進(jìn)入無(wú)壓三產(chǎn)品分選，溢流經(jīng)脫介、脫水、分級(jí)，產(chǎn)生+25mm塊精煤和1～25mm末精煤，1～25mm末精煤再經(jīng)離心機(jī)脫水成為噴吹煤（或動(dòng)力煤）產(chǎn)品；中煤經(jīng)脫介、脫水、分級(jí)，其中，+25mm塊中煤與塊精煤混合后進(jìn)入現(xiàn)有方倉(cāng)儲(chǔ)存，1～25mm末中煤再經(jīng)離心機(jī)脫水成為動(dòng)力煤產(chǎn)品；底流經(jīng)脫介、脫水后成為矸石產(chǎn)品。

2.3粗煤泥分選系統(tǒng)主選系統(tǒng)脫介產(chǎn)生的稀介質(zhì)及分流的合格介質(zhì)經(jīng)磁選機(jī)磁選，磁選尾礦經(jīng)煤泥濃縮分級(jí)旋流器分級(jí)，底流（0.25～1.00mm）粗煤泥進(jìn)入TCS分選，溢流經(jīng)弧形篩、煤泥離心機(jī)脫水后，粗精煤泥與主選系統(tǒng)末精煤（1～25mm）混合成為噴吹煤（或動(dòng)力煤）產(chǎn)品，TCS底流經(jīng)高頻篩脫水后與重介矸石一起進(jìn)入矸石倉(cāng)。

2.4細(xì)煤泥回收系統(tǒng)煤泥濃縮分級(jí)旋流器溢流、弧形篩篩下水匯集后，進(jìn)入濃縮機(jī)澄清、濃縮，濃縮機(jī)底流泵入filter press脫水，壓濾煤泥單獨(dú)作為產(chǎn)品銷(xiāo)售，壓濾機(jī)濾液返回濃縮機(jī)澄清，濃縮機(jī)溢流作為澄清水循環(huán)使用。

2.5介質(zhì)系統(tǒng)主選系統(tǒng)溢流、中流、底流經(jīng)弧形篩、直線篩脫介產(chǎn)生的合格介質(zhì)返回合格介質(zhì)桶循環(huán)使用，稀介質(zhì)進(jìn)入磁選機(jī)磁選后，精礦返回合格介質(zhì)桶循環(huán)使用。外購(gòu)磁鐵礦粉加水?dāng)嚢杌靹蚝螅杉咏楸么蛉牒细窠橘|(zhì)桶（或稀介桶），完成介質(zhì)補(bǔ)加，及時(shí)補(bǔ)充產(chǎn)品帶走的磁鐵礦粉或磁選尾礦損失的磁鐵礦粉，以維持介質(zhì)系統(tǒng)的平衡及分選密度的穩(wěn)定。

3主要設(shè)備選型

3.1設(shè)備選型原則選煤廠生產(chǎn)系統(tǒng)是“流水線”式作業(yè)，設(shè)備選型必須全盤(pán)考慮，實(shí)現(xiàn)全廠設(shè)備的整體配套和可靠，防止“木桶效應(yīng)”影響全套系統(tǒng)的可靠性。據(jù)此并依招標(biāo)文件的要求，本工程設(shè)備選型以先進(jìn)、可靠、經(jīng)濟(jì)、合理為原則。主要洗選設(shè)備及生產(chǎn)輔助設(shè)備的關(guān)鍵部件選用進(jìn)口組裝，其他設(shè)備采用國(guó)內(nèi)知名廠家先進(jìn)可靠的設(shè)備；所有設(shè)備盡可能選用規(guī)模和系統(tǒng)能力相配套的大型設(shè)備，以簡(jiǎn)化系統(tǒng)、方便管理。同類(lèi)設(shè)備及大型部件（包括電動(dòng)機(jī)、減速器、液力耦合器、泵類(lèi)）盡量采用一種規(guī)格，減少不同規(guī)格的數(shù)量，以減少備品備件種類(lèi)；在保證設(shè)備性能的前提下，其規(guī)格型號(hào)、制造廠家和技術(shù)特征的選擇盡量考慮其通用性和一致性。同類(lèi)設(shè)備選擇同一制造廠家，以減少備品備件種類(lèi)和降低采購(gòu)管理難度。

3.2主要設(shè)備選型確定無(wú)壓三產(chǎn)品重介旋流器選用一段直徑900mm、二段直徑650mm的國(guó)產(chǎn)優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品。該設(shè)備分選精度高，處理能力強(qiáng)，運(yùn)行平穩(wěn)。精煤、中矸脫介篩均選用3073型直線篩，其中，中矸脫介篩采用雙通道設(shè)計(jì)，兩臺(tái)設(shè)備型號(hào)統(tǒng)一的備件可互換，結(jié)構(gòu)合理，可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備大型化，具有處理能力強(qiáng)，分級(jí)、脫介效果好，生產(chǎn)穩(wěn)定等特點(diǎn)[9-10]。精煤和中煤離心機(jī)分別選用國(guó)產(chǎn)Φ1200mm和Φ900mm的立式離心脫水機(jī)，其優(yōu)點(diǎn)在于物料物理水分少，入料上限大，設(shè)備驅(qū)動(dòng)、齒輪和軸承均避開(kāi)了漿料，防止?jié){料損壞這些部件。維修時(shí)不需要全部拆除離心機(jī)，維修方便。煤泥離心機(jī)選用Φ1200mm的立式離心脫水機(jī)，該設(shè)備處理能力強(qiáng)，產(chǎn)品水分少，使用效果好。磁選機(jī)選用美國(guó)藝?yán)窘M裝設(shè)備，1219mm×2972mm型，背靠背布置，該設(shè)備采用當(dāng)前最先進(jìn)的磁路設(shè)計(jì)，用最合理的筒槽布置，以使重介中的磁鐵礦粉得到最大程度的回收。粗煤泥分選機(jī)采用TCS，要求能夠?qū)崿F(xiàn)底流有動(dòng)力連續(xù)穩(wěn)定排料。依據(jù)調(diào)控分選密度的需要，可以對(duì)底流排料量實(shí)施連續(xù)數(shù)字化控制，最小可以排到零，也可以調(diào)控足夠小的底流排料量并連續(xù)生產(chǎn)。TCS的入料、底流、頂水和補(bǔ)水配備進(jìn)口流量計(jì)，對(duì)入料、頂水、底流、溢流流量實(shí)時(shí)監(jiān)控。配套專(zhuān)用頂水泵及變頻器，泵的開(kāi)停由集控系統(tǒng)控制。壓濾機(jī)采用國(guó)內(nèi)先進(jìn)的隔膜快開(kāi)式壓濾機(jī)，過(guò)濾面積S=800m2，該設(shè)備運(yùn)行平穩(wěn)可靠，耗電量低，全過(guò)程自動(dòng)控制，隔膜壓榨，使壓榨后的濾餅含濕率降到28%以?xún)?nèi)。

3.3工業(yè)控制系統(tǒng)設(shè)備選型選煤廠控制系統(tǒng)范圍為從原煤倉(cāng)至1號(hào)轉(zhuǎn)載點(diǎn)帶式輸送機(jī)開(kāi)始至筒倉(cāng)上末精煤皮帶及方倉(cāng)上全部新增的電氣設(shè)備。控制系統(tǒng)采用西門(mén)子或歐姆龍PLC（可編程邏輯控制器）。在主廠房配電室設(shè)置控制主站及分站，該控制系統(tǒng)可以對(duì)主廠房、濃縮車(chē)間、介質(zhì)庫(kù)、1號(hào)轉(zhuǎn)載點(diǎn)、煤泥卸載點(diǎn)、現(xiàn)有方倉(cāng)改造及相關(guān)棧橋的全部電氣設(shè)備進(jìn)行控制。選煤廠集控室設(shè)置在主廠房配電室。上位機(jī)與控制系統(tǒng)的PLC之間采用工業(yè)以太網(wǎng)方式通信，通過(guò)運(yùn)行組態(tài)軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)全廠范圍內(nèi)設(shè)備的監(jiān)控。在選煤廠集控室內(nèi)設(shè)置工控機(jī)1臺(tái)（采用研華工控機(jī)CPU2.0G、4G內(nèi)存、500G硬盤(pán)，配備24英寸液晶顯示器），同時(shí)配置1臺(tái)A4多功能激光打印機(jī)。

4選煤工藝布置

4.1布置原則布置總體格局要與地形地貌、風(fēng)向條件緊密結(jié)合，統(tǒng)籌兼顧，因地制宜，并留有場(chǎng)內(nèi)運(yùn)輸空間，布置緊湊，節(jié)約用地。根據(jù)整個(gè)區(qū)域場(chǎng)地的設(shè)計(jì)標(biāo)高和規(guī)劃廠區(qū)道路情況，合理地確定工業(yè)場(chǎng)地場(chǎng)坪標(biāo)高，以減少土方工程量。結(jié)合工藝流程布置，做到功能分區(qū)明確，場(chǎng)地布置緊湊。廠前區(qū)開(kāi)闊，檢修通道合理。在滿足工藝布置和交通運(yùn)輸合理的前提下，力求人貨分流、路徑短捷、作業(yè)方便，減少相互交叉和折返運(yùn)輸，布置美觀大方。總平面布置充分結(jié)合現(xiàn)有場(chǎng)地條件及現(xiàn)有地面生產(chǎn)設(shè)施的布置情況，合理規(guī)劃，盡量不影響現(xiàn)有地面生產(chǎn)設(shè)施。主要車(chē)間工藝布置合理，空間利用率高，生產(chǎn)管理方便，檢修操作空間適當(dāng)，各系統(tǒng)搭配合理簡(jiǎn)捷，工藝調(diào)整控制靈活順暢。

4.2車(chē)間布置鹿臺(tái)山煤礦工業(yè)場(chǎng)地現(xiàn)有3座Φ15m筒倉(cāng)，本次工程將最西側(cè)筒倉(cāng)改造為原煤倉(cāng)，將原煤倉(cāng)下原有車(chē)道封閉，倉(cāng)下給煤機(jī)溜槽延長(zhǎng)進(jìn)入新增的原煤皮帶。倉(cāng)上設(shè)施利用現(xiàn)有的。主廠房的結(jié)構(gòu)形式為鋼筋砼框架結(jié)構(gòu)，單獨(dú)基礎(chǔ)。廠房?jī)?nèi)設(shè)有重介洗選系統(tǒng)、粗煤泥分選回收系統(tǒng)、細(xì)煤泥壓濾回收系統(tǒng)、介質(zhì)系統(tǒng)及清掃水系統(tǒng)。主廠房車(chē)間主要分為四層進(jìn)行布置，各層布置情況簡(jiǎn)述如下：在廠房一層主要布置有合介桶、稀介桶、煤泥水桶及對(duì)應(yīng)的泵，以及末精煤離心機(jī)、末中煤離心機(jī)、粗煤泥離心機(jī)，產(chǎn)品皮帶從廠房負(fù)一層出廠，另濃縮機(jī)的底流泵、循環(huán)水泵以及TCS頂水泵布置在廠房一層，空壓機(jī)房布置于廠房底層；廠房二層主要布置有精煤脫介篩、中矸脫介篩、壓濾煤泥收集刮板、振動(dòng)弧形篩；廠房三層主要布置有三產(chǎn)品重介旋流器、filter press、磁選機(jī)、TCS尾礦高頻篩以及TCS；廠房的頂層布置有塊原煤入洗皮帶機(jī)頭、分級(jí)旋流器組以及消防水箱。主廠房整個(gè)車(chē)間內(nèi)布置有封閉樓梯間和提升孔，在車(chē)間內(nèi)布置有5t的電動(dòng)葫蘆，負(fù)責(zé)主廠房?jī)?nèi)設(shè)備的檢修。采用1座Φ18m的雙層混凝土濃縮池，上層為濃縮池，下層為事故放料池。靠近濃縮池設(shè)置有入料緩沖箱及循環(huán)水池。濃縮機(jī)底流泵及澄清水泵、TCS頂水泵布置在主廠房?jī)?nèi)底層靠近濃縮車(chē)間的一側(cè)，在濃縮池下層的事故水池內(nèi)布置有1臺(tái)事故池回水泵。現(xiàn)有3座筒倉(cāng)，除最西側(cè)筒倉(cāng)作為原煤倉(cāng)外，東側(cè)2座筒倉(cāng)仍作為產(chǎn)品煤倉(cāng)。經(jīng)分選的末精煤由出廠皮帶進(jìn)入現(xiàn)有篩分樓運(yùn)至筒倉(cāng)小塊皮帶，再運(yùn)輸至現(xiàn)有筒倉(cāng)儲(chǔ)存。現(xiàn)有6座8m×8m方倉(cāng)經(jīng)重新規(guī)劃用來(lái)儲(chǔ)存+50mm塊煤、25～50mm中塊煤、-25mm篩限下及中煤、矸石。方倉(cāng)頂部增加2層用來(lái)布置產(chǎn)品膠帶輸送機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置。塊煤溜槽采取設(shè)置緩沖臺(tái)等防碎措施，避免塊煤落倉(cāng)時(shí)摔碎。

5結(jié)語(yǔ)根據(jù)山西焦煤山煤國(guó)際鹿臺(tái)山煤業(yè)有限公司的實(shí)際情況，對(duì)新建選煤廠進(jìn)行了設(shè)計(jì)，主要包括工藝流程設(shè)計(jì)、主要設(shè)備選型以及選煤工藝布置。工藝流程分為原煤準(zhǔn)備系統(tǒng)、主選系統(tǒng)、粗煤泥分選系統(tǒng)、細(xì)煤泥回收系統(tǒng)、介質(zhì)系統(tǒng)等。無(wú)壓三產(chǎn)品重介旋流器選用一段直徑900mm、二段直徑650mm的國(guó)產(chǎn)優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品。磁選機(jī)選用美國(guó)藝?yán)窘M裝設(shè)備。主廠房的結(jié)構(gòu)形式為鋼筋砼框架結(jié)構(gòu)，單獨(dú)基礎(chǔ)。廠房?jī)?nèi)設(shè)有重介洗選系統(tǒng)、粗煤泥分選回收系統(tǒng)、細(xì)煤泥壓濾回收系統(tǒng)、介質(zhì)系統(tǒng)及清掃水系統(tǒng)。

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