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本文作者:胡修林作者單位:重慶能源集團南桐礦業貴州渝能礦業公司
鴨溪電廠裝機容量為4×300MW機組,目前只有3臺機組發電,還需要1Mt/a的電煤才能滿負荷發電;即將建成的桐梓電廠容量為2×600MW機組,年需要煤炭3.5Mt。鴨溪、桐梓兩個電廠共需電煤4.5Mt/a,可見電煤市場穩定可靠。但是電煤價格較低廉,不利于礦業公司經營發展。根據國家產業政策和貴州省“十二五”煤炭產業發展規劃,確定了以煤炭洗選為源頭,氣化為先導,高效、潔凈燃燒與發電為重點,以煤炭轉化和污染控制為重要內容的產業發展方向。隨著煤炭生產企業產能逐步釋放和貴州省內多家煤化工企業的陸續建成投產,無煙煤精煤和發電用煤均具有廣闊的市場前景。根據用戶調查情況分析,無煙精煤市場分為中塊、細塊、末精煤,并且以化工用煤為主。
煤質特征
1化學性質
根據地勘資料,該煤屬于3號無煙煤,中硫、中灰分煤層,但是由于煤層構造復雜,厚薄變化大,采用機械化采煤,原煤的灰分高達40%。根據篩分浮沉資料,將原煤灰分采用儲量法進行校對后,原煤硫分是2.50%。
2煤炭的粒度特性
該礦原煤粒度特性見表1和表2,從表中可以看出,該煤樣主導粒級為13~6mm,含量為17.88%,灰分40.18%;隨著粒度的減小,灰分增加,說明煤質較硬;小于0.5mm粒級灰分增高,說明矸石易泥化;各粒級硫分比較接近,沒有明顯變化規律。由此可見,通過篩分降灰降硫意義不大,洗選加工才是降硫最有效、最經濟的途徑。
3煤炭的可選性
柿花田煤礦50~0.5mm級原煤浮沉試驗結果見表3,參照煤炭可選性評定方法(GB/T16417-1996),理論分選密度小于1.7kg/L時,以扣除沉矸(大于2.0kg/L)為100%計算±0.1含量;理論分選密度等于或大于1.7kg/L時,以扣除低密度物(小于1.5kg/L)為100%計算±0.1含量。計算結果見表4,柿花田煤礦原煤的分選密度在1.7kg/L及其以上時,原煤50~0.5mm綜合級的可選性為易選或中等可選。
產品結構及方案比較
根據用戶需求,結合煤炭市場價格走勢,為了實現企業效益的最大化,選煤廠產品應以生產優質化工精煤為主,電煤次之,并對部分矸石進行綜合利用。加工利用方案對比見表5,從表中可以看出,方案2年銷售收入比方案1增加1598.3萬元,方案3比方案2多1188.58萬元。因此,推薦采用方案3。根據對用戶的調查結果,化工精煤的發熱量要求大于25.08MJ/㎏,但是由于選煤加工產品中末精煤的水分在14%以內,而塊精煤的水分在10%,水分對發熱量的影響較大,因此末精煤的灰分控制在13%以內、塊精煤的灰分控制在16%以內即可滿足用戶對發熱量的要求。從表5可以看出,按照方案3,各產品所占比例為中塊精煤占7.92%,小塊精煤占7.09%,末精煤占27.87%,電煤占29.42%,矸石占27.70%。
選煤工藝
1分級粒度的確定
毛煤首先進行50mm分級,大于50mm粒級經手選除雜后破碎到小于50mm。小于50mm粒級原煤進入SKT型數控跳汰機分選,生產出精煤、中煤、矸石三種產品。精煤脫水后,分為小于13mm粒級末精煤、13~25mm粒級小塊精煤、25~50mm粒級中塊精煤;中煤脫水后破碎到小于25mm與壓濾煤泥一起作為電煤;矸石脫水后根據電廠需求情況,必要時部分矸石破碎后摻入電煤,多余矸石上山或作為煤矸石電廠的發電用煤。
2分選密度的確定
雖然原煤灰分比較高,但是小于1.5g/cm3的低密度煤灰分較低,能夠生產出灰分不大于13%的精煤和灰分不大于45%的電廠用煤。生產灰分小于13%、硫分小于1%的德士古氣化爐用煤時,分選密度為1.7kg/L;加工發熱量大于25.08MJ/kg的化工精煤時,灰分控制在16%以內即可,此時原煤可選性仍為易選,分選密度為1.80kg/L。根據鴨溪電廠結算體系,灰分控制在45%、發熱量在15.47MJ/kg時,中煤產量較高,效益最佳。因此確定電煤產品的灰分為45%。
3選煤工藝的確定
根據煤種、煤質及用戶對產品的需要,同時也考慮到同類選煤廠的生產實踐和本廠的技術情況確定選煤工藝。柿花田煤礦選煤廠生產的塊精煤作為民用燃煤或化工用煤,末精煤可以作化工用煤或高爐噴吹煤,混煤作為發電用動力煤。目前常用的選煤方法有重力選煤、浮選等。由于小于0.5mm粒級含量低,并且矸石易于泥化,本著盡量早收的原則,確定小于0.5mm粒級不設浮選工藝。而重力選煤又包括跳汰選、重介質選和復合風力選等方法。干法風力選煤多布置于室外,這是因為粉塵污染較重,噪音高,分選精度低;夏季柿花田煤礦的毛煤水分高,容易堵塞分選床面的風孔,分選效果差。重介選煤分選精度高,是目前最為有效的選煤方法,但其工藝系統復雜,操作管理難度大,基建投資和生產成本高。因此,對于規模較小的動力煤選煤廠,一般不采用。重介質選通常適用于難選煤和極難選煤,柿花田的煤分選密度在1.70g/cm3及以上時,屬于易選煤或中等可選,采用重介質選不經濟。跳汰選煤是目前動力煤選煤廠普遍采用的選煤方法,系統簡單,操作方便,易于管理,產品質量較易保證,基建投資和生產成本較低,對煤質變化適應性強,適用于中等可選和易選煤的分選。綜上所述,結合入廠原煤煤質特征、產品用途及操作管理技術能力,本廠不宜采用浮選、重介質選和風選等選煤方法,而應采用系統簡單、生產實踐經驗豐富、操作管理方便的跳汰選煤方法。
效益
由表5可知,采用全級跳汰+壓濾選煤工藝,精煤產率42.88%,年產精煤19.296萬t、電煤13.223萬t。其中中塊3.566萬t、小塊3.190萬t、末精煤12.541萬t,中塊、大塊精煤市場價1200元/t,小塊1000元/t,末精煤900元/t,則精煤銷售收入是:3.566×1200+3.190×1000+12.541×900=18756.1(萬元)。電煤價格373元/t,電煤收入是13.223×373=4932.18(萬元)。與方案1簡單篩分后手選相比,總銷售收入增加了2786.88萬元。因此柿花田煤礦采用該綜合加工利用技術具有顯著的經濟效益。
結論與建議
柿花田煤礦的煤炭屬于3號無煙煤,原煤浮沉試驗結果表明,生產灰分小于13%、硫分低于1%的化工精煤或鋼廠高爐噴吹用煤時,煤炭屬于易選煤,因此選擇SKT跳汰選煤工藝技術上是可行的,并且符合國家產業政策,工藝簡潔、實用,設備先進、自動化程度高,洗水實現了閉路循環,清潔化生產,符合環保要求。水源、電源充足,交通運輸方便;選煤工藝簡單、靈活、可靠;精煤分為中塊、小塊和末精煤,分別銷售給不同的用戶,適銷對路。產品質量能夠得到有效控制,滿足用戶質量要求;并具有建設時間短、見效快、投資省、調試時間短、總體運行費用低的特點。