0引言

近年来,我国煤炭产量大幅提高,促进了选煤工业的快速发展。原煤入选量由2005年的7.0亿t增长到2013年的22.1亿t,入选率由31.9%提高到59.8%。但我国动力煤入选率只有35%左右,随着煤炭工业的发展,煤炭清洁高效利用越来越受到重视,动力煤入选量将不断提高,动力煤选煤厂的建设不断加快,动力煤选煤厂的节能降耗也越来越受到重视。笔者以山西省某10Mt/a大型动力煤选煤厂为例进行节能分析。分析表明,动力煤选煤厂主要节能途径包括:合理进行总平面布置、采用先进生产工艺、选用适应煤质和市场变化的工艺流程、选取高效低耗设备等。

1总平面布置节能分析

10Mt/a动力煤选煤厂总平面布置主要结合矿井工业场地联合布置,位于工业场地西南部,布置紧凑,占地面积小。原煤仓位于主斜井驱动机房西部,距离主斜井240 m,原煤经准备车间筛分破碎后通过输送带运至原煤仓,运输距离较近,能耗较低;主厂房西侧30 m 处布置有浓缩车间,厂房内煤流、煤泥水利用自然落差流入浓缩机,不消耗动力,节约能耗;加工后的煤炭产品、矸石分别由输送带栈桥输送至场地南侧的产品仓和矸石仓;装车站位于工业场地西侧3.0km处,煤炭产品经地下带式输送机运至装车站装车。

选煤厂在总平面布置充分考虑了场地地形,总平面布置要满足地面生产工艺要求,布置紧凑,系统简单,煤流顺畅,利于生产,便于管理,方便运输。如:将原煤仓靠近矿井主井口布置,将产品仓靠近装车站布置,将工艺要求的运输距离与地形和煤流、车流要求的运输距离结合在一起,避免无效的转载和折返运输,实现煤流顺畅,布置紧凑,运距短,节约能耗。工艺总布置紧凑合理,尽量减少了胶带输送机的长度,降低原煤和选后产品运输的动力消耗;减少原煤和选后产品转载环节,节省了物料转载的动力损失;厂房内煤流利用自然落差,减少输送设备的动力消耗;浓缩车间在主厂房旁边,主厂房内煤泥水主要利用自然落差,流入浓缩机,减少动力消耗。

2生产工艺节能分析

根据煤质和产品要求,采用先进的生产工艺是提高精煤回收率,降低选煤厂能耗的关键。

10Mt/a动力煤选煤厂,原煤可选性主要为中等可选-易选,根据产品要求以及生产工艺技术上的先进性,选择重介浅槽生产工艺。重介浅槽生产工艺分选精度高,产品回收率高,对煤质可选性波动有很强的适应性;单台设备通过能力大,对原煤入选量及粒度组成波动适应性强;分选上限高、分选粒度宽(200/150-13/6 mm),能有效减少大块矸石及煤的破碎率,降低能耗;生产产品能够满足要求。重介浅槽生产工艺精煤回收率较高,比动筛跳汰高3%以上。10Mt/a动力煤选煤厂选择分选工艺时,根据原煤性质和产品要求,采用高效率、低消耗的先进生产工艺,尽量提高精煤的回收率,降低精煤损失。

3工艺流程节能分析

合理的工艺流程,充分考虑各环节与各系统的有机结合,能够使工艺适应煤质与市场的变化,降低选煤厂的工序能耗。10Mt/a的动力煤选煤厂采用重介浅槽生产工艺,工艺流程如下:

1)原煤筛分破碎

入选的上限为200mm,原煤在准备车间内经ϕ200mm振动筛分级,筛下小于200mm级煤进入原煤仓,大于200mm级煤人工拣杂后卸入破碎机。大于200mm级煤破碎至小于200mm后与筛下煤混合后提升至原煤仓上。

2)块煤分选

原煤仓内的小于200mm级原煤运到选煤厂主厂房经ϕ13mm分级筛分级,筛上物再经ϕ13mm脱泥筛脱泥进入重介浅槽分选,得到精煤、矸石2种产品。分级筛筛下物直接作为筛末煤产品;脱泥筛筛下物得到的产品掺入筛末煤作为最终末煤产品。

3)产品脱水脱介

精煤经预先脱介筛脱介脱水后,分为大于13mm块精和小于13mm末精。考虑小于13mm末精含量很少,故考虑二次脱水直接作为产品。矸石经脱介筛脱水脱介后直接作为产品进仓存储。

4)介质回收

精煤预先脱介筛筛下合格介质经分流后一部分与精煤分级脱介筛下合格介质、矸石分级脱介筛下合格介质混合进入合格介质桶循环使用;另一部分与精煤、矸石分级脱介筛下稀介质自流进入稀介桶,稀介桶中的稀介质由渣浆泵送入磁选机磁选,精矿进入合格介质桶循环利用,磁选尾矿进入磁选尾矿桶后再由泵打到ϕ13mm脱泥筛上作喷水用。

5)煤泥水处理

煤泥水处理采用粗、细煤泥分别回收的选煤工艺。保证煤泥厂内回收,煤泥水闭路循环。通过采用先进的生产工艺和合理的工艺流程,选煤厂补充水为0.04m³/t,选煤补水量满足HJ446-2008《清洁生产标准选煤采选业》一级清洁生产指标≤0.1m³/t的要求,达到了国际清洁生产先进水平;重介质消耗为0.69kg/t,介耗满足HJ446—2008《清洁生产标准选煤采选业》一级清洁生产指标≤1.5kg/t的要求,达到了国际清洁生产先进水平;煤泥水全部回用,实现煤泥水一级闭路循环。

4主要设备节能分析

选煤厂主要能耗为电耗,选用先进、高效、低能耗设备,提高单台设备效率是选煤厂节约电耗的主要途径。选煤厂主要设备包括分选设备、泵类、运输设备等。

1)分选设备节能

选煤生产是机械化连续作业过程,用于生产的机电设备部件磨损严重、负荷变动较大,如果设备运行状况差、效率低,会导致设备空运转,增加电耗。10Mt/a动力煤选煤厂主要分选设备为重介浅槽分选机。根据生产规模,10Mt/a动力煤选煤厂选用2台槽宽7315mm的重介浅槽分选机,入料13-200mm,设备进口,国内组装,结构简单,处理量大,可有效提高生产效率。

2)泵类节能

选煤厂泵类主要包括煤泥浓缩机、事故浓缩机底流泵,合格介质泵、磁选尾矿泵、循环水泵,生产清水泵,扫地泵等。

10Mt/a动力煤选煤厂在泵类的选择上,水泵的流量、扬程合理,能够满足生产需要。选煤厂主厂房合格介质泵、稀介质泵、分级旋流器入料泵、磁选尾矿泵、末煤离心液泵、煤泥离心液泵,以上电机全部采用变频调速。并且选择冲洗泵考虑生产清洗时不开大功率的循环水泵,选用1台流量150m³/h,扬程43m水泵;电机380V,37kW。

3)运输设备节能

10Mt/a动力煤选煤厂主要输送设备包括原煤上仓带式输送机、精煤上产品仓带式输送机、末煤上产品仓带式输送机等。在选择运输设备时,根据工作条件与工作环境要求,选用了带式输送机作为矿井煤炭外运方式,并且选用了运行效率高,耗电小的节能型产品。负荷大的机电设备采用变频调速及软启动装置,降低能耗。

刮板输送机输送、带式输送机输送是选煤厂输送的主要方式。刮板输送机对环境的适应性好、对运输条件要求相对较低,但刮板输送机运行效率低、耗电量大,电能利用率低。与刮板输送机相比,带式输送机具有运量大、效率高、成本低、事故少、管理维护简单、易于实现集中控制和自动化等优越性,能够保证矿井和选煤厂持续、稳定的高产高效。10Mt/a动力煤选煤厂在运输设备选择上体现了节能降耗。

通过主要设备节能,10Mt/a动力煤选煤厂电耗为2.83kWh/t,选煤厂电耗满足HJ446—2008《清洁生产标准选煤采选业》一级清洁生产指标≤5kWh/t的要求,达到了国际清洁生产先进水平。

5选煤厂节能途径分析

1)选煤厂总平面布置节能

选煤厂在总平面布置上充分利用了现场场地条件,布置紧凑,占地面积小,满足主要生产工艺要求;功能分区明确,系统简单,煤流顺畅,利于生产;煤泥水利用自然落差流入浓缩机,不消耗动力;场地布置紧凑,便于管理,运输方便,原煤和产品多采用输送带运输,有效降低能耗。

2)采用先进的分选工艺

选煤厂选择分选工艺时,应根据原煤性质和产品要求,采用高效率、低消耗的先进生产工艺,尽量提高精煤的回收率,降低精煤损失。选煤厂选用的工艺流程必须先进合理,分选效率高,产品结构灵活,投资省,见效快。采用先进的分选工艺,同时也能有效降低工序能耗。

3)采用高效节能型设备

主要工艺设备在满足工艺环节处理量和工艺指标的前提下,尽量降低装机容量,以减少能耗。浓缩机选用高效浓缩机,节约占地面积,有效降低动力消耗;运输设备上多选用带式输送机;对大功率的泵可采用变频调速的方法实现节能,采用调速装置和微机自动控制系统,达到设备系统经济运行。同时,还可应用国内外先进的节电仪器来降低电能消耗。

4)管理节能

单位本身要建立严格的规章制度,认真抓好节能工作,提高能源效率,降低能源消耗。德国有关研究机构的研究结果表明,加强能源管理可节约能耗15%-20%。选煤厂加强能源管理,可有效降低能耗。

按照GB/T23331—2009《能源管理体系要求》,选煤厂应建立完善的能源管理组织结构,成立节能主管部门,制定能源目标和指标以及能源管理方案;注重节能管理人员能力培训,提高员工节能意识和节能技术水平;能源计量器具配备符合《用能单位能源计量器具配备与管理通则》的要求,能源统计制度完善,积极采用能源管理系统等先进的自动化在线统计装置;加强重点耗能设备管理,定期对重点耗能设施进行维修和保养。

6结语

动力煤选煤厂生产过程中主要消耗能源包括电力、水、介质等。通过文中分析,动力煤选煤厂合理进行总平面布置、采用先进生产工艺、选用适应煤质和市场变化的工艺流程、选取高效低耗设备、加强对企业的用能管理等节能途径合理、可行,有效降低了能源消耗。