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【峰峰马选】绿色选煤企业是怎样炼成的

时间:2021-03-12     作者:秦宇臻【原创】

马头洗选厂是冀中能源峰峰集团的主力选煤厂,下设马头总厂、九龙生产部、孙庄生产部和山西分厂四个生产单元,主要入选峰峰集团所属梧桐庄矿、羊东矿、新三矿、九龙矿等矿产原煤,主导产品为十级冶炼焦精煤和肥精煤,主要供武汉钢铁、邯郸钢铁、新兴铸管、安阳钢铁等用户。其中马头总厂是我国“一五”期间由前苏联援建的156项重点工程之一,1959924日建成投产,是一座原设计入选能力为2.0Mt/a的中央型选煤厂,生产采用跳汰、浓缩浮选工艺流程。历经多次技术改造,现生产采用不脱泥三产品重介质旋流器分选、煤泥直接浮选、尾煤两段浓缩两段回收工艺流程,实际入选能力达到4.0Mt/a以上。自2009年开始,马头洗选厂先后完成了对孙庄、九龙两个生产部的全重介技术改造,使一厂三部年入选原煤能力突破了10Mt,选煤工艺和经济技术指标均达到国内同行业领先水平。

然而,马头洗选厂是一个有着50年悠久历史的老厂,历史遗留问题较多,尤其是近年来随着国家环保形势的日益严峻,环保压力也越来越大,要想继续生存发展下去,马头洗选厂必须打赢这场环保攻坚战。

1 问题分析

在当前形势下,马头洗选厂所面临的亟待解决的环保问题主要有:

(1) 开辟选煤生产用水新水源问题。水资源问题是全球密切关注的问题之一,我国人口众多,但淡水资源却相对匮乏。为了保护地下水资源,积极响应国家环保政策,遵守相关部门规定,马头洗选厂需停止使用地下水进行选煤生产,另辟选煤生产用水水源。

(2) 厂区内生活污水不能直接外排问题。环保部门要求,厂区内生活污水须经过污水处理站处理。

(3) 厂区内雨水、污水分流系统(以下简称雨污分流系统)改造问题。需要改造原先合流制排污系统,分别建立雨水、污水管网系统。

(4) 部分区域粉尘污染严重的问题。在受煤坑、原煤准备车间、原煤仓等重点区域,需要进行粉尘治理,严禁无组织排放等。

2 探索与实践

为使企业摆脱环保困境,得以持续健康发展,通过与当地环保等部门进行沟通,马头洗选厂针对上述问题,进行了一系列探索与实践。下述改造工程均为马头洗选厂在马头总厂厂区范围内实施的项目。

2.1 实施引用中水洗煤工程

根据环保部门要求,禁止马头洗选厂开采地下水进行选煤生产,因此开辟洗选用水的新水源成为当务之急。通过研究分析,如果全靠引用十几里外的滏阳河河水洗煤,则引水费用较高,会导致生产成本升高,因此马头洗选厂按照冀南新区水污染防治工作领导小组办公室2018年11号文件的指示,拟将马头城镇污水处理厂的中水用作选煤生产用水,这样既可解决中水无处可用的难题,符合环保部门要求,又解决了选煤生产用水水源问题。

在建设初期,由于考虑到工程量、投资额以及施工方便等原因,除选煤用水采用了独立的闭路循环系统外,马头洗选厂厂区污水和雨水采用了当时普遍使用的合流制排水系统。随着环保要求的日益严格,雨污合流制排水系统存在两方面问题:一是部分初期雨水(降水15min以内的雨水)经过厂区后形成浑浊雨水,容易通过防洪沟进入厂区周边的河流,对周边环境造成污染;二是雨季降水量较大时,大量雨水容易进入洗水循环系统,造成生产系统“涨水”,增大洗水处理的压力,不利于正常生产。

由于增压泵距离洗选厂较远,沿途又穿过多条交通道路,道路上其他单位线缆密布,还需经过民宅、厂区单位等,因此控制电缆敷设条件复杂,不仅建设费用较大,且后期使用压降大,易受干扰,可能会导致运行不稳定,甚至引发故障,具有一定安全隐患。经研究分析,确定采用GPRS远程无线控制器对中水水泵及其电动闸门的远程控制。

GPRS是基于GSM移动网络系统的无线数据高速传输交换技术,在手机中安装APP远程控制软件,使用手机网络信号,即可实现对控制器的远程控制,不受环境和距离的限制,可实现对水泵和闸门的远程控制。此外,还将水泵接触器状态信号、电动闸门开关限位信号和相应接触器状态信号接入远程控制器,在手机控制界面(1)予以显示,以便运转工实时了解设备运行状态,保障设备安全运行。

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图1 中水引用系统手机控制界面

自2019年4月使用以来,中水引用系统运行正常,效果良好,在洗选厂水箱处即可实现远程控制电厂内的管道泵和电动闸门,实时调节水箱水位。

通过检测,马头城镇污水处理厂的中水水质完全能够达到马头洗选厂选煤用水标准。使用中水洗煤后,大大减少了选煤生产中滏阳河河水使用频率,仅需在个别时段,如中水引用系统维护期间,才需使用滏阳河河水,从而大大减少了生产用水的费用,降低了生产成本,实现了经济效益和社会效益的双赢。

2.2 建立独立的生活污水处理站

根据环保部门要求,马头洗选厂生活污水严禁外排,为此马头洗选厂新建了独立的污水处理站,对厂区生活污水进行集中处理。马头洗选厂厂区生活污水主要由机关办公楼生活用水、机电科办公楼生活用水、生产指挥中心办公楼生活用水、食堂用水和职工澡堂用水等部分组成。为此分别在食堂、机电科办公楼和澡堂处设立了污水收集池,对于机关办公楼和生产指挥中心办公楼生活污水,则根据厂区地形,用HDPE高密度聚乙烯管材引至食堂污水收集池处。根据每个污水收集池容量大小,分别安装相匹配的提升泵,并在泵的进水口安装格栅,先去除污水中的大颗粒悬浮物和漂浮物,再用泵将收集池污水输送至污水处理设备进行深度处理。据统计,马头洗选厂月平均用水量约为3500t,产污系数取0.9,计算得出日排污水量约105m3/d,考虑一定安全系数,最终确定污水处理站设计规模为120m3/d,设计流量为5m3/h

生活污水处理工艺(图2)为:污水首先流入调节池,在池内进行水量调节和均匀水质,然后由泵将调节池出水提升至一体化污水处理设施(缺氧池、好氧池、二沉池和污泥池组成一体)进行深度处理;污水进入缺氧池后,其中生物难降解物质向可生化性转化,从而提高污水的可生化性,有利于后期生化处理效果的提高;好氧生化为接触氧化工艺,通过在接触氧化池内对污水进行充足供氧曝气,有机物的去除率可以达到80%以上,其中的难降物质则由泵输送回缺氧池,进行重复分解;好氧池溢流进入二沉池,在这里脱落的生物膜和水中大部分悬浮物等可沉降物质得以沉降;最后,上清液溢流至清水池,经消毒后可复用;余下的沉淀物由泵输送至缺氧池,进行循环分解;污泥由泵打入污泥池中,定期由吸污车抽吸外运,集中处理,污泥池上清液则回流至调节池重新进入处理系统。经过水质检验,处理后的水质可以满足国家标准《城市污水再生利用——工业用水水质》(GB199232005)对于再生水用作工业用水水源的水质标准中“工艺与产品用水标准”规定,因此用泵将处理后的水输送至生产系统水箱,供选煤生产使用。由此可见,厂区生活污水经深度处理后,既达到了环保要求,又实现了污水的回收利用,节约了水资源。

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图2 生活污水处理工艺原则流程

2.3 实施雨污分流系统改造

马头洗选厂雨污分流系统改造工程主要是在铁路西侧生产区和东侧生产区新建雨水沟、雨水井和初期雨水收集池。降水时,雨水由雨水沟引至雨水井,由雨水井设置的两道闸门控制收集雨水的具体流向:1#闸门通往初期雨水收集池,2#闸门通往防洪沟。降水初期(降水15min以内)打开雨水井的1#闸门,关闭2#闸门,可使浑浊雨水流入初期雨水收集池,初期雨水在收集池内经过沉淀处理后,由泵输送至生产系统,既可作洗选用水使用,亦可用于道路喷洒和绿化使用;池内淤泥可由人工或铲车清理。降水后期(降水15min以后)关闭1#闸门,打开2#闸门,可使雨水通过防洪沟外排,从而避免大量雨水对生产系统造成影响。厂区雨污分流系统改造既满足了环保要求,有利于厂区和周边环境保护,同时又确保了雨季选煤生产系统的正常运行。

为实现引用中水洗煤,马头洗选厂对中水引用系统进行了自主设计和施工。制订的中水引用方案为:就近从马头电厂处取水,将马头城镇污水处理厂至马头电厂的中水引至厂内洗煤。通过与马头电厂交涉,决定在马头电厂中水管道附近进行施工作业。综合考量每天选煤产品带走的水分等不可循环水量、电厂使用中水水量、电厂取水处与管路最高点之间的高差及管损等,确定选用了流量为120m3/h、扬程为20m、管径为150mm的管道增压泵,并在管道相应位置安装了相应的手动闸门、电动闸门、流量计、逆止阀等,通过DN150管道将中水自电厂开始,途经工人村,最后引至厂内水箱。

2.4 加强粉尘治理,杜绝无组织排放

近几年国家加大了环保力度,提高了环保标准,特别是邯郸市出台《2018年钢铁、焦化行业超低排放改造和无组织排放治理实施方案》,将无组织排放标准提高到超低排放,要求粉尘经除尘器过滤后排放浓度≤10mg/m3,距除尘器设备1m处最大噪声不应超过85dB,距除尘点2m以内颗粒物浓度<2mg/m3。超低排放要求选煤厂内所有破碎机、筛分岗位、转载点、装卸点、扬尘点必须密闭,并且需要设置除尘设施。

根据生产实际,并结合当地环保要求,按照《邯郸市2018年大气污染综合治理工作方案》和《邯郸市2019年重点行业无组织排放精准治理实施方案》等相关文件规定,马头洗选厂在选煤生产线上采用了负压收集、布袋除尘器过滤后再排放的粉尘治理工艺,先后在受煤坑、破碎机、原煤仓上、原煤仓下、原煤入选胶带输送机机头、精煤和中煤胶带输送机机头、矸石和精煤装车点八个无组织排放点,采用集气罩和管路对带式输送机转载点、破碎机和装车点等扬尘点进行了封闭,并安装布袋除尘器对收集的粉尘进行过滤,再通过排气筒向外排放,从而实现了对粉尘的有效治理和持续、稳定、经济的达标排放。

布袋除尘器一般由风机、除尘器本体、空压机、电控柜、烟筒等设备及部件组成。工作时,集气罩将扬尘点的粉尘密闭起来,由风机产生负压,通过与集气罩相连接的管道,将粉尘抽入除尘器内;除尘器箱体内密布着许多用于过滤的布袋,气流从布袋表面进入布袋内部,气流中的粉尘附着在布袋的外表面,过滤后的净气则进入布袋内部,通过15m高的烟筒进行排放;之后,由空气压缩机产生气体,并通过脉冲电磁阀控制的阀门,定时将压缩空气吹入布袋内部,从而将布袋外表面的灰尘吹落,进行清灰作业。清灰方式一般有两种,即在线清灰和离线清灰(3)。在线清灰是在除尘器工作的同时实现清灰工作,即清灰和除尘二者同步进行;离线清灰是在除尘器停止除尘时用极短的时间进行清灰工作,完成清灰后除尘器再继续运行。

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图3 布袋除尘器清灰工作原理示意图

马头洗选厂所用布袋除尘器采用了多除尘气室并联方式,用气动闸门控制各个除尘气室的清灰(进风),各除尘气室之间是隔开的,且互不影响,当一个除尘室暂停工作进行清灰处理时,其他除尘室保持正常运行状态,从而实现在除尘工作不停的情况下由各除尘室轮流完成清灰工作。

3 效果评估

目前,马头洗选厂在打造绿色选煤企业的探索和实践之路上已经取得了阶段性成果。按照环保部门要求,引用中水洗煤工程、新建独立的生活污水处理站、厂区雨污分流系统改造和粉尘治理等工程项目陆续竣工,并投入使用,在保护厂区周边环境和改善厂区工作和生活条件的同时,也取得了良好的社会效益和经济效益。

(1) 在引用中水洗煤之前,马头洗选厂一直使用距厂区十余公里的滏阳河河水洗煤,需要频繁开停河水取水泵(功率55kW),且水费成本较高(河水价格1.35/t)。引用中水洗煤后,只需开停一台功率为15kW的管道泵,不仅节约了电费,且降低了水费成本。按照日平均补水1000m3计算,平均每年可节约水费近50万元,节约电费近30万元,经济效益明显,可谓一举多得。

(2) 新建独立的生活污水处理站,将厂区生活污水收集后进行集中深度处理,在水质达标后投入生产使用,既达到了环保要求,又变废为宝,节约了水资源。

(3) 雨污分流系统改造大大提高了厂区储水和排水系统能力,将初期雨水收集后再利用,既满足了环保要求,又节约了水资源,同时确保了雨季生产系统的正常运行。

(4) 粉尘治理使厂区生产环境得到明显改善,将气体排放浓度降至10mg/m3以下,达到了环保要求,实现了对粉尘的有效治理。

4 结语

近两年来,马头洗选厂在确保选煤生产正常运行的同时,变压力为动力,积极打造绿色选煤企业,在水污染治理和大气污染治理方面取得了显著成效,得到了环保部门和周边企业的认可,取得了良好社会效益和经济效益,不仅为企业的可持续发展增添了助力,也为职工营造了一个舒适、清洁的工作环境。马头洗选厂的探索和实践表明,选煤厂的环保问题不是小事,必须认真对待,并积极采取有力措施有效解决问题,才有利于选煤企业的长期向好发展。


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