TBS引领选煤工艺的跨越式发展.doc

TBS引领中国选煤工艺的跨越式发展卫中宽中煤邯郸设计工程有限责任公司，河北 邯郸 056031摘要：介绍了TBS、螺旋分选机、煤泥重介旋流器等几种粗煤泥分选设备，并对上述粗煤泥分选设备作了详细的比较，结合TBS在选煤工艺设计中的应用实例，说明TBS必将推动中国选煤工艺（尤其是炼焦煤选煤工艺）实现跨越式发展。关键词：TBS；螺旋分选机；煤泥重介旋流器；RC近年来，粗煤泥分选成为选煤工艺发展的一个重要分支，越来越受到选煤同行们的关注。TBS作为一种经济、实用的粗煤泥分选设备，填补了这一领域的空白，有力的推动了选煤工艺向更高层次的发展。本文中作者就选煤厂常见的几种粗煤泥分选设备作一简单介绍，结合张双楼选煤厂设计经验，针对TBS谈了一些个人看法，希望对选煤同行们了解TBS有所帮助。1 TBS简介TBS(teeter bed separator)即干扰床分选机，有的称摇摆硫化床分离器，主要用于粗煤泥分选，分选下限可达100mesh(0.15mm)，分选上限至23mm。实践证明用TBS分选粗粒级煤泥均能取得较好的分选效果，其对粗粒级物料所具有的优势已得到越来越多的业内人士认可。干扰床分选机于上世纪80年代开始进入选煤领域，属英国MEP公司的专利设备，英国、美国、澳大利亚、南非等都有生产厂家。经过不断完善，目前该设备已发展到第四代。美国和澳大利亚的选煤厂都早已有使用先例，中国的贵州响水选煤厂、沈阳红菱选煤厂、沈阳西马选煤厂、徐州张双楼选煤厂等近年来都已采用，使用效果比较满意。据澳大利亚第四代干扰床分选机的应用实践，其分选密度小于1.50g/cm3，产品灰分可降至10%以下。干扰床分选机的成功应用给粗煤泥分选领域带来了一次技术性革命，给选煤工艺的发展注入了新鲜的血液。2 TBS的分选原理及控制系统矿浆切向给入TBS分选机的入料井，按预定的压力和流速由泵将水打入其底部的分配器，通过紊流板均匀分布到干扰床分选机底部，形成向上的扰动水流，下降的物料与上升水流相遇而形成干扰层或称沸腾床层。入料中的颗粒在分选机中做干扰沉降运动，由于颗粒之间密度的不同，使其干扰沉降速度存在差异，从而为分选提供了依据。简言之，当达到稳定状态时，入料中的那些密度低于干扰床层平均密度的颗粒将浮起，进入溢流。而那些比干扰床层平均密度大的颗粒将穿透床层进入沉物流，并通过底部的排料口排出，排料阀门由干扰床层内的密度传感器发出的信号控制。为了使分选机能有效工作，必须使槽体中干扰床层悬浮液的平均相对密度保持稳定。为此，在设备中配置了一个单回路反馈控制器，干扰床层的实际密度由电容式压差传感器测定，单回路PID控制器收到来自传感器探头420mA的电流信号，电流信号的大小与探头上方的干扰床层悬浮液的实际密度成正比。当实际分选密度高于设定值时，执行器打开底流排放阀，排出干扰床层多余的物料，反之，控制系统将阻止干扰床层物料的排放。13 TBS与其他粗煤泥分选设备的比较除TBS外，目前，常用的粗煤泥分选设备还有螺旋分选机、煤泥重介旋流器、RC（逆流分级机）等，以下将这几种设备作一简单说明，并与TBS相比，进行客观的评价。3.1 螺旋分选机螺旋分选机主要由矿浆分配器、中心柱、螺旋溜槽和产品截取器等组成。矿粒在螺旋溜槽中的分选大致经过三个阶段：第一阶段是颗粒群的分层，矿浆由分配器进入螺旋溜槽后，颗粒群在槽面上的运动过程中，重矿物沉降速度快，沉入液流下层，轻矿物则浮于液流上层，液流沿竖直方向的扰动作用强化了矿粒按密度分层；第二阶段是轻、重矿物沿横向展开，沉于下层的重矿物沿收敛的螺旋线逐渐移向内缘，浮于上层的轻矿物沿扩展螺旋线逐渐移向中间偏外区域；第三阶段是不同密度的矿粒沿各自的回转半径运动，轻、重矿物沿横向从外缘至内缘均匀排列，设在排料端部的截取器将矿物带沿横向分割成精、中、尾煤三个部分，并使其通过各自的排料管排出，从而完成分选过程。1中国矿业大学、唐山煤研所先后都进行过螺旋分选机的研究，但由于技术不很成熟，一直没有进行大规模的推广使用。随着国外选煤技术及设备的引进，螺旋分选机在我国一些动力煤选煤厂的粗煤泥分选中得以推广，已有20余台（组）先后投入运行，分选及运行效果良好。螺旋分选机的优点是：无运动部件，维修工作量小，运行费用低；占地面积小，易于布置，可用双头甚至三头螺旋提高单台设备的处理能力。缺点是：分选精度差；分选密度高（有效分选密度在1.6kg/L以上，低于该值，会影响分选效果）；产品质量易波动。3.2 煤泥重介旋流器近年来，为弥补大直径旋流器对粗煤泥分选效果变差的影响，国内选煤工作者对煤泥重介旋流器分选粗煤泥工艺进行了大量开发和应用研究。国内采用煤泥重介的方式一般有两种：一种是预先脱泥后单独设置煤泥重介分选系统，如晋阳选煤厂、介休选煤厂均采用此工艺，原煤2mm预先脱泥，20.3mm采用煤泥重介旋流器分选，一般来说，可选性会随粒度减小有所变化，将该粒级物料单独处理，符合等原则，有利于提高精煤产率。但从现场生产实践看，采用此工艺后，精煤产率的提高相当有限，反倒暴露出诸多无法克服的问题，如介耗高，煤泥重介系统密度难以控制，稳定性差等等，为解决上述问题，晋阳选煤厂不得不把脱泥筛筛孔改成0.5mm，50-0.5采用三产品重介旋流器分选，-0.5mm采用浮选，甩开了煤泥重介分选系统。另一种采用煤泥重介的方式是不单独设置煤泥重介系统，而是与不脱泥大直径重介旋流系统配合使用，入料来自块煤重介系统的分流部分，生产中需要采用超细粒的介质粉，这种磁铁矿粉在市场上很难购到，且价格昂贵。成功实例较少，主要弊端可归纳如下：（1）难以解决伴随着细粒分选时介质回收与再生难、介耗高的问题；（2）需要更多的磁选机；（3）两重介系统相互影响，系统稳定性差；（4）其运行成本和可靠性不及螺旋分选机；（5）分选密度不能精确调节。上述原因造成了煤泥重介应用状况不甚理想，推广前景受到制约。3.3 RC（逆流分级机）RC（Reflux Classifier）是由澳大利亚卢德维琪（Ludowici）MPE有限公司和澳洲Newcastle大学联合开发的一种粗煤泥分选设备，目前塔山选煤厂、柳湾选煤厂等均已应用，其分选原理及入料粒级与TBS相同，与TBS的不同之处在于RC在进料入口部分的上下方各设计有一组斜板，这些斜板增加了RC的沉降面积，可以提高了固体颗粒的沉降速度，进而在每组斜板的下方形成了两个高密度的矿浆区域，为RC创造了一个最佳的分选条件。另一个不同之处是二者外形不同，TBS截面呈圆形，RC截面呈方形，因此在相同处理能力下，二者的体积有所不同。RC及TBS的外形图见下图。RC结构较TBS复杂，体积庞大，冲洗、检修不方便，这是造成RC推广缓慢的一个主要原因。3.4 TBS与上述粗煤泥分选设备的比较与上述粗煤泥分选设备相比，TBS具有以下优点：（1）分选密度可控、可调，最低可达1.4kg/L；（2）有效分选密度范围宽，为1.41.9kg/L；（3）自动化程度高，密度设定后，无需人员定岗操作；（4）不需复杂的入料分配系统，设备结构简单，维护工作量小；（5）无需重介质和化学药剂，运营成本低。笔者曾经对采用螺旋分选机、煤泥重介旋流器、TBS的三种工艺流程进行过详细的工艺流程计算，TBS所带来的经济效益非常显著，仅精煤回收率一项就高出12个百分点，从长远的角度分析，TBS必将成为选煤厂粗煤泥分选工艺的最佳设备选择。RC（逆流分级机） TBS(干扰床分选机)4 TBS在工程中的应用在我公司参与的徐州张双楼选煤厂工程总承包投标中，我公司在国内设计院中首次独立采用脱泥有压三产品重介旋流器+TBS+浮选的联合工艺流程，由于方案具有投资费用低、 精煤回收率高、运营成本低等优点，一举击败国内众多设计公司，脱颖而出，赢得了甲方及评委们的一致认可。其工艺流程图如下：张双楼选煤厂工艺流程图TBS在此工艺流程中发挥了承上启下的作用，既有利于降低介耗，弥补大直径旋流器分选下限高的不足，又减少了浮选入料量，降低了浮选成本，继而降低了整个系统的运营成本，实现了经济效益最大化。张双楼选煤厂于2006年3月开工建设，2006年10月一次带煤运行成功，2006年11月正式投产，各项测试结果都超过了设计指标，为我公司在华东设计市场树立了一块品牌。5 小结TBS与重介旋流分选、浮选配合使用，填补了粗煤泥分选领域的一块空白，打破了沉积多年的传统选煤工艺设计，尤其是对不脱泥无压三产品重介旋流分选（含煤泥重介）的炼焦煤选煤工艺形成了很大的冲击，被誉为选煤工艺设计的一次革命，必将引领中国选煤工艺实现跨越式发展。其次，结合近年来模块化大厅式厂房布置的发展趋势，该工艺流程更具推广潜力，尤其是在炼焦煤选煤厂工艺设计中很有推广前景。参考文献：1 高丰.粗煤泥分选方法探讨J.选煤技术，2006，（3）：40作者简介：卫中宽（1979-），男，陕西省扶风县人，工程师，2003年毕业于中国矿业大学矿物加工工程专业，大学本科，现就职于中煤邯郸设计工程有限责任公司，从事选煤厂设计工作。电话者单位：中煤邯郸设计工程有限责任公司加工利用所选煤室单位地址：河北省邯郸市滏河北大街114号电话机子邮箱： .c