毕业设计（论文）-120万吨的矿井型选煤厂设计.doc

河南理工大学 2009 届本科毕业设计 I 摘 要 泉店选煤厂隶属于河南神火煤电股份有限公司，属矿井型炼焦煤选煤厂， 厂址位于河南省许昌市泉店矿井工业广场内。本设计所用的资料为泉店矿选煤 厂提供，设计日处理量为 120 万吨的选煤厂。 根据入选原煤的煤质特征、选后产品用途和质量要求，确定如下选煤方法： 准备至 50mm 以下原煤采用脱泥无压三产品重介旋流器+旋流静态微泡浮选联合 工艺。 原煤首先经 50mm 分级，+50mm 块煤人工拣矸后破碎至-50mm。50-0mm 入选 原煤预先 0.75mm 脱泥，脱出煤泥再回收+0.35mm 粗煤泥与+0.75mm 原煤一起给 入无压三产品重介旋流器分选，选后产品经脱介、脱水出精煤、中煤、矸石三 种产品。稀介质直接磁选，精煤、中矸磁选尾矿分别回收，粗煤泥按煤质分别 掺入相应选后产品，细粒煤泥采用旋流静态微泡浮选工艺处理，浮选精矿采用 加压过滤机回收掺入重介精煤中。尾煤采用浓缩+压滤回收煤泥，浓缩机的溢 流与压滤液作为循环水重复使用。 关键词：关键词：选煤；无压给料三产品重介质旋流器；浮选 河南理工大学 2009 届本科毕业设计 II Abstract Stephen stores Shenhuo coal preparation plant is part of Henan, Inc., a mine-type coking coal preparation plant, the site is located in Xuchang City, Henan Province Coal Mine Industrial Stephen Plaza shop.Used in the design of information provided by Stephen Coal Preparation Plant shops, design on the capacity to handle 1.2 million tons of coal preparation plant. According to selected characteristics of coal of coal, after the election and the quality requirements of product use to determine the coal preparation methods are as follows: preparation of raw coal to 50mm using the following pressureless Desliming three-product medium cyclone + cyclone static joint microbubble flotation process. 50mm classification of coal by the first, +50 mm lump coal crusher manual sor- ting to post-rock-50mm. 50-0mm pre-selected coal Desliming 0.75mm, slime extru- sion recycling +0.35 mm and +0.75 mm coarse coal slime with no pressure to three products to re-medium cyclone separation, after the election from products referred to, dehydration the coal, in coal, gangue three products. Dilute magnetic media dire- ctly, coal, tailings, respectively, in the recovery of magnetic rock, crude coal slime by mixing, respectively, after the election, the corresponding products, the use of fi- negrained coal swirl static microbubble flotation process, flotation essence Mine pre- ssurized filter coal dense medium recovery of incorporation. The end of the use of concentrated coal slime + Pressure recovery, thickener overflow and filtrate pressure as the repeated use of recycled water. KeywordsKeywords : : Coal preparation , The non-pressurized feeding three-product medium cyclone ， Flotatio 河南理工大学 2009 届本科毕业设计 I 目 录 摘 要.I ABSTRACT.II 第一章 概述.1 1.1 设计任务及要求.1 1.2 厂区概况.2 1.3 原料煤基地概况.4 1.4 煤的可选性.7 第 二 章 选 煤 工 艺.16 2.1 原煤可选性及工艺流程.16 2.2 准备作业的计算.21 2.3 分选作业的计算.22 2.4 选后产品和煤泥水处理作业的计算.25 2.5 水量及介质流程的计算.29 第三章 设备选型.62 3.1 设备选型与计算的任务及原则.62 3.2 选煤厂各环节不均衡系数.62 3.3 预先筛分设备选型.63 3.4 破碎设备的选型.63 3.5 原煤脱泥设备的选型.63 3.6 重介旋流器设备的选型.64 3.7 精煤脱介筛设备的选型.64 3.8 中煤脱介筛设备的选型.64 3.9 矸石脱介筛设备的选型.65 河南理工大学 2009 届本科毕业设计 II 3.10 精煤磁选设备的选型.65 3.11 中矸磁选设备的选型.66 3.12 精煤离心脱水机.66 3.13 中煤离心脱水机.66 3.14 粗精煤离心脱水机.66 3.15 粗精煤高频筛.67 3.16 浮选设备选型.67 3.17 加压过滤机.67 3.18 浮选尾煤浓缩设备选型.67 3.19 浮选尾煤脱水设备选型.68 第四章 总平面布置及各车间工艺布置.71 4.1 地面工艺总布置.71 4.2 原煤准备车间.71 4.3 原煤仓.72 4.4 主厂房.72 4.5 产品仓及转载点.73 4.6 储煤场和斗轮取料机.74 4.7 预留储煤场.74 4.8 矸石仓.74 4.9 浓缩车间.75 4.10 压滤车间.75 第五章 给水排水.76 5.1 给水水源.76 5.2 用水量和水压.76 5.3 给水系统.80 5.4 排水系统.81 第六章 采暖、通风、除尘及供热.83 河南理工大学 2009 届本科毕业设计 III 6.1 概述.83 6.2 采暖.83 6.3 通风除尘.84 6.4 供热管网.84 第七章 电气.85 7.1 供配电.85 7.2 工艺系统设备的控制.87 7.3 检测、计量及保护装置.90 第八章 生产辅助设施.92 8.1 介质库.92 8.2 空压机房.92 8.3 浮选药剂库.92 8.4 化验室及集控楼.93 8.5 生产、消防水池.93 8.6 地磅房及推土机房.93 第九章 建筑物与构建物.94 9.1 概述.94 9.2 设计资料.94 9.3 建筑材料及构配件.96 9.4 建筑施工.96 9.5 建筑物和构筑物设计.96 结 语.98 致 谢.99 参考文献.100 河南理工大学 2009 届本科毕业设计 1 第一章 概述 1.1 设计任务及要求 1.1.1 设计任务 此次设计是河南神火集团下属泉店矿井原煤综合资料，设计一座年入洗能 力为 120 万吨的矿井型选煤厂。按照一般矿井型选煤厂的工作制度要求，定为 每年工作 300 天，每天工作 14 小时，每天两班生产，一班检修。 1.1.2 设计目的 设计的目的是通过模拟实际的工程设计实践活动，将在四年内所学基础和 专业知识系统地应用于工程设计实践，从而使对所学知识得到系统的掌握、应 用所学知识分析和解决实际问题的能力得到大幅度提高、实际动手能力得到扎 实的强化训练。通过工程设计的实际训练，工程素质和工程设计能力将大大提 高，对工程项目完成的全过程有了初步了解。毕业设计为成为真正的工程师奠 定良好基础。 1.1.3 设计要求 要求的精煤灰分10%；设计应包含的文件为设计说明书、总平面布置图 一张、数质量流程图一张、设备联系图一张和主厂房布置图等。 河南理工大学 2009 届本科毕业设计 2 1.2 厂区概况 1.2.1 厂区位置 泉店选煤厂隶属于河南神火煤电股份有限公司，属矿井型炼焦煤选煤厂， 厂址位于河南省许昌市泉店矿井工业广场内。泉店矿井位于禹州矿区东部的禹 州市和许昌县之间，大部分属许昌县管辖，西北隅在禹州市境内，西距禹州市 21km，东距许昌市 16km。 许昌禹州地区煤炭资源丰富，选煤厂极少，铁路、公路交通十分便利，选 煤厂发展前景很好。 1.2.2 自然地理概况 （1）地形地貌：泉店矿区位于禹州煤田东南的山前微倾斜平原区，为第 四系全掩盖区，地形平坦，地面标高+105+125m，地势北部稍高，南部稍低， 冲沟较发育，深度一般不大于 10m。 （2）地表水：本区属于淮河水系，较大的颍河在本区西缘流过，河谷宽 约 30050m，河曲十分发育，历年最大流量 1720m3/s，年平均经流量 1.776 亿 m3，最高水位标高+105.15m（1955 年 8 月 20 日），最低水位标高 +102.12m（1953 年 6 月 4 日），1929 年 8 月 12 日曾发生一次洪泛。区内东北 部仅有一条季节性小河流。 （3）气象：本区属大陆性半干旱气候，最高气温 42.9，最低气温- 13.9，年平均气温 14.4。年蒸发量大于降水量，年平均降水量 644.6mm， 雨季多集中在 69 月份，降水量约 457mm，占全年降水量的 69%，最大连续降 水量 310.6mm（1967 年 7 月 10 日13 日）。最大风速 19m/s，多为东南风，最 大冻土深度 18cm。 （4）地震：根据我国主要城镇抗震设防烈度、设计基本地震加速度和 设计地震分组查得，许昌县地区抗震设防烈度 7 度，设计基本地震加速度 0.10g，设计地震分组为第一组。 河南理工大学 2009 届本科毕业设计 3 1.2.3 厂区设施 厂址位于河南省禹州市和许昌县之间的泉店矿井工业广场内，选煤厂主要 建筑物位于矿井工业广场的西部及北部。生产、生活、消防用水水源来自矿井 日用、消防水池。生活用水和室外消防用水就近接自矿井生活、消防供水系统， 其水量和水压由矿井供给。电源引自矿井 110kV 变电所。 地面辅助生产设施：机修、化验、材料库、油脂库、锅炉房等均依托 矿井。 1.2.4 厂型、厂址及工作制度 （1）厂型 泉店选煤厂属矿井型炼焦煤选煤厂，选煤厂设计处理原煤能力 1.2Mt/a。 （2）厂址选择 厂址位于河南省禹州市和许昌县直接按的泉店矿井工业广场内，选煤厂主 要建筑物位于矿井工业广场的西部及北部。后期考虑部分新增购地。 （3） 选煤厂工作制度 选煤厂工作制度为：年工作 300d，每天工作 14h，两班生产，一班检修。 （4）生产能力 选煤厂年处理原煤能力 1.2Mt/a，日生产能力 1200000/300=4000t，小时 处理量为 4000/14=285.72t。 （5）服务年限 选煤厂服务年限同矿井服务年限相同，服务年限约 51a。 1.3 原料煤基地概况 泉店矿井属于禹州煤田。禹州煤田东西长约 40km，南北宽约 40km，含煤 面积约 1000km2。区内共有资源量 5871.73Mt，其中地质储量 2715.33Mt，预测 资源量 3156.40Mt。该地区 2006 年原煤产量达 10.5Mt，选煤厂只有 1.3Mt，具 有丰富的煤源。 河南理工大学 2009 届本科毕业设计 4 泉店井田是禹州煤田梁北详查区的一部分，井田西以前石固断层（F82） 为界，东以 DF07 断层为界，北起二 1 煤层露头，南到南关断层（F3）和二 1 煤层-1000m 底板等高线。井田东西走向长约 7.0km，南北倾向宽约 1.83.0km，面积约 16.60km2。 1.3.1 煤层特征 本区含煤地层为石炭系上统太原组、二叠系下统山西组和下石盒子组及上 统上石盒子组（区内进残存其底部），含煤地层总厚 540.0m（太原组底至上石 盒子组下部），划分七个含煤段，含煤 39 层。山西组和下石盒子组为主要含 煤地层，山西组下部的二1煤层为全区主要可采煤层、中下部的二3煤层为局 部可采煤层，下石盒子组四煤段中部的四6煤层大部分可采，其余煤层不可采 或者偶尔可采，含煤系数 2.80%。可采煤层总厚度 8.29m，可采煤系数为 1.54%。 1.3.2 矿井概况 泉店矿井井田煤层赋存标高在-300-1000m 之间，开采水平-550m，矿井 采用三个立井开拓方式。 二1煤层采用综采放顶煤开采，一次采全高，局部边角地带，不适宜综采 的采用炮采放顶煤开采；二3、四6煤层采用炮采，一次采全高。主井多绳箕 斗提升，副井双层四车多绳罐笼（宽、窄各一个）提升。 矿井设计生产能力 1.2Mt/a。 矿井工作日 300d，每天三班作业，每天净提升时间 14h。 矿井服务年限根据计算的可采储量（8515.53 万 t）和推荐的矿井生产能 力（1.2Mt/a），考虑 1.4 的储量备用系数，矿井服务年限约 51a，选煤厂服务 年限同矿井服务年限相同。 河南理工大学 2009 届本科毕业设计 5 1.3.3 煤质特征 （1）煤的物理性质 本矿区主采二1煤层，局部开采二3煤层。二1、二3煤层均为黑色、灰黑 色，条痕黑、条痕灰黑色，质地松软，以粉粒状为主，次为粉状、鳞片状。二 1煤视密度平均为 1.42t/m3，真密度平均为 1.47t/m3；二3煤视密度平均为 1.43 t/m3，真密度平均为 1.49 t/m3。 煤岩特征：本区二1、二3煤原生结构遭到破坏，具挤压、揉搓现象，构 造镜面发育，形成粉粒状、粉状、鳞片状的构造煤，宏观煤岩成分均已造成破 坏，宏观煤岩特征无法观察和描述。 （2） 煤的化学性质 1）灰分 各开采煤层原煤干燥基灰分（Ad）为：二1煤 7.1433.21%，平均 14.3%；属低中灰煤。二3煤 4.7528.69%，平均 15.03%；属低中灰煤。 2）硫分 各开采煤层原煤干燥基全硫分（St，d）为：二1煤 0.310.96%，平均 0.48%；属特低硫、低硫煤。二3煤 0.340.52%，平均 0.42%；属特低硫煤。 二1、二3煤以无机硫为主，次为有机硫，分别占 43.75%和 35.71%，无机 硫中主要是硫化铁硫，硫酸盐硫含量甚微。 3）水分 各开采煤层原煤空气干燥基水分（Mad）为：二1煤 0.331.55%，平均 0.81%。二3煤 0.481.02%，平均 0.82%。 4）挥发份 原煤干燥无灰基挥发份（Vdaf）为：二1煤 16.7422.65%，平均 18.9%。 二3煤 15.9122.31%，平均 19.55%。属低挥发份原煤。 5）煤的粘结性 二1、二3煤都属于中等、强粘结煤。 6）发热量 二1煤原煤干燥基低位发热量（Qnet，v，d）为：22.2831.55MJ/kg，平 均 28.48MJ/kg。二3煤原煤干燥基低位发热量（Qnet，v，d）为： 河南理工大学 2009 届本科毕业设计 6 24.2831.03MJ/kg，平均 28.0MJ/kg。属高热值煤。 7）元素组成 各开采煤层原煤干燥无灰基炭(Cdaf) 的含量为：二1煤 87.5391.69%， 平均 90.17%。二3煤 87.7691.32%，平均 90.08%。 各开采煤层原煤干燥无灰基氢（Hdaf）的含量为：二1煤 4.435.2%，平 均 4.62%。二3煤 4.444.88%，平均 4.65%。 各开采煤层原煤干燥无灰基氮（Ndaf）的含量为：二1煤 1.584.86%，平 均 1.66%。二3煤 1.341.65%，平均 1.5%。 各开采煤层原煤干燥无灰基氧和硫（O+S）daf）的含量为：二1煤 2.25.63%，平均 3.48%。二3煤 2.65.96%，平均 3.77%。 8)有害元素 二1煤层磷（P）含量 0.0040.099%，平均 0.031%，属低磷分煤。砷含量 平均为 2mg/kg，属一级砷煤。氯含量平均为 72mg/kg，属特低氯煤。其他有害 元素氟、铬、硒、汞、铅含量相对较低。 综上所述矿井原煤属低中灰、低水分、特低硫低硫煤、低挥发份、特低 磷、高热值、中等强粘结煤。 （3） 工艺性能 1）可磨型 根据可磨性指数测定结果，二1煤、二3煤属极易磨煤。 2）煤灰成分与煤灰熔融性 各煤层煤灰中以 SiO2和 Al2O3为主，两者合计二1煤占 71.9%，二3煤占 81.22%；次为 CaO、Fe2O3、SO3，合计二1煤占 19.46%，二3煤占 9.23%；其余 灰成分有 TiO2、MgO、K2O、Na2O,含量在 2.7%0.24%之间。二1煤灰熔融性 （ST）大于 1391，二3煤灰熔融性（ST）大于 1384，均属于较高软化温度 灰。 （4） 煤类 依据中国煤炭分类国家标准GB575186，以原煤干燥无灰基挥发份 （Vdaf）、粘结指数（GR,I）、胶质层最大厚度（Y）为主要指标，确定二1煤 以瘦煤为主，次为焦煤；二3煤为焦煤和瘦煤。 河南理工大学 2009 届本科毕业设计 7 1.41.4 煤的可选性煤的可选性 1.4.1 原煤资料的整理与分析 入选原煤工业分析检验报告见表 1-1； 表 1-1 入选原煤工业分析检验报告表 检测项目检测结果 名称符号 计量单位 原煤浮煤 全水分Mt%13.00 / 水分Mad%0.34 0.73 灰分Ad%25.44 6.05 挥发分Vaf%19.59 16.76 焦渣特征CRC 5.00 5.00 固定炭FCd%59.95 78.21 MJ/kg26.10 34.05 收到基高位发热量Qgr，v，d cal/g62428142 MJ/kg25.40 / 收到基低位发热量Qnet，v，d cal/g6073/ 全硫St，d%0.60 0.38 硫酸盐硫Ss，d%0.00 0 硫化铁硫Sp，d %0.46 0.08 有机硫So，d %0.14 0.30 氢 Hd%3.43 / 粘结指数 G/66 最终收缩度 Xmm/29.50 胶质层厚度 Ymm/9.50 河南理工大学 2009 届本科毕业设计 8 曲线线状 / 平滑下降 融合情况 / 完全熔合 浮煤回收率 %/26 浮煤比重液密度 kg/L/1.40 142 煤质实验特征 原煤筛分实验结果见表 12。 表1-2 原煤筛分实验报告表 产率质量 粒级（mm） 重量（kg）占全样（%） 水分 Mad（%） 灰分 Ad（%） 505686.69 1.0281.73 50-256287.39 0.8850.14 25-134094.81 0.7739.15 13-688910.47 0.7835.62 6-34064.78 0.6323.33 3-0.5184021.66 0.6316.15 0.5-0375544.20 0.6614.06 合计8495100.00 0.7225.61 产率质量 粒级（mm） 重量（kg） 占本级 （%） 占全样 （%） 水分 Mad（%） 灰分 Ad（%） 0.500-0.25051.6225.9911.4871.2513.86 0.250-0.12532.6416.437.2631.1613.66 0.125-0.07549.7725.0611.0751.3513.94 河南理工大学 2009 届本科毕业设计 9 0.075-0.04524.2512.215.3961.2413.47 0.045 40.3520.318.9791.3415.91 合计198.63100.00 44.200 14.34 由于原煤破碎级含大于 50mm 以上的筛分资料，氮入选原煤粒度范围 500mm，而试验报告之中无+50mm 破碎级筛分资料，假定破碎后各粒级粒度组 成与原煤自然级粒度组成相同，差值法校正，校正后筛分组成见表 1-3、1-4。 表 1-3 500mm 自然级+破碎级粒度组成综合表（校正后） 粒度（mm）产率（%）Ad（%）Ad（%）校正后 50-257.9254.16 53.99 25-135.1543.17 43.00 13-611.2239.64 39.47 6-35.1227.35 27.18 3-0.523.2120.17 20.00 0.5-047.3718.08 17.91 合计100.00 25.60 25.44 河南理工大学 2009 届本科毕业设计 10 表 1-4 0.50mm 自然级+破碎级粒度组成综合表（校正后） 产率（%） 粒度（mm） R %Y % Ad（%）校正 Ad（%） 0.500-0.25025.99 12.31 17.61 17.43 0.250-0.12516.43 7.78 17.41 17.23 0.125-0.07525.06 11.87 17.69 17.51 0.075-0.04512.21 5.78 18.22 18.04 0.045-020.31 9.62 19.66 19.48 合计 100.00 47.37 18.08 17.91 浮沉试验报告汇总表见表 1-5 根据浮沉试验报告汇总表及校正后筛分资料各粒级产率及灰分，把+50mm 粒级浮沉按筛分比例分到-50mm 以下各粒级中，各粒级灰分保持不变，然后利 用出量调整法校正各粒级产率，对浮沉资料进行校正。500.5mm 入选原煤密 度组成综合表（调整后）见表 1-6； 河南理工大学 2009 届本科毕业设计 11 表 1-5 浮沉试验报告表 +50mm50-25mm25-13mm13-6mm r %Ad %r %Ad %r %Ad %r %Ad % 6.690 81.730 7.390 50.140 9.102 29.060 14.084 35.340 密度级 R %Y %Ad %R %Y %Ad %R %Y %Ad %R %Y %Ad % 1.30 0.93 0.060 3.89 4.77 0.284 3.58 7.97 0.211 3.75 12.67 0.826 4.19 1.30-1.402.87 0.187 7.54 29.23 1.739 6.44 22.45 0.594 7.36 25.95 1.692 8.36 1.40-1.501.05 0.068 15.00 1.92 0.114 16.54 2.81 0.074 16.70 3.62 0.236 16.00 1.50-1.600.18 0.012 22.54 0.60 0.036 26.33 1.62 0.043 24.85 2.00 0.130 23.60 1.60-1.700.07 0.005 31.13 0.55 0.033 33.32 0.87 0.023 31.30 1.51 0.098 28.91 1.70-1.800.07 0.005 38.03 0.31 0.018 39.99 0.85 0.022 37.25 1.25 0.082 34.10 1.80-2.00.15 0.010 47.10 0.53 0.032 48.24 1.31 0.035 45.15 2.30 0.150 43.66 2.0 94.68 6.159 86.47 62.09 3.694 86.82 62.12 1.644 86.20 50.70 3.307 83.69 合计 100.00 6.505 82.44 100.00 5.950 57.00 100.00 2.646 57.55 100.00 6.522 48.05 煤泥 2.76 0.185