毕业设计（论文）-赤峰平庄煤矿1.8Mta动力煤选煤厂初步设计.doc

辽宁工程技术大学毕业设计（论文）前言煤炭是重要的能源和工业原料，我国煤炭资源丰富，资源总量5157亿吨，占一次能源的75%，位居世界第一，可采储量2040亿吨，位居世界第二。2010年煤炭产量达到32.4亿吨，煤炭消费量达到34亿吨。但煤炭是很不洁净的能源，我国富煤、贫油、少气的能源资源特点，决定了以煤为主的第一次能源生产和消费结构在未来一定时期内难以改变。这些资源如果利用不当，不仅会造成资源浪费，还会给造成环境污染，给地球生态系统带来巨大压力，因此，在煤炭洗选加工过程中要求清除原煤中的有害杂质，排除矸石，降低灰分、硫分、水分，提高回收率，回收伴生矿物，改善煤炭质量。煤炭经洗选后可显著降低灰分和硫分的含量，减少烟尘、二氧化硫等污染物的排放。煤炭洗选加工是煤炭生产和高效利用过程中不可缺少的一个重要环节，是实现煤炭清洁利用、节能减排和可持续健康发展的基础和前提。洗选动力用煤同样可以提高使用价值，充分利用煤炭资源，减少运输量，防止环境污染，增加企业收益。洗选动力用煤不仅在燃料利用上是合理的，而且在经济上也是合算的。全套图纸加扣 3012250582本设计就是针对动力煤选煤厂的一次初步设计，原始资料来源于位于赤峰的西露天选煤厂。设计任务为一座180万吨/年的现代化选煤厂，服务年限50年。工作制度330天/年，每天工作16小时，8小时检修。主要工艺为动筛排矸、重介主选，产品为动力用煤，包括:洗中块、洗小块、洗粒煤、洗粉煤。本设计主要内容对原煤资料的进行分析和综合，可选性评定，工艺流程选择，分选方案的选择，工艺流程的计算，主要设备和辅助设备的选型以及图纸的绘制等设计任务。1 厂区概况西露天矿位于平庄镇西南4 km，行政区划属于内蒙古自治区赤峰市元宝山区，地理坐标：东经1191552，北纬420348，平庄镇是元宝山区政府所在地，是一个新兴的工业城镇，有铁路叶(柏寿)赤（峰）线通过。北可至赤峰、通辽，向东可至锦州、沈阳，向南可达承德、北京。平庄站距赤峰55 km，距叶柏寿92 km，距朝阳177 km，距锦州314 km，距沈阳518 km，现有直达大连、沈阳，锦州、叶柏寿等四对旅客列车通过。另有等级公路四通八达，交通十分便利。见交通位置示意图1-1。 图1-1 平庄交通位置示意图 FIG. 1-1 PingZhuang traffic location map 2 原料煤基地2.1 煤田地质特征平庄煤田位于天山阴山纬向构造带与东北新华夏系第二沉降带的复合部位，是由北东向压性及压扭性大断裂所构成的断陷盆地，在断陷盆地中央部分，沉积了上侏罗系煤田。平庄煤田呈北东向带状断续分布，煤田走向长27 km，倾向平均宽约2 km，煤田面积约54 km2。西露天煤矿位于平庄煤田的中部，从煤层的发育趋势分析，可能是煤田中的一个独立聚煤区，南部有五家煤矿，北部有古山煤矿及六家煤矿。平庄煤田为单斜构造，走向北东（局部有变化，可能是受前期古构造的影响），倾向北西和正西，倾角1045 ，煤田内以北东向走向大断层较发育。此外有第三纪辉绿岩的侵入和玄武岩喷出，因玄武岩抗风化力较强，在煤田内形成北东向山丘。2.2 原料煤基地简况2.2.1 矿井开采情况西露天矿区呈一个南宽北窄的三角形。整个矿区包括浅部露天部分和深部井部分。露天部分地表境界：走向长3.8 km，宽1.0 km左右，面积3.84 。露天部分含煤境界：南以1700剖面为界，北至29勘探线以北7275 m，与太平地村煤矿为邻，东以l煤露头底板为界，西至“632方案”设计沟底与l煤底板交线，走向长3.52 km，倾向宽0.5 km，面积1.76。深部井含煤境界：南以1700剖面为界，北至5000剖面被露天采断位置，东以“632方案”设计境界为准，西部边界北段以F3断层为界，南段以F1断层与地方矿(五家镇联矿、上马架村煤矿、振兴联矿)为界，走向长2.4 km，倾向宽0.6 km，含煤面积1.44。全矿区：走向长3.2 km，倾向宽1.0 km，含煤面积3.2 km2。西露天矿原由沈阳煤矿设计院设计，原设计能力270万吨/年，1958年8月开工建设，1965年12月31日投产，投产时能力定为150万吨/年，1972年7月，由辽宁煤矿设计院编制西露天矿长远设计，能力确定为150万吨/年，设计服务年限：从1972年起算为56年（储量备用系数1.3）。1989年采出原煤152万吨达到矿山设计产量。2.2.2 水分、气象本区气候为中温带半干旱大陆性季风气候型，年气温变化大，冬季较长，干冷；夏季炎热，春秋两季少雨多风，多年平均降水量为386.7 mm，降水多集中在68月份，占全年降水量的67.7%，历年最大降水量为559.6 mm（1959年）；历年连续最大降水量234.8 mm（1994年7月7日1994年7月15日）；年最小降水量为219.8 mm（1988），降水量的多年变化周期约10年左右，多年平均气温为6.9，最高气温为7月份，极值为42.5 , (1955年7月23日)，最低气温为1月份，极值为31.4（1956年1月21日），多年平均蒸发量为1910.76 mm，最大为2226.20 mm，最小为1611.70 mm，多年平均相对湿度为 48.7 %，最大冻土层深度为2.01 m。3 煤质特征3.1 煤质性质西露天矿所产的煤炭，根据原精查地质报告煤质分析资料和生产中听采煤层煤样分析资料，挥发分高，发热量高，不粘结等特点，煤质牌号确定为二号褐煤(HM2)。其煤质化验成果详见各分析见表3-1、3-2、3-3、3-4、3-5。3.1.1 工业分析、元素分析、灰熔点1.精查勘探煤质成果见表3-1。2.1993年煤层煤样煤质成果见表3-2。3.商品煤煤质成果见表3-3。3.1.2 灰成分分析1980年采样分析，见表3-4。3.1.3 低温干馏见表分析基焦油产率，见表3-5。3.1.4 西露天矿煤质牌号及煤质特征a.本区煤层挥发分Vdaf39.8447.22%，平均43.25%，Y值为零，粘结性为1，可燃基发热量Qbdaf66347661卡/克，平均7088卡/克，(未做透光性试验)。煤质牌号原定为老年褐煤，新标准为二号褐煤(HM2) 。b.煤层煤质各层差异不大，在水平方向，南区南部煤层灰分低，多亮型煤，发热量高，代表聚煤盆地中较稳定深水部分。表3-1 工业分析、元素分析、灰熔点成果表Tab. 3-1 industry analysis, element analysis, ash melting point results table项目1煤21煤2煤全区Mad极值7.0118.977.5215.586.0719.326.0719.32均值13.7910.8613.0713.28Ad极值10.4625.8018.6131.6113.4937.3910.4637.39工均值16.7120.523.4419.49业Vdaf极值39.8445.4341.1645.4340.1347.2239.8447.22分均值42.9843.2943.6643.25析Qb.ad极值43586661452752344039530440396661%均值5042470946884877卡/克Qb.daf极值67207661688172586634758966347661均值7159707269817088Sd.f极值0.1374.5374.55均值1.31.511.36元Cdaf极值71.8577.5771.527.5671.5277.57素均值73.8672.5873.6分Hdaf极值3.645.373.644.403.645.37析均值4.264.14.29%Ndaf极值0.921.331.121.620.921.62均值1.171.391.2DT极值12401425灰均值1353熔ST极值12551475点均值1397FT极值13201500均值1442表3-2 煤层煤样分析成果表Tab. 3-2 coal seam coal sample analysis results table煤层工业分析元素分析水分Mad/%灰分Ad/%挥发分Vdaf/%硫分Sd.t/%发热量,Mj/kgC/%H/%O/%N/%Qb.adQQgr.d19.8315.0642.531.6424.9163.574.3618.761.215.4527.6444.680.9420.4672.374.7320.361.162-14.3660.7948.681.0610.4669.644.6522.591.01211.9547.8146.680.6414.1369.624.6623.291.13210.5236.6145.681.1717.3170.034.0922.81.02表3-3 商品煤煤炭质量情况表Tab. 3-3 coal coal quality table年度销售煤量(万吨)灰分Ad,%水分Mad,%挥发分Vdaf,%硫分Sd.t,%发热量(Mj/kg)1992152.423.9724.80431.3415.461993135.724.2524.01431.3115.531994135.521.9424.86431.3015.96合计423.623.4124.571.3215.64表3-4 灰成分分析表Tab. 3-4 ash component analysis tableSiO2,%Al2O3,%Fe2O3,%CaO,%MgO,%SO2,%60.5460.7422.5922.807.879.592.702.701.281.422.233.8760.5722.768.172.701.403.41表3-5 分析基焦油产率表Table 3-5 analysis the tar production rate1煤2-1煤2煤全区平均极值(%)1.018.241.805.361.318.611.018.61均值(%)5.763.444.885.244 煤层及煤质条件4.1 选煤厂类型及工作制度 矿井型动力煤选煤厂，年生产能力1.8Mt/a，每年工作330天，两班生产一班检修，每天选煤16 h，检修8 h，主要供发电厂和民用。4.2 煤层及煤质条件开采甲乙两层煤，按固定比例混合入选，粒度和密度组成见筛分和浮沉试验结果表，煤层系数=8/2。4.3 煤质资料计算 4.3.1 原煤筛分试验资料甲煤层筛分试验结果见表4-1，乙煤层筛分试验结果见表4-2。表4-1甲煤层筛分试验结果表Tab.4-1 size consist of raw coal for first coal bed粒度/mm产品占全样/%灰分Ag,%名称123450煤15.6215.86夹矸煤9.4041.25矸石16.5475.41小计41.5645.305025煤35.2848.152513煤13.2845.81136煤6.0644.2063煤1.0645.7430.5煤1.3741.520.50煤1.3938.3250mm合计58.4446.78总计100.0046.16去50mm矸石83.4640.37表4-2乙煤层筛分试验结果表Tab.4-2 size consist of raw coal for second coal bed粒度/mm产品占全样/%灰分Ag,%名称123450煤13.5411.35夹矸煤3.2641.15矸石8.8088.28小计25.6041.595025煤57.9643.512513煤7.2536.68136煤4.6241.0463煤0.7431.9830.5煤2.1535.200.50煤1.6843.7450mm合计74.4042.34总计100.0042.15去50mm矸石91.2037.704.3.2 原煤破碎试验资料甲煤层破碎级筛分试验结果见表4-3，乙煤层破碎级筛分试验结果见表4-4。表4-3 甲煤层破碎级筛分试验结果表Tab.4-3 size consist of raw coal for first coal bed粒级/mm产物占全样/%Ad/%50-25煤60.3746.6725-13煤22.7244.33136煤10.3742.7263煤1.8144.263-0.5煤2.3440.040.5-0煤2.3836.8450-0合计100.0045.30表4-4 乙煤层破碎级筛分试验结果表Tab.4-4 size consist of raw coal for second coal bed粒级/mm产物占全样/%Ad/%50-25煤77.9042.7625-13煤9.7435.93136煤6.2140.2963煤0.9931.233-0.5煤2.8934.450.5-0煤2.2642.9950-0合计100.0041.594.3.3 原煤自然级浮沉试验资料甲煤层自然级筛分浮沉试验结果见表4-5，乙煤层自然级筛分浮沉试验结果见表4-6。表4-5 甲煤层自然级筛分浮沉试验报告表Tab.4-5 float-sink test of first coal bed密度级别5025 mm2513 mm136 mm产率(35.28 %)灰分产率 (13.28%)灰分产率 (6.06%)灰分本级全样48.15%本级全样45.81%本级全样44.20%-1.549.4817.4420.1852.446.8820.1554.263.2520.911.0638.292.210.2939.192.340.142.180.7744.661.520.2044.121.840.1144.310.7152.861.300.1752.681.840.1152.520.6461.831.370.1860.461.340.0858.801.92.041.5014.6380.1541.165.4080.5638.402.3079.23+2.00.000.000.000.000.000.000.000.000.00小计100.0035.2547.56100.0013.1246.77100.005.9945.23煤泥0.090.0365.261.200.16765.16总计100.0035.2847.58100.0013.2846.84100.006.0645.46 续表4-5密度级别63 mm30.5 mm0.550mm产率(1.06%)灰分产率(1.37%)灰分产率(57.05%)灰分(46.99%)本级全样45.74%本级全样41.52%本级本层全样占入选全样%-1.556.440.5720.8562.790.8120.7451.0928.9523.1620.270.0340.645.430.0750.112.811.591.2739.000.000.000.000.000.001.911.080.8644.570.0355.470.000.000.001.801.020.8252.800.000.000.000.000.001.590.900.7261.291.92.037.620.3880.5531.780.4180.5540.8023.1218.5080.17+2.00.000.000.000.000.000.000.000.000.000.00小计100.001.0145.38100.001.2941.34100.0056.6645.3346.95煤泥4.720.0552.155.840.0858.150.680.390.3156.72总计100.001.0645.70100.001.3742.32100.0057.0545.6447.02表4-6乙煤层自然级筛分浮沉试验报告表Tab.4-6 float-sink test of second coal bed密度级别5025 mm2513 mm136 mm产率(57.96%)灰分产率(7.25%)灰分产率 (4.62%)灰分本级全样43.51%本级全样36.68%本级全样41.04%-1.548.5328.1211.6361.724.4512.8855.602.5314.262.4138.415.410.3937.623.520.1637.981.8445.783.190.2345.693.080.1446.8001.1654.252.080.1552.745.930.2754.201.4559.571.800.1359.772.420.1159.271.92.01.660.9668.122.500.1867.123.300.1566.58237.9722.0082.2423.301.6884.8226.151.1984.62小计100.0057.9443.63100.007.2135.06100.004.5539.68煤泥0.030.0242.380.550.0449.801.520.0758.53总计100.0057.9643.63100.007.2535.14100.004.6239.97 续表4-6密度级别63 mm30.5 mm0.550mm产率 (0.74%)灰分产率(2.15%)灰分产率(72.72%)灰分(42.31%)本级全样45.74%本级全样41.52%本级本层全样占入选全样%-1.556.440.5720.8562.790.8120.7451.0928.9523.1620.270.0340.645.430.0750.112.811.591.2739.000.000.000.000.000.001.911.080.8644.570.0355.470.000.000.001.801.020.8252.800.000.000.000.000.001.590.900.7261.291.92.037.620.3880.5531.780.4180.5540.8023.1218.5080.17+2.00.000.000.000.000.000.000.000.000.000.00小计100.001.0145.38100.001.2941.34100.0056.6645.3346.95煤泥4.720.0552.155.840.0858.150.680.390.3156.72总计100.001.0645.70100.001.3742.32100.0057.0545.6447.024.3.4 原煤破碎级浮沉试验资料甲煤层破碎级筛分浮沉试验结果见表4-7，乙煤层破碎级筛分浮沉试验结果见表4-8。表4-7 甲煤层破碎级筛分浮沉试验报告表 Tab.4-7 float-sink test of first coal bed密度级别5025 mm2513 mm136 mm产率(%)灰分产率 (%)灰分产率(%)灰分本级全样(%)本级全样(%)本级全样(%)-1.548.5612.1420.1849.594.6220.1550.752.1220.950.7438.292.090.1992.140.5444.661.440.1344.121.720.0744.380.4952.861.230.1152.681.720.0752.580.4561.831.300.1260.461.250.0558.801.92.040.7410.1980.1538.923.6380.5635.911.5079.2321.850.4684.025.440.5182.086.470.2783.02小计100.0025.0148.24100.009.3248.67100.004.1747.67煤泥0.320.0842.841.200.1455.16总计100.0025.0948.23100.009.4448.71100.004.3147.93 续表4-7密度级别63 mm30.5 mm0.550mm产率(%)灰分产率(%)灰分产率(%)灰分(%)本级全样%本级全样41.52%本级本层全样占入选全样%-1.556.270.3920.8558.340.5220.7449.3619.7915.8320.260.0240.645.040.0450.112.691.080.8638.900.000.000.000.000.001.850.740.5944.560.0255.470.000.000.001.720.690.5552.800.000.000.000.000.001.550.620.5061.321.92.037.510.2680.5529.530.2680.5539.5115.8412.6780.17+2.00.300.000.007.090.0685.423.241.301.0483.12小计100.000.7044.28100.000.8943.66100.0040.0932.0848.11煤泥4.720.0552.125.840.0870.3852.47总计100.000.7544.59100.000.9744.67100.0040.5732.4648.15表4-8 乙煤层破碎级筛分浮沉试验报告表Tab.4-8 float-sink test of second coal bed密度级别5025 mm2513 mm136 mm产率(%)灰分产率 (%)灰分产率(%)灰分本级全样(%)本级全样(%)本级全样(%)-1.549.669.8511.6361.061.4812.8855.660.8514.260.8438.415.350.1337.623.520.0537.950.6445.783.160.0845.693.080.0546.8050.4154.252.060.0552.745.940.0954.260.5159.571.780.0459.772.420.0459.271.92.01.700.3468.122.470.0667.123.300.0566.58236.537.2482.2424.120.5984.8226.070.4084.62小计100.0019.8342.73100.002.4335.59100.001.5239.63煤泥0.550.1148.382.410.0649.804.400.0754.53总计100.0019.9442.76100.002.4935.93100.001.5940.29 续表4-8密度级别63 mm30.5 mm0.550mm产率(%)灰分产率(%)灰分产率(%)灰分(%)本级全样(%)本级全样(%)本级本层全样占入选全样%-1.563.800.1511.1176.690.4712.6151.9712.802.5611.970.0138.3912.410.0853.684.511.110.2239.4070.0145.870.000.000.003.170.780.1645.860.010.000.000.000.002.270.560.10.000.000.000.000.000.002.400.590.1259.561.92.04.160.0166.670.000.000.001.870.460.0967.79+2.022.330.0581.2610.900.0783.6533.908.351.6782.54小计100.000.2430.35100.000.6129.73100.0024.634.9341.39煤泥4.000.0152.4317.570.1356.611.520.380.0852.66总计100.000.2531.23100.000.7434.45100.0025.025.0141.565 煤质资料综合与分析5.1 筛分资料综合与分析5.1.1 筛分试验资料审查、综合与灰分校正综合入厂原煤两层煤的原始煤质资料可得原煤筛分试验分析表，综合过程如下，综合结果用表格示出，见表5-1。（1） 对于自然级来说，确定各层煤在入厂（选）原煤中所占的百分数表5-1中， （2） 将各层煤占本层煤的粒度级别分别换算成占入厂（选）原煤的百分数 (5-1)入选的各煤层中某一粒级换算成占入选原煤的百分数，%某煤层占入选原煤的百分数，%各层煤某一粒级占本层的百分数，%如表2-1中第4栏和第7栏。 （3） 将占全样各个数值按等粒级相加，即得原煤各粒级的含量。 如表5-1中， (5-2)（4） 综合后各粒度级的灰分用加权平均法计算，例如，表中第11栏各行为 (5-3)表5-1两层原煤筛分试验综合表Tab.5-1 table of analysis of the synthesis coal sieve test粒级（mm）产物名称甲层（K（1）80%）乙层（K（2）20%）综合（K100%）本层/%全样/%Ad/%本层/%全样/%Ad/%本级/%全样/%Ad/%123456789101150煤15.6212.5015.8613.542.7111.3515.2015.2015.06夹矸煤9.407.5241.253.260.65741.24矸 石16.5413.2375.418.801.7688.2814.9914.9976.92小 计41.5633.2545.3025.605.1241.5938.3738.3744.815025煤35.2828.2248.1557.9611.5943.5139.8239.8246.802513煤13.2810.6245.817.251.4536.6812.0712.0744.71136.0煤6.064.8544.204.620.9241.045.775.7743.696.03.0煤1.060.8545.740.740.1531.981.001.0043.703.00.5煤1.371.1041.522.150.4335.201.531.5339.740.50.0煤1.391.1138.321.680.3443.741.451.4539.58500合计58.4446.7546.7874.4014.8842.3461.6361.6345.71毛煤总计100.0080.0046.16100.0020.0042.15100.00100.0045.365.1.2 筛分资料分析初步分析两层煤筛分试验综合表5-1可以得出，原煤中+50 mm粒级含矸石量为14.99%5.00 %，+50 mm粒级煤的综合灰分为44.81%。如果采取将+50 mm原煤破碎后进行混合入选的方法，可能会加大破碎过程的不必要处理量，并且由于矸石具有较高的硬度，会对破碎设备和分选设备造成较大的磨损。所以，在此次设计中设计2种选煤方案进行对比。方案一：+50mm破碎后混合入选方案二：采用预先排矸，即先用筛孔尺寸为50 mm标准筛筛选原煤，+50mm粒级预先排除矸石，经动筛排矸后的精煤破碎后与原煤中-50 mm的煤综合进入洗选阶段。5.2 原煤+50mm破碎后混合入选5.2.1 筛分资料综合与灰分校正（1）对于破碎级来说，从表5-1中可以确定破碎级各煤层在入厂原煤中所占的百分数，。然后将破碎级资料用同样的方法换算成占入选原煤的百分数进行综合。甲、乙两层原煤50mm破碎级筛分试验结果综合表见表5-2。（2）灰分校正：筛分资料的灰分校正是以实验前煤样的总灰分，来校正筛分后的各粒级灰分。即，将表5-2中Ad栏的每一粒级的灰分加上-0.02即得校正后各粒级的灰分，同理可得表5-3中各粒级的校正后灰分。将A层和B层两层原煤+50 mm破碎级的筛分试验结果进行综合即可得到表5-3，其中的校正灰分仍以未破碎前的大于50 mm粒级的灰分为校正灰分，甲、乙两层原煤50mm破碎级筛分试验灰分校正结果综合表见表5-2。表5-2甲、乙两层原煤50mm破碎级筛分试验结果综合表Tab. 5- 2 A two-tier level of coal crushing comprehensive test results粒级/mm甲层（KA33.25%）乙层（KB5.12%）综合（K38.37%）本层/%本级/%全样/%Ad/%本级/%全样/%Ad/%本级/%全样/%Ad/%校正123456789101112502525.0960.3720.0746.6777.903.9942.7662.7124.06 46.0246.0225139.4422.727.5644.339.740.5035.9320.998.05 43.8143.81136.04.3110.373.4542.726.210.3240.299.813.77 42.5142.516.03.00.751.810.6044.260.990.0531.231.700.65 43.2543.253.00.50.972.340.7840.042.890.1534.452.420.93 39.150.992.380.7936.842.260.1242.992.360.91 37.6237.62500合计41.56100.0033.2545.30100.005.1241.59100.0038.37 44.8144.81表5-3两层原煤破碎级与自然级筛分试验结果综合表Tab. 5-3 A two-tier level of coal crushing and screening natural-scale comprehensive test results粒级/mm自然级破碎级综合本层/%全样/%Ad/%本层/%全样/%Ad/%本级/%全样/%Ad/%灰分1234567891011502564.6039.8246.8062.7124.06 46.02 63.88 63.88 46.51500.5mm灰分为45.52%251319.5912.0744.7120.998.05 43.81 20.13 20.13 44.35136.09.375.7743.699.813.77 42.51 9.54 9.54 43.236.03.01.621.0043.701.700.65 43.25 1.65 1.65 43.523.00.52.481.5339.742.420.93 39.15 2.45 2.45 39.520.50.02.351.4539.582.360.91 37.62 2.35 2.35 38.83500合计100.0061.6345.71100.0038.37 44.81 100.00 100.00 45.365.2.2 累计粒度特性曲线绘制与分析（1） 通过对两层煤原煤筛分试验综合表资料分析，从表5-1和图5-1中可以看出：A） 大块可见矸的含量14.99%，根据选煤厂工艺设计与管理P42表3-5可知，该矿煤含矸量为高矸，所以应该考虑机械选矸方法。B） 原煤50 mm煤的含量为15.20%，灰分为15.06%，含量较大，灰分大于10%，故入选粒度上线不宜太高。C） 原煤主-50 mm粒级，占原煤总样的61.63%，该层煤-50mm粒级的含量超过全样的50%，且50-25 mm粒级的含量较多，占39.82%；说明该煤较硬。D） 各粒级灰分随着粒度减小变化不大，煤质较均匀。（2） 从总体曲