毕业设计（论文）-赤峰平庄煤矿5.0Mta动力煤选煤厂初步设计.doc

目 录 前 言.1 1.厂区概况.2 1.1 地理、行政区域及交通.2 1.1.1 地理位置及行政区域.2 1.1.2 交通情况.2 1.2 自然地理情况.3 1.2.1 地形、地貌.3 1.2.2 水文、气象.3 1.3 电源.3 2 原料煤状况.4 2.1 井田自然概况.4 2.2 矿井情况.4 2.3 煤层及可采煤层.4 2.4 煤的物理性质.5 3 煤质资料分析及可选性评定.7 3.1 煤样工业分析指标及筛分浮沉资料.7 3.2 煤样筛分资料整理分析与综合.7 3.2.1 原煤筛分试验资料审查与校正.7 3.2.2 筛分资料综合和结果分析.8 3.3 原煤中+50mm 破碎后混合入选.10 3.3.1 筛分资料综合与灰分校正.10 3.3.2 累计粒度特性曲线绘制与分析.11 3.3.3 筛分浮沉资料综合与灰分校正.12 3.4 动筛跳台排矸后混合入选.19 3.4.1 原煤中+50mm 浮沉资料整理与综合.19 3.4.2 动筛跳汰分选指标计算.20 3.4.3 排矸后筛分与浮沉资料综合.22 4 原煤可选性评定与产品结构.25 4.1 可选性曲线评定.25 4.1.1 原煤中+50mm 粒级破碎后混合入选可选性曲线评定.25 4.1.2 动筛跳台排矸后混合入选可选性曲线评定.26 4.2 确定选煤产品结构.28 4.2.1 选煤方案确定.28 4.2.2 经济指标评价.29 5 选煤方法和工艺流程的制定.31 5.1 选煤方法与入选方式.31 5.2 原则工艺流程制定.31 5.3 工艺流程.31 6 工艺流程数质量计算.33 6.1 原料煤准备作业计算.33 6.1.1 预先筛分作业计算.33 6.1.2 动筛排矸作业计算.33 6.2 分选作业数质量计算.34 6.2.1 跳汰分选指标的计算.34 6.2.2 跳汰分选作业计算.37 6.3 选后产品和煤泥水处理作业的计算.38 6.3.1 双层筛脱水分级的计算.38 6.3.2 捞坑的计算.42 6.3.3 精煤脱泥的计算.42 6.3.4 粒煤分级计算.43 6.3.5 离心脱水的计算.45 6.3.6 煤泥浓缩的计算.45 6.3.7 最终指标的平衡计算.46 6.4 水量流程计算.47 6.4.1 原煤及预先筛分水量计算.47 6.4.2 动筛跳汰机排矸水量计算.47 6.4.3 主选跳汰作业水量计算.47 6.4.4 双层筛筛分级作业水量计算.48 6.4.5 捞坑作业水量计算.48 6.4.6 脱泥作业水量计算.48 6.4.7 单层筛分级作业水量计算.48 6.4.8 离心脱水业水量计算.49 6.4.9 煤泥浓缩作业计算.49 6.4.10 压滤作业计算.49 6.4.11 回到循环水仓的水量.49 6.4.12 水量平衡验算.49 6.4.13 水量平衡表.50 6.4.14 选煤产品平衡表.50 7 艺设备选型与计算.51 7.1 设备选型与计算的任务和原则.51 7.1.1 设备选型的原则.51 7.1.2 不均衡系数的选取.51 7.2 原煤准备作业设备的选型与计算.51 7.2.1 预先筛分设备选型与计算.51 7.2.2 动筛跳汰机的选型与计算.52 7.2.3 破碎设备选型与计算.53 7.3 分选设备的选型与计算.54 7.4 选后产品脱水设备选型与计算.55 7.5 水力分级和浓缩设备选型与计算.56 7.5.1 斗子捞坑选型与计算.56 7.5.2 脱泥设备选型与计算.56 7.5.3 离心脱水机的设备选型与计算.58 7.5.4 浓缩设备的选型与计算.58 7.5.5 煤泥压滤机选型与计算.59 7.6 辅助设备的选型计算.59 7.6.1 皮带输送机.59 7.6.2 给煤机的选型计算.61 7.6.3 斗式提升机的选型计算.61 7.7 设备明细表.61 8 总图布置.63 8.1 设计依据和原则.63 8.2 工业建筑物及构筑物.63 8.3 工业场地环境保护与绿化.64 8.3.1 环境空气污染与防治.64 8.3.2 污、废水污染与防治.64 8.3.3 固体废物处置.65 8.3.4 噪声污染防治.65 8.3.5 绿化设计.65 9 主要生产车间工艺布置.66 9.1 厂房布置的要求.66 9.2 设备布置.67 10 车间生产条件与环境保护.68 10.1 煤尘的治理.68 10.1.1 煤尘的来源.68 10.1.2 煤尘的防治.68 10.2 噪音的治理.69 10.2.1 噪音的来源.69 10.2.2 噪声的防治.69 11 选煤厂技术经济指标.70 11.1 商品煤总产值.70 11.2 总成本计算.70 11.2.1 劳动定员的编制.70 11.2.2 设备总成本计算.71 11.2.3 基建投资计算.72 11.2.4 营运投资的计算.73 11.2.5 不可预见费的计算.74 11.3 分离后成本.74 11.4 利润的计算.75 11.4.1 利润的计算.75 11.4.2 投资利润率.76 11.4.3 投资收益率.77 11.4.4 投资回收期.77 11.5 主要技术经济指标表.77 12 结论.79 致谢.80 参考文献.81 附录 A 离心式分类器的设计特点.82 附录 B DESIGN FEATURES OF CENTRIFUGAL CLASSIFIERS.90 辽宁工程技术大学毕业设计 1 前 言 煤炭洗选加工是煤炭生产的重要环节，是节约能源的重要途径。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。但是，长期以来 我国销售煤炭是以原煤为主，建设选煤厂是以炼焦精煤为主。虽然原煤开采条件、煤炭 利用技术、用户使用要求等发生了变化，但动力煤的洗选加工却发展缓慢。 制定合理的选煤工艺可以更充分的利用煤炭资源，最大程度上增加经济效益。既实 现了可持续发展战略，又为国家带来了创收。在煤炭资源短缺的今天，发展煤炭洗选加 工工艺已迫在眉睫。所以作为选煤专业技术人员更应该发挥自身的专业才能，对煤炭的 洗选加工发展贡献一分力。 本设计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平庄煤业 (集团)有限责任公司。设计厂型为 500 万吨/年的现代化选煤厂，服务年限 50 年。工作制 度为 330 天/年，每天工作 16 小时，8 小时检修。主要工艺为动筛排矸、跳汰主选；洗水 闭路循环；产品为动力用煤，包括：洗中块(42.73%)、洗小块(6.22%)、洗粒煤(6.43%)、 洗粉煤（2.86%)，总投资 141474 万元，利润率 24.91%。 本设计主要内容：对原煤的煤质资料进行分析和综合，评定原煤的可选性；制定选 煤工艺流程，进行流程计算以及工艺设备的选型与计算。对厂区总图及主厂房进行工艺 布置，绘制主厂房纵剖面图、横剖面图及平面图，并对本初步设计进行技术经济评价。 全套图纸加扣 3012250582 赤峰平庄煤矿 5.0Mt/a 动力煤选煤厂初步设计 2 1.厂区概况 1.1 地理、行政区域及交通 1.1.1 地理位置及行政区域 赤峰平庄煤矿位于平庄镇西南 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。 1.1.2 交通情况 赤峰平庄有铁路叶(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（图 1-1） 。 辽宁工程技术大学毕业设计 3 图 1-1 平庄交通位置示意图 Fig. 1-1 Schematic Pingzhuang Transportation 1.2 自然地理情况 1.2.1 地形、地貌 赤峰平庄矿务局西露天矿地处大兴安岭南段和燕山北麓山地，分布在西拉木伦河南 北与老哈河流域广大地区，呈三面环山，西高东低，多山多丘陵的地貌特征。 根据建筑抗震设计规范 （GB50011-2001）的规定，本地区地震设防烈度为 6 级， 本设计亦按 6 级地震设防烈度设计。 1.2.2 水文、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 选煤厂 赤峰平庄煤矿 5.0Mt/a 动力煤选煤厂初步设计 4 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。 根据上述水文气象条件，本设计充分考虑洗水闭路循环，节约用水，防止环境污染， 浓缩池考虑厂房防冻措施。 1.3 电源 电源取自赤峰平庄煤矿工业场地内的变电所。通过两条 6 kv 高压线路供给选煤厂用 电。 2 原料煤状况 2.1 井田自然概况 赤峰平庄煤矿是一座生产动力用煤的煤矿，建于 1958 年，原设计能力为 270 万 t/a， 原设计可采量为 15120 万 t。 平庄煤矿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 km。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 辽宁工程技术大学毕业设计 5 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 矿井情况 赤峰平庄煤矿原由沈阳煤矿设计院设计，原设计能力 270 万 t/a，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 t/a，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 t/a，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 t 达到矿山设计产量。 近年来根据煤炭市场的发展与环境保护要求入选率提高等需要，现以扩产至 500 万 t/a 生产能力，所以本设计亦按 500 万 t/a 生产能力设计，与矿井生产能力配套。 2.3 煤层及可采煤层 平庄煤矿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 3.84km。 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 km。 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 km。 全矿区：走向长 3.2 km，倾向宽 1.0 km，含煤面积 3.2 km。 2.4 煤的物理性质 a.本区煤层挥发分 Vdaf 39.8447.22%，平均 43.25%，Y 值为零，粘结性为 1，可燃基 发热量 Qbdaf 66347661 cal/g，平均 7088 cal/g，(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。煤层及煤种情况详见表 2-1、表 2-2、表 2-3。 表 2-1 煤层煤样分析成果表 Tab. 2-1 coal seam sample analysis results of table. 煤层工业分析元素分析 赤峰平庄煤矿 5.0Mt/a 动力煤选煤厂初步设计 6 发热量,Mj/kg水分 Mad/% 灰分 Ad/% 挥发分 Vdaf/% 硫分 Sd.t/%Qb.adQQgr.d C /% H /% O /% N /% 19.8315.0642.531.6424.9163.574.3618.761.20 15.4527.6444.680.9420.4672.374.7320.361.16 2-14.3660.7948.681.0610.4669.644.6522.591.01 211.9547.8146.680.6414.1369.624.6623.291.13 210.5236.6145.681.1717.3170.034.0922.81.02 分析表 2-1 可知：1 号煤的水分、灰分、挥发分都低于 2 号煤，说明 1 号煤煤质要比 2 号煤好，1 号煤煤种越发接近老年褐煤，越发有开采利用加工价值。 表 2-2 商品煤煤炭质量情况表 Tab. 2-2 Tab. of commercial coal coal quality 发热量(MJ/kg) 年度 销售煤量 /万 t 灰分 Ad/% 水分 Mad/% 挥发分 Vdaf/% 硫分 Sd.t/%Qb.adQ 1992152.423.9724.80431.3415.46 1993135.724.2524.01431.3115.53 1994135.521.9424.86431.3015.96 合计423.623.4124.571.3215.64 分析表 2-2 可知：该煤种作为动力煤出售，不能满足优质低灰分动力煤，该煤销售煤 灰分在 23%左右销售，其赢利最优。 表 2-3 灰成分分析表 Tab. 2-3 ash composition analysis table SiO2/%Al2O3/%Fe2O3/%CaO/%MgO/%SO2/% 60.5460.7422.5922.807.879.592.702.701.281.422.233.87 60.5722.768.172.701.403.41 分析表 2-3 可知：该煤中 Al2O3含量较高，可能含有膨润土，开采利用时应考虑研究 综合开发利用矿物资源，使资源得到综合开发利用，提高资源利用率的的同时，提高经 济效益和社会效益。 辽宁工程技术大学毕业设计 7 3 煤质资料分析及可选性评定 3.1 煤样工业分析指标及筛分浮沉资料 煤的工业分析是指按标准要求的方法，测定煤炭分析基的水分、灰分、挥发分和固 定炭。按照煤炭分类国家标准，中国煤炭分类用挥发分 Vdaf结合粘结性指数 G 值。 煤中的灰分、硫分是主要的有“害”杂质，硫分不仅对炼焦工业有害，对其它各种工业 和民用以及环境都有很大的危害，因此，灰分和硫分是评价煤质的重要指标。 3.2 煤样筛分资料整理分析与综合 赤峰平庄煤矿 5.0Mt/a 动力煤选煤厂初步设计 8 原煤的煤质资料是制定选煤工艺流程、进行流程计算和设备选型的基本数据。煤质 资料分析与研究的目的是为了进一步了解煤的内在特性和制定合理的选煤工艺流程。 煤质资料综合的目的是为了掌握综合原煤的特性，绘制粒度特性曲线和可选性曲线， 进行工艺流程的计算，是选煤厂设计的基础工作。 3.2.1 原煤筛分试验资料审查与校正 本选煤厂的原料煤来赤峰平庄矿，其原煤筛分试验资料见表 3-1、表 3-2。 表 3-1 甲层煤自然级筛分试验结果表 Tab. 3-1 Table of frist coal bed natural grade screen test results 产率灰分 粒度/mm产品名称 占全样/%Ad/% 1245 煤15.6215.86 夹矸煤9.4041.25 矸 石16.5475.41 50 小 计41.5645.30 5025煤35.2848.15 2513煤13.2845.81 136煤6.0644.20 63煤1.0645.74 30.5煤1.3741.52 0.50煤1.3938.32 500 合计58.4446.78 毛煤总计100.0046.16 除去大于 50mm 矸石合计83.4640.37 分析表表 3-1 可知：原煤中大于 50 mm 粒级含矸石 16.45 %，矸石含量大于 5 %，为 高含矸煤，在本设计时可考虑采用机械选矸方法预先排矸；夹矸煤含量 9.40 %，应考虑 大于 50mm 粒级原煤采用破碎方法使其煤-矸分离，提高精煤回收率。小于 50 mm 粒级煤 中，主导粒级煤为 5025 mm，产率为 35.28 %，超过总原煤量的 1/3，应是选煤工艺制定 中主要考虑的粒级；次级主导粒级煤为 2513mm，产率为 13.28 %，合计占 48.56 %。 表 3-2 乙层煤自然级筛分试验结果表 Tab. 3-2 Table of second coal bed natural grade screen test results 产率灰分 粒度/mm产品名称 占全样/%Ad/% 1245 煤13.5411.35 夹矸煤3.2641.1550 矸 石8.8088.28 辽宁工程技术大学毕业设计 9 小 计25.6041.59 5025煤57.9643.51 2513煤7.2536.68 136煤4.6241.04 63煤0.7431.98 30.5煤2.1535.20 0.50煤1.6843.74 500 合计74.4042.34 毛煤总计100.0042.15 除去大于 50mm 矸石合计91.2037.70 分析表表 3-2 可知：原煤中大于 50 mm 粒级含矸石 8.80 %，矸石含量大于 5 %，为 高含矸煤，在本设计时可考虑采用机械选矸方法预先排矸。小于 50 mm 粒级煤中，主导 粒级煤为 5025 mm，产