毕业设计（论文）-钱家营矿1.2Mta炼焦煤选煤厂初步设计.docx

辽宁工程技术大学毕业设计（论文）前言我国煤炭资源丰富，探明可采储量为 7300 多亿 t ，居世界之首，约占世界总储量的46%。我国也是世界上第一产煤和用煤大国，中国对煤炭的需求量约占世界煤炭总产量的30%。我国煤炭在一次能源中占总消费量的比重为 60%以上。据预测：2010 年中国能源构成中化石能源约占 89.5%，其中煤占 66.7%，石油占 18.9%，天然气占 3.9%；我国 2050 年的远景规划中，一次能源总消费将增加至每年 40 亿 t 标煤，其中石油仅占 4.28%，天然气占 12.5%，水电占 7.75%,新能源（沼气、风力、海洋能、地热、太阳能、氢能等）将有较大发展，约占 2.5%，核能将有很大发展，将占 12.5%，但煤炭仍然占有很大比重 67.65%。因此大力开发新能源，合理优化配置煤炭资源是现代社会发展的首要任务。全套图纸加扣 3012250582煤炭洗选加工技术是洁净煤技术发展的源头技术，是提高煤炭质量的有效技术。目前，国内煤炭洗选加工技术的开发、应用、推广方面有显著的进展。主要表现在：煤炭的深加工有所进步，煤炭入洗比重逐年提高。本次设计的原料煤来自钱家营矿井的七、九煤层。根据煤质特征确定煤的用途为炼焦煤，初步设计生产块精煤、末精煤、中煤、矸石、煤泥等产品，精煤作为冶炼的能源原料，中煤将被用作动力煤销售，矸石煤泥亦将被用于其他行业的原材料，做到产品无废物，达到煤炭资源的综合利用。本次设计的任务是：钱家营矿 1.2Mt/a 炼焦煤选煤厂初步设计。该厂属于矿井型选煤厂。矿井设计规模为年产 1.2Mt，故选煤厂年处理原煤亦为 1.2Mt。选煤厂服务年限与矿井相同。工作制度与矿井相同。设计该选煤厂其目的主要用于建立一个高产、高效的选煤厂。本次设计的主要内容是对两层原煤的煤质资料进行分析和综合，评定原煤的可选性。制定原煤分选工艺流程，进行流程计算以及工艺设备的选型与计算。对主厂房进行工艺布置。绘制主要生产车间的纵剖面图、横剖面图及平面图。最终对本次设计进行技术经济评价。1：钱家营矿 1.2Mt/a 炼焦煤选煤厂初步设计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该矿矿井位于河北省唐山市东南约 15km 处、开平煤田之开平向斜的东南翼，井田大部在唐山市丰南区境内，隶属于开滦（集团）有限责任公司煤业分公司，属国有重点煤矿。地理坐标为：东经：11814121182443北纬：393013393832井田东北部和北部分别与范各庄井田和吕家坨井田相邻。采矿登记矿井边界深部至各煤层的-1200m 底板等高线，浅部为各煤层潜伏露头线，西部至 27 号勘探线，东部边界为钱范、钱吕矿井边界，矿井走向长 16.9km，倾斜宽 4.78.8km，井田总面积 88.3201km2。1.1.2 交通情况井田西北有京山、京秦铁路经过，矿区与邻近市县公路网纵横交错，有公路直达京唐港、塘沽港和秦皇岛港煤码头，交通十分便利。新崛起的京唐港建有开滦公司煤码头，煤炭可直销华东、华南市场。以井田工业广场为中心，至京山铁路的唐山站和古冶站直距分别为 14.5km 和 16km，距唐津、唐港高速公路入口 8km。唐乐公路斜穿井田中部，至吕家坨矿亦有公路直通并与唐乐公路相接，交通非常方便，详见图 1-1。1.2 自然地理情况1.2.1 地形、地貌井田内地势平坦，略向南倾斜，地形呈东北高西南低。沙河从采区地表流过,厂区排水沟均由厂房向四周道路降坡 5，雨水沟多南北向，东西向水沟与矿井雨水沟相接。最高洪水位为 29.57 m。按国家地震局地震地质大队提供资料，本区处于强烈地震活动地带，地震基本烈度为8 级。2辽宁工程技术大学毕业设计（论文）1.2.2 水文、气象本区气候属于大陆性气候，最高气温为 37.6，风向多为东风，冬季为偏北风，年最大风速 20m/s，冰冻期由每年 12 月初至翌年 3 月初，土壤冻结深度为 0.8m。年平均降雨量630mm，年最大降雨量 1007.7mm，最热月份平均湿度 79%，最大冻结深度为 0.80m。图 1-1 永平煤矿交通位置图Fig. 1-1 Chart of yongping areas transportation3：钱家营矿 1.2Mt/a 炼焦煤选煤厂初步设计2 原料煤基地2.1 井田自然概况钱家营井田走向长 17.2km，倾斜宽 1.96.2km，面积约 60.2km2。东北与范各庄矿相邻，北部与吕家坨矿相接。煤系地层属古生代石炭二迭系，基层为奥陶纪石灰岩，煤系总厚度约为 500m，地层煤特征与开平煤田的其它井田基本相同。井田 A+B+C+D 级地质储量为 1109.2734Mt,其中 A+B+C 级为 1002.472 Mt，D 级为 106.7962Mt。煤系地层共含煤十八层，可采和部分可采煤层共 8 层，计有煤 5、煤 61/2、煤 7、煤 8、煤 9、煤 11、煤 12-1、煤 12-2。其中主要可采煤层为煤 7、煤 9。矿井采用竖井、阶段石门、集中大巷的开拓方式，采取三班工作制。目前一水平的一采、二采和三采正在采掘；四、六采区开拓工程及二水平延伸工程正在施工。主井净径为 6.5 米，一对 32.5 吨箕斗作为提升之用，副井井径为 8.0 米，为人员、矸石、材料和设备的提升井，并作为全矿的进风井。2.2 煤层及可采煤层井田地层由上往下分别为第四系、二迭系、石炭系、奥陶系。煤系地层基底为奥陶系马家沟组石灰岩，上至下二迭系古冶组的 A 层铝土岩，总厚约 500m，主要由厚层状砂岩、粘土岩、石灰岩及煤层组成。可采与局部可采煤层共七层，它们是：煤 5、7、8、9、11、12-1 和煤 12-2。其中主要可采煤层为煤 7、煤 9，均属复结构的中厚厚煤层。八采区及十采、十一采区的几个斜石门已经揭露这几个煤层。4辽宁工程技术大学毕业设计（论文）3 煤质资料分析及可选性评定煤质资料的分析是对原料煤的内在特性进行进一步的研究与测试。其作用是根据煤质资料分析的结果，并结合工业以及煤炭用户对煤质的要求，制定合理的选煤工艺流程，为后续的流程计算和主要设备的选择的提供依据。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用指定的方法测定煤炭分析基下水分、灰分、挥发分和固定炭。按煤炭分类国家标准，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，对工业和民用以及环境都有很大的危险性，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煤质资料分析的目的是为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自钱家营煤矿，其原煤筛分试验资料见表 3-1、表 3-2。表 3-1 甲煤层筛分试验结果表Tab.3-1 A coal screening test results table粒级/mm产物名称产率Ad /%重量/kg占全样/%煤123.502.7913.25夹矸煤50手选矸石488.3011.0367.91硫铁矿小计611.8013.8256.8850-13煤700.3015.8237.9013-0.5煤2199.9049.7121.610.5-0煤913.9020.6521.2150-0 合 计3814.1086.1824.51毛 煤 总 计4425.90100.0028.98原 煤 总 计3937.6088.9724.155：钱家营矿 1.2Mt/a 炼焦煤选煤厂初步设计表 3-2 乙煤层筛分试验结果表Tab.3-2 B coal screening test results table粒级/mm产物名称产率Ad /%重量/kg占全样/%煤86.001.6114.50夹矸煤50手选矸石962.2018.0171.42硫铁矿小计1048.2019.6266.7550-13煤1304.8024.4246.8313-0.5煤2197.7041.1324.420.5-0煤792.1014.8315.7550-0 合 计4294.6080.3829.63毛 煤 总 计5342.80100.0036.91原 煤 总 计4380.6081.9929.333.2.2 筛分资料综合和结果分析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 3-3。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，K 甲=70%，K 乙=30%，K=70%+30%=100%。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，g 入=G入 Ki100(3-1)式中：g 入 入选的各层煤中某一粒级换算成占入选原煤的百分数，%；G入 某层煤占入厂原煤的百分数，%；各层煤某一粒级占本层煤的百分数，%3) 占全样各个数值按等粒级相加，即得原煤各粒级的含量 g 。如表 3-3 中，g 10 = g 4 + g 7(3-2)4) 综合后各粒度级的灰分用加权平均法计算，例如，表中第 14 栏各行为A = g 4 A5 + g 7 A811g10(3-3)6辽宁工程技术大学毕业设计（论文）表 3-3甲、乙两层原煤筛分试验结果综合表Tab. 3-3 A, b two layers of raw coal screening test results table粒级产物甲层（K 甲70%）乙层（K 乙30%）综合（K100%）（mm）名称本层/%全样/%Ad/%本层/%全样/%Ad/%本级/%全样/%Ad/%1234567891011煤2.791.9513.251.610.4814.502.432.4313.53夹矸煤50矸 石11.037.7267.9118.015.4071.4213.1213.1269.36硫铁矿小计13.829.6756.8819.625.8966.7515.5615.5660.615013煤15.8211.0737.9024.427.3346.8318.4018.4041.46130.5煤49.7134.8021.6141.1312.3424.4247.1447.1422.350.50煤20.6514.4621.2114.834.4515.7518.9018.9019.93500 合计86.1860.3324.5180.3824.1129.6384.4484.4425.97毛煤总计10070.0028.98100.0030.0036.91100.00100.0031.36原煤总计88.9753.3824.1581.9932.8029.3386.1886.1826.12根据原煤筛分资料综合结果（见表 3-3）绘制入选原煤粒度曲线，并根据原煤粒度曲线对原煤的粒度组成、物理和化学特性以及对选煤产品结构的影响程度做出详细分析。累积产率%10080 负累积604020正累积0 06122650100筛孔尺寸mm图3-1 原煤累积粒度特性曲线Fig.3-1 The diagram of raw grain size characteristic curve7：钱家营矿 1.2Mt/a 炼焦煤选煤厂初步设计由表 3-3 数据和图 3-1 可以进行煤质资料的分析：(1) +13 mm 粒级情况：将+13 mm 粒级的煤采用分选的方法分开并进行分析实验，得到煤、矸石的含量和灰分。从综合的那栏数据可以得知原煤中矸石含量为 13.12%5 %，含矸等级为高矸等级。则需设计动筛机械排矸。(2) 各粒级含量分析：A 层煤及 B 层煤各粒级的质量百分数差别较大，说明原煤粒度分布还算均匀。两层原煤大颗粒含量较少，而且灰分较高，说明煤质较坚硬。(3) 各粒级的质量分析：原煤的综合灰分为 26.12 %，各粒级的灰分与原煤灰分差距比较小，说明原煤的粒度分布均匀。两层煤各粒级的的灰分随着粒度的减小而减小，包括0.5 mm 粒级的灰分也很低，这表明原煤的煤质脆比较易碎。0.5 mm 粒级的灰分为 19.93%，小于原煤的灰分 26.12%。初步分析表 3-3 可以得出，原煤中50 mm 粒级含矸石 13.12 %， 50 mm 粒级煤的综合灰分为 60.61%。通过对原煤资料进行不同分选方案的对比，选择最优方案。3.2.3 选煤方案方案一：+50mm 粒级破碎后混合入选破碎后筛分资料综合表 3-4甲煤层破碎级筛分试验结果表Tab.3-4 A screening test results for a coal seam broken class粒度/mm数量灰分产品名称占本级/%占全样/%Ad /%123455013煤2.541.7870.27130.5煤7.975.5853.980.50煤3.312.3253.58500.5煤10.517.3557.92合 计煤13.829.6756.888辽宁工程技术大学毕业设计（论文）表 3-5乙煤层破碎级筛分试验结果表Tab.3-5 B grade coal seam broken screening test results table粒度/mm产品名称数量灰分占本级/%占全样/%Ad /%123455013煤5.961.7983.95130.5煤10.043.0161.540.50煤3.621.0952.87500.5煤16.004.8069.89合 计煤19.625.8966.75对于破碎级来说，从表 3-3 中，可以确定破碎级各煤层在入厂原煤中所占的百分数如表 3-6 中，K 甲9.67%，K 乙5.89%，K=9.67+5.89=15.56%。其它各行各列的计算方法同自然级相似。两层原煤+50 mm 破碎级综合表的灰分校正简略步骤如下：破碎级筛分资料的灰分校正是以实验前煤样的总灰分（+50 mm 的灰分为 60.61%），来校正筛分后的各粒级灰分。即D = 0 ，将表中 Ad 栏的每一粒级的灰分加上 0 即得校正后各粒级灰分。得知这些系数之后，然后重复用步骤 2、3、4 的方法，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。将自然级和破碎级的数量和灰分进行综合，其结果填入表 3-6 中。表 3-6甲、乙两层原煤+50mm 破碎级筛分试验结果综合表Tab.3-6 A, b two layers of raw coal +50mm crushing stage screening test results table甲层（K 甲9.67%）乙层（K 乙5.89%）综合（K15.56%）粒级/mm本层%全样%Ad/%本层%全样%Ad/%本层%全样%Ad/%校正123456789101150132.541.7870.275.961.7983.9522.913.5677.1477.13130.57.975.5853.9810.043.0161.5455.228.5956.6356.620.503.312.3253.583.621.0952.8721.873.4053.3553.34500 合计13.829.6756.8819.625.8966.75100.0015.5660.6260.61煤样浮沉资料整理、综合与灰分校正浮沉试验资料综合的原则与方法和筛分资料相似，是按等密度级综合的原则进行。简单叙述如下：1）将自然级、破碎级中各密度级所占本级质量百分数换算成占全样的质量百分数，9：钱家营矿 1.2Mt/a 炼焦煤选煤厂初步设计然后按等密度级相加得该煤层自然级和破碎级 0.550mm 的综合浮沉质量百分数g 9 = g 3 + g 6A10 = g 3 A4 g+ g 6 A792）将本层自然级和破碎级进行综合，只要将自然级和破碎级分别综合后的总量进行综合即可。见表 3-12、表 3-13。3）将两层煤的自然级和破碎级分别综合得到浮沉资料见表 3-7。表 3-7甲、乙两层原煤破碎级与自然级筛分试验结果综合表Tab.3-7 A, b two layers of raw coal crushing level with the natural level screening test results table自然级破碎级综合粒级/mm本层/%全样/%Ad/%本层/%全样/%Ad/%本层/%全样/%Ad/%1234567891011501321.7918.4041.4622.913.5677.1321.9621.9647.24500.5mm130.555.8347.1422.3555.228.5956.6255.7355.7327.63灰分为33.18%0.5022.3818.9019.9321.873.4053.3422.3022.3025.02500 合计100.0084.4425.97100.0015.5660.61100.00100.0031.36（1）将自然级、破碎级中各密度级所占本级质量分数换算成占全样的质量百分数；（2）将占本层全样换算成占入选全样，其比例分别 50-0.5mm 级占全样得出；（3）将本层自然级和破碎级进行综合，只要将自然级和破碎级分别综合后的总量进行综合即可；（4）将两层煤分别综合后的浮沉资料综合在一起，即得入选原煤 50-0.5mm 浮沉实验资料（5）浮沉资料的校正：第一种方法：0.2%时，校正前后的灰分仍为除去浮沉煤泥的灰分，但其方法假定各密度级灰分不变，调整各密度级质量百分数。10辽宁工程技术大学毕业设计（论文）表 3-8甲煤层自然级浮沉试验结果表Tab.3-8 A fugitive dust test results for coal seam natural class粒级50-13mm13-0.5mm50-0.5mm产率/%灰分/%产率/%灰分/%产率/%灰分/%15.8237.9049.7121.6165.5325.54占入选密度级占本级占全样灰分占本级占全样灰分占本级占全样灰分全样%1234567891011-1.311.461.765.2324.3111.934.6616.0913.704.739.591.3-1.430.504.699.5442.1720.709.4029.8325.409.4317.781.4-1.56.220.9617.329.034.4317.586.335.3917.533.771.5-1.62.190.3425.474.512.2226.443.002.5526.311.791.6-1.82.240.3434.293.881.9137.982.642.2537.421.58+1.847.407.3069.7216.107.9069.1717.8515.2069.4310.64小计(去泥)100.0015.3938.96100.0049.0920.4875.7464.4824.8945.14煤泥2.740.4334.821.240.6237.351.601.0536.310.73总计100.0015.8238.85100.0049.7120.69100.0065.5325.0845.87表 3-9甲煤层破碎级浮沉试验结果表Tab.3-9 A fugitive dust test results for a coal seam broken class粒级50-13mm13-0.5mm50-0.5mm产率/%灰分/%产率/%灰分/%产率/%灰分/%2.5470.277.9753.9810.5157.91占入选密度级全样%占本级占全样灰分占本级占全样灰分占本级占全样灰分%1234567891011-1.36.620.137.476.620.405.786.610.696.190.491.3-1.47.660.1512.827.660.469.647.660.8010.410.561.4-1.53.240.0626.323.240.2019.553.240.3421.190.241.5-1.60.670.0127.970.670.0427.010.670.0727.240.051.6-1.81.110.0241.091.110.0733.061.110.1235.000.08+1.880.701.5683.5680.704.8864.4080.688.4669.035.92小计(去泥)100.001.9370.40100.006.0554.27100.0010.4958.177.34煤泥0.210.0024.590.210.0129.670.210.0228.440.02总计100.001.9353.47100.006.0654.22100.0010.5158.117.3611：钱家营矿 1.2Mt/a 炼焦煤选煤厂初步设计表 3-10乙煤层自然级浮沉试验结果表Tab.3-10 Grade b coal seam natural fugitive dust test result table粒级50-13mm13-0.5mm50-0.5mm产率/%灰分/%产率/%灰分/%产率/%灰分/%24.4246.8341.1324.4265.5532.77占入选密度级全样%占本级占全样灰分占本级占全样灰分占本级占全样灰分%1234567891011-1.36.111.486.6021.028.574.9115.4510.065.163.021.3-1.423.325.679.8937.7615.409.8732.3721.079.886.321.4-1.56.771.6517.5111.834.8218.109.946.4717.951.941.5-1.63.370.8225.524.141.6927.073.852.5126.560.751.6-1.82.820.6835.833.811.5537.433.442.2436.940.67+1.857.6114.0169.8121.448.7468.9834.9522.7569.496.83小计(去泥)100.0024.3145.98100.0040.7824.24100.0065.0932.3619.53煤泥0.430.1125.530.860.3526.030.700.4625.920.14总计100.0024.4245.89100.0041.1324.25100.0065.5532.3119.67表 3-11乙煤层破碎级浮沉试验结果表Tab.3-11 B grade coal seam broken off test result table粒级50-13mm13-0.5mm50-0.5mm产率/%灰分/%产率/%灰分/%产率/%灰分/%5.9683.9510.0461.5416.0069.89占入选密度级全样%占本级占全样灰分占本级占全样灰分占本级占全样灰分%1234567891011-1.30.820.057.960.820.086.140.820.136.820.041.3-1.45.100.3013.265.100.519.635.100.8210.980.251.4-1.51.050.0624.301.050.1018.001.050.1720.350.051.5-1.60.340.0234.620.340.0328.500.340.0630.780.021.6-1.80.530.0345.770.530.0533.910.530.0938.330.03+1.892.165.4889.8492.169.2465.7992.1614.7374.744.42小计(去泥)100.005.9584.15100.0010.0361.67100.0015.9870.044.79煤泥0.140.0140.990.140.0150.610.150.0246.550.01总计100.005.9684.08100.0010.0461.65100.0016.0070.014.8012辽宁工程技术大学毕业设计（论文）表 3-12甲层煤自然级与破碎级浮沉试验综合表Tab. 3-12A layer of coal comprehensive levels of natural and broken fugitive dust test table自然级破碎级综合密度级/kg.L-1占本级/%占全样Ad/%占本级/%占全样Ad/%占本级/%占全样Ad/%/%/%/%12345678910-1.321.259.594.736.680.496.1919.2110.084.801.31.439.3917.789.437.630.5610.4134.9518.349.461.41.58.353.7717.533.270.2421.197.64