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“ 砼模块化”选煤厂的设计与应用刘文欣1 李合群2 王宏3（1北京华宇工程公司，中国；2平顶山煤炭有限公司，中国；3北京华宇工程公司，中国）摘要：经过大量的创新型选煤厂设计后，北京华宇工程公司（原平顶山选煤设计研究院）以“钢结构模块式”选煤厂为基础，提出了“ 砼模块化”选煤厂的概念，这种“ 砼模块化”选煤厂在厂房布置上大量的借鉴了“钢结构模块式”选煤厂的优点，解决了“钢结构模块式”选煤厂钢结构件不耐腐蚀.造价高的弊端。 “ 砼模块化”选煤厂采用了“低层式”的布置，这样，厂房总高度大大降低，一般在20米左右。车间正上方设置一台大型起重机，可以对所有设备进行安装检修.作业。“ 砼模块化”选煤厂主厂房内布置形式新颖，空间开阔，视觉美观，其效果可以与“钢结构模块式”选煤厂相媲美。 传统的“ 砼模块化”选煤厂施工周期长的主要原因是厂房层数太多，面积太大。墙体采用砖或者砌块结构，工程量大。“ 砼模块化”厂房的大面积楼板钢采用了“瓦楞钢板”铺素混凝土结构形式。所有的外墙和房顶都采用了轻型钢结构维护。这些做法不仅大大缩短了施工周期，同时也增加了美观性。 “ 砼模块化”选煤厂首选采用大直径三产品重介质旋流器作为核心分选设备，并且采用脱泥有压重介选煤工艺。脱泥后的原煤给入三产品重介旋流器，一次性分选出中煤，精煤。矸石三种产品。国产的大型三产品重介质旋流器在“ 砼模块化”选煤厂得到了基本的应用。它基本上成了我国先进选煤机械标准的代表。低压配电采用PBK6高密度配电柜，采用这种配电柜的选煤厂的配电室面积可比传统方式减少2/3以上。全厂所有设备均纳入PLC进行控制。使得全厂所有的设备操作实现自动化，因此，主厂房内仅仅需要1到2个人就可以了。通过以上创新性的设计，“ 砼模块化”选煤厂在选煤工艺的各个方面，选煤设备和主厂房布置上都接近了世界先进的水平。可以说“ 砼模块化”选煤厂的开发为中国选煤事业的发展提供了一个可行的模式。关键词: “ 砼模块化”选煤厂;低层式；三产品重介质旋流器.1. 引言近些年来，国内陆续建成了一批“钢结构模块式”选煤厂，这些选煤厂以其工艺系统简洁，设备布置美观，处理能力大，自动化程度高，生产费用低等诸多优点受到广泛的好评，但是，目前已经建成的钢结构选煤厂也暴露出钢结构件不耐腐蚀，不耐火，造价高的缺点，同时，大量的进口设备也使得钢结构选煤厂投资过高，而且需要大量的外汇。因此，北京华宇工程公司（原平顶山选煤设计研究院）以“钢结构模块式”选煤厂为基础，提出了“ 砼模块化”选煤厂的概念，这种“ 砼模块化”选煤厂在厂房布置上大量的借鉴了“钢结构模块式”选煤厂的优点，克服了“钢结构模块式”选煤厂的弊端。同时，克服了过去传统的“ 砼模块化”选煤厂的缺点。因此一经推出便得到了广泛的应用。下面就“ 砼模块化”选煤厂各方面设计的创新情况做一简要介绍。2.“ 砼模块化”选煤厂的设计2.1设备布置“ 砼模块化”选煤厂的设计最大的创新是设备布置突破了传统砼结构选煤厂的多层式布置，采用低层式布置，一般的多层式砼结构选煤厂厂房主要楼层数多为五层，各层均考虑独立的检修空间和起重设施，造成厂房总高度比较高，常常达到30m，而“ 砼模块化”选煤厂将所有主要设备均布置在主厂房的二层，一层主要布置各种泵类，部分辅助设备布置在厂房局部的三层，这样，厂房总高度大大降低，一般在20m左右，车间正上方设置一台大型起重机，可以对所有设备进行安装检修.作业。“ 砼模块化”选煤厂主厂房内布置形式新颖，空间开阔，视觉美观，其效果可以与“钢结构模块式”选煤厂相媲美。2.2厂房结构设计 “ 砼模块化”选煤厂的主体结构为砼结构。砼结构的优点是建材来源广，造价低，但施工周期长，不美观。为了扬长避短，砼模块化”选煤厂在厂房结构的设计上采用了许多创新性技术，使得砼结构选煤厂的厂房完全区别于传统的砼厂房。（1）厂房主体结构采用低层式，整个厂房主要平面只有二层，局部三层。厂房总高度也大大降低，最高处仅为20m。其中二层为纯的砼结构。受力较小的局部三层可视具体情况设计成砼结构或组合装配式钢结构，这样使得“ 砼模块式”的厂房的土建工程量大大减少，施工的周期大大缩短。而传统的砼厂房高度一般为5层，高度也接近30m。施工工程量大，施工周期长，施工难度大。（2）传统的砼结构选煤厂施工周期长的主要原因是楼板的支膜时间长，钢筋扎绑量大，砼的浇注量大，“ 砼模块化”厂房的大面积楼板钢采用了“瓦楞钢板”铺素混凝土结构形式。使得砼楼板在施工过程中省掉大量的钢筋绑扎，模板支护，脚手架搭建等工程，大大简化了施工。（3）传统的砼结构选煤厂施工周期长的另一个主要原因是墙体采用砖或砌块结构，砌筑工程量大。“ 砼模块化”厂房的外墙及屋面维护均采用双层夹芯彩板，双层塑钢门窗，这样不仅减轻了自身的负重，简化了施工，缩短了施工周期。也大大的增强了厂房的美观性和保暖性。（4）为了保证厂房的结构稳定，“ 砼模块式”厂房的柱子和连续框架梁，次梁为砼结构，其中，次梁也可以采用装配式钢梁，同样简化了施工。 (5) “ 砼模块式”厂房由于屋面采用轻型结构维护，荷重较轻，厂房的屋面支撑可采用H型钢对接支撑或轻型单层球网架支撑。在简化施工的同时，也大幅度的降低了造价。（6）“ 砼模块式”厂房在施工过程中，推荐使用清水砼施工工艺，这种施工方式可使得厂房施工后的梁，板，柱具有大理石般的效果。 2.3分选工艺 各种选煤工艺均可以设计成“ 砼模块式”选煤厂，如两产品重介，两产品重介串联，三产品重介质，有压重介，无压重介等，但是为了充分简化选煤工艺，达到最大限度节省投资的目的，同时，也是为了使“ 砼模块式”选煤厂具有最广泛的适应性，“ 砼模块化”选煤厂首选采用大直径三产品重介质旋流器作为核心分选设备，并且采用脱泥有压重介选煤工艺。脱泥后的原煤给入三产品重介旋流器，一次性分选出中煤，精煤。矸石三种产品。这种选煤工艺相比其他的重介选煤工艺具有不可比拟的独特优点。（1）有压三产品重介旋流器选煤工艺是目前国内应用非常广泛的选煤方法，是中国独创的选煤技术，多年的应用表明，这是一种适合中国国情，系统简单，技术先进的选煤方法。（2）对入料的煤质适应性非常强，尤其是在原煤中细粒级含量大，煤泥含量波动比较大的情况下，脱泥重介具有更大的优越性，生产实践表明，当煤里面矸石的含量达到35%左右，三产品旋流器仍能适用。（3）由于预先脱泥，进入重介质旋流器物料的粒度基本在0.5-50mm，完全在重介质旋流器的有效分选上下限范围之内，重介系统在工作中也不需要频繁的分流作业，使得重介分选过程非常稳定。同时，选后的产品没有洗煤泥的干扰，因此，分选精度与产品煤质量都很稳定，可以非常有把握的做到对Ep和产品煤质量进行预先承诺。 而无压不脱泥重介选煤工艺受到入料煤泥量大小，灰分高低的影响非常大，使得分选精度与产品质量经常处于波动状态，因此无法做到预先调控，尤其是粗煤泥灰分高低波动很大，这是许多无压不脱泥重介质选煤厂运行不成功的最主要原因。（4）三产品重介分选工艺非常简单，原煤给入三产品重介旋流器，一次性分选出中煤，精煤。矸石三种产品。而二产品重介主再选工艺的重复洗选煤量一般都在40%-70%之间，不但增大了电耗，也使得重介质选煤工艺变得复杂。（5）脱泥重介的介耗非常低，大量的生产实践表明脱泥重介的介耗要大大的低于不脱泥重介，从目前国内使用的情况来看，在重介质质量较好的情况下，脱泥重介的吨原煤介质耗在1.5kg-2.0kg/t是比较容易做到的，在管理好的情况下，甚至可达到1.0kg/t。而不脱泥重介的吨原煤介质耗在2.0kg-4.0kg/t左右。（6）密度控制非常简单，由于脱泥重介是原煤脱泥后进入重介，原煤带入重介系统的煤泥量非常的少而且数量稳定，这就使得重介系统在运行中分流量可以非常的小，而且流量基本恒定，因此可以充分保证重介系统的稳定运行，不脱泥重介由于原煤带入重介系统的煤泥量大，而且数量不稳定，使得重介系统在实际生产运行中经常处在大分流大补水的状态下，密度调节系统运行中波动幅度大，密度控制系统工作过程比较复杂。2.4工艺流程在满足工艺要求的前提下，“ 砼模块式”选煤厂采用了最简化的工艺流程，其中重介稀介质回收一段磁选工艺，将0.5mm左右的粗煤泥回收与+0.5mm的大粒煤回收合并，煤泥浮选工艺采用直接浮选流程，浮选尾煤采用压滤一次性全回收工艺，通过以上简化，使得“ 砼模块式”选煤厂的工艺流程非常简单（见附图）。2.5设备选型“ 砼模块式”选煤厂除了工艺尽量简化外，在设备选型上也实现了重要的突破，除了离心机可以考虑进口外，其余全部采用国产大型设备，其中直径1200/850mm旋流器，3.6m*7.3m香蕉筛，直径1200mm的滚筒磁选机，16m3浮选机，200m2真空过滤机，120m3加压过滤机，400 m2 隔膜压滤机，1000m3板框压滤机等均为国内同类型设备中的最大型号，这些设备基本上代表了国内选煤设备制造的最先进水平，这些设备的应用使得“ 砼模块式”选煤厂工艺环节单机化，系统简单化。2.6电气设计“ 砼模块式”选煤厂不但在工艺设计，厂房土建结构设计方面采用了许多创新思路，在电气设计方面也采用了许多独特的设计理念。（1）低压配电采用PBK6高密度配电柜，采用这种配电柜的选煤厂的配电室面积可比传统方式减少2/3以上。这使得“ 砼模块式”选煤厂能够实现全场只设一座中央配电室即可，既降低了造价，也方便了管理。例外PBK6高密度配电柜还具有带电插拔，盘前检修等功能，从而极大方便了设备的事故检修。（2）全厂所有设备均纳入PLC进行控制。使得全厂所有的设备操作实现自动化，全厂的密度自动调节系统，浮选自动加药系统，循环水浓度自动控制系统，全厂所有检测仪表也全部纳入PLC进行自动检测与控制。全厂只设一套PLC自动程序监控控制系统，这使一座“ 砼模块式”选煤厂的全厂操作人员大幅度减少，其中，主厂房内仅仅需要1到2个人。加上其他环节，全厂操作人员每班只需要6-8人。（3）对全厂子的重要工艺环节，重要设备的运行状态设计自动监测，自动报警装置，如大型电机温度，皮带时速，溜槽堵塞，料位液位阀门开关状态等，以此对选煤厂运行状态进行全面检测和监控.（4）密度自动调节系统的检测仪表基本上采用进口，而且全部为非接触式，这使得整个系统的运行非常的可靠，稳定，操作控制系统也非常简单。在正常生产情况下，密度自动调节系统完全自动运行，不要人工干预。通过以上创新性的设计，“ 砼模块化”选煤厂不但在在选煤工艺方面具有鲜明的中国特色，在选煤设备方面也接近了世界先进的水平。可以说“ 砼模块化”选煤厂的开发为中国选煤事业的发展提供了一个可行的模式。3.“ 砼模块化”选煤厂的应用从以上介绍可以看出，新开发的“ 砼模块化”选煤厂从设计理念，设计思路上已经完全不同于传统的砼选煤厂，从选煤工艺，厂房结构，电气设计等各个方面都进行了创新，这些创新设计简化了选煤工艺，缩短了施工周期，降低了选煤厂的投资，因此，这一模式一经推出，便受到了好评，尤其是受到了广大地方煤炭企业的欢迎。“ 砼模块化”选煤厂推出后，首先在山西河津阳光选煤厂进行了应用，取得了比较好的效果，阳光选煤厂设计规模为2.4Mt/a，设计的选煤工艺为脱泥两产品重介主再选，煤泥浮选联合工艺流程，主要的大型设备均采用进口，厂房布置宽敞明亮，整洁，视觉感受非常的好。选煤厂建成后成为山西地方煤炭企业的一个样板。继2002年成功的建成了2.4Mt/a的山西阳光焦化集团“ 砼模块式”选煤厂后，2003年又有山西乡宁永昌源，山西左权永兴，山西河津鑫升，内蒙古包头阿刀亥等选煤厂均采用这一模式建设，其中永昌源 河津鑫升 阿刀亥等选煤厂采用脱泥有压三产品重介旋流器，左权永兴采用不脱泥无压三产品重介旋流器。“ 砼模块式”选煤厂作为一种新的选煤厂建设模式使用