我国选煤现状及发展趋势

我国选煤技术现状及发展趋势我国选煤技术现状及发展趋势 摘要 摘要 本文简要地阐述了我国选煤工业的发展历程 并根据我国目前选煤技术 的实际应用和研究开发状况 比较详细地阐述了我国目前选煤技术方法与工艺 选煤设备等方面的发展及现状 并结合国外选煤工业的技术应用与发展情况 阐述了我国选煤工业目前存在的问题及发展方向 关键词 关键词 煤炭 选煤 发展趋势 我国选煤工业起步较晚 20 世纪 50 年代才开始建立自己的选煤工业 经 历了两次快速发展时期 大致分三个阶段 第一阶段 1949 1980 年 以 洗煤保钢 为主要内容的选煤大发展 30 年 来 全国原煤年入洗量由 510 万 t 增至 11422 万 t 原煤入选比例由 7 67 提 高到 18 40 基本满足中国钢铁工业对炼焦煤质量的要求 第二阶段 1981 2000 年 以 洗煤节能 为主要内容的选煤阶段 1982 年 国务院颁发了 发展洗煤 节约能源 的指示 对促进洗煤的发展起到了重要 的推动作用 全国原煤入洗能力从 1 1 亿 t 增至 2000 年的 5 亿 t 以上 原煤入 洗量从 1 2 亿 t 提高到 4 亿 t 第三阶段 从 2001 年起 煤炭工业面临经济与 环境的双重压力 选煤作为洁净煤技术的基础 选煤工业进入新的快速发展时 期 主要是发展动力煤洗选和提高炼焦煤精煤质量 据不完全统计 2004 年中国的原煤产量为 19 6 亿 t 正在运行的选煤厂有 2000 余座 其中中型以上选煤厂 394 座 选煤设计能力 7 5 亿 t a 实际生产 能力 6 0 亿 t a 入洗能力占原煤产量的 38 到 2005 年 预计选煤能力将 达 8 0 亿 t a 入洗量将达到 6 5 亿 t a 原煤入选量的增长速度超过原煤增 长速度 近年来 动力煤的洗选加工发展很快 2003 年已发展到 107 座 入选能力 23509 万 t 另外正在建设的选煤厂 90 为动力煤选煤厂 1 1 我国选煤技术现状我国选煤技术现状 我国选煤技术在过去的几十年中取得了很大进步 20 年前主要选煤方法是跳 汰选 重介质分选刚刚起步 选煤厂装备水平较差 筛子只有 12m2 跳汰机只 有 14m2 在 80 90 年代 先后出现了开滦范各庄 兖州兴隆庄 平朔安太堡 等一些技术和装备先进的选煤厂 我国自行研制的大型重介质旋流器选煤技术 已经比较成熟并推广应用 国产的大型选煤设备 如 3 6 6 0m2 前振动筛 35 40m2 的筛下空气室跳汰机已在实际生产中应用 还有空气压滤机等技术的 成熟使用 我国选煤技术的研究和开发已经步入世界先进行列 各种选煤方法 所占的比例也发生了较大的变化 目前我国选煤厂使用的选煤方法的具体情况如下 跳汰选大约占 26 重介 质分选大约占 54 浮选大约占 14 风选约占 5 其它方法约占 1 随着技术的交流和经济的开放 国外的选煤工艺和选煤设备在我国选煤厂的 建设中所占的比例逐渐增加 另外 随着环境要求的不断严格和用户对煤炭产 品质量要求的提高 我国一些老选煤厂由于技术落后和设备陈旧 将面临着大 范围的改造 包括选煤技术改造 工艺流程改造 设备改造 选煤厂布置改造 自动化程度改造等等 下面就我国选煤厂目前使用的选煤方法和选煤工艺及设备等进行论述 1 11 1 选煤方法及工艺选煤方法及工艺 1 1 11 1 1 选煤方法选煤方法 我国地域广阔 煤炭资源丰富 煤种齐全 煤质变化较大 从世界范围看 可选性属难选煤和极难选煤 所以 各种选煤方法在我国均有应用 主要方法 为跳汰 重介 浮选以及干法选煤 跳汰方法选煤对不同煤质的煤具有广泛的适应性 具有系统简单可靠 生产 成本低 分选效果好等优点 长期以来一直被作为主要的选煤方法 目前在我 国的各种选煤方法中约占 1 3 的比例 动筛跳汰近几年逐步地被应用 用来代 替人工排矸 重介方法选煤经过几十年的生产实践和科学研究已日趋成熟 特别是重介旋 流器分选技术取得了重大进展 这主要归功于耐磨材料的应用 它延长了设备 和管道的使用寿命 以及密度自动控制水平的提高 它使生产操作更加简单 同时 也降低了介质消耗 由于重介选煤的投资及生产成本已与跳汰接近 而随着社会对精煤产品的要 求提高 使煤炭的可选性变难 近几年重介方法得到突飞猛进的应用 大有取 代跳汰方法成为第一的趋势 浮选技术在我国发展很快 但在应用中 只有炼焦选煤厂和用于高炉喷吹的 无烟煤选煤厂选用浮选工艺 目前也广泛地用于煤泥分选 已提高选煤厂煤炭 的回收率 干选 包括流化床选煤和风力选煤 在西部寒冷 水资源短缺地区以及易泥化 煤种得到应用 但数量较少 且主要为风力选煤 摇床分选 螺旋分选 自生介质螺旋滚筒分选 水力旋流分选在我国小型易 选煤矿也有应用 但应用的较少 而国外螺旋分选在处理细粒煤中应用的较多 磁选 电选 X 射线选 微波选 化学选 生物选尚在研究试验阶段 1 1 21 1 2 常用的选煤工艺常用的选煤工艺 我国现行的选煤厂主要有以下几种工艺 大于 0 5mm 级的煤 一般用跳汰 重介选或跳汰与重介组合分选 小于 0 5mm 级的煤 一般用浮选或煤泥重介 选 特大块煤一般采用手选或动筛选或重介选 1 21 2 选煤设备选煤设备 1 2 11 2 1 分选设备分选设备 发展较快的设备主要有 重介质旋流器 干法 分选机 动筛跳汰机 微泡 浮选柱 机 重介刮板分选机 浅槽 等 发展较慢的设备主要有 跳汰机 浮选机 重介斜 立 轮分选机 螺旋分选 机等 几乎没有发展的设备主要有 螺旋滚筒分选机 水介质旋流器 摇床等 1 1 重介质旋流器重介质旋流器 传统的 DSM 重介质旋流器分选精度高 一般用于分选比较难选的末煤 近年 来 重介质旋流器发展很快 技术日趋成熟 应用越来越广 大直径 1000mm 重 介质旋流器 DSM 无压给料重介质旋流器 LARCODEMS 三产品重介质旋流器 的发展尤其引人注目 重介质旋流器的发展主要表现在 4 个方面 大直径 入选不分级原煤 无压给料 减少次生煤泥量 三产品 简化分选工艺 长寿命 降低维护 费用 中国制造的二产品重介质旋流器最大直径为 1300mm 处理能力为 550t h 左 右 分有压给料和无压给料两种 目前国内应用最多的二产品重介旋流器直径 在 660 1000mm 之间 进口产品最大直径已达到 1500mm 应用在大同马脊梁选 煤厂 为澳大利亚产品 处理能力为 800t h 左右 中国三产品重介质旋流器的研制和应用居世界前列 特别是大直径无压给料 三产品重介质旋流器在全世界独领风骚 有压给料三产品重介质旋流器最大直 径为 1400 1000mm 大同四台选煤厂 无压给料三产品重介质旋流器最大直径 为 1400 1000mm 盘江老屋基选煤厂 大直径三产品重介质旋流器简化了重介 质分选工艺系统 促进了重介质选煤工艺在中国的应用 2 2 跳汰机跳汰机 近年 随着重介质选煤工艺的大力推广 跳汰选煤工艺所占比例在下降 跳 汰机的发展创新也相对缓慢 现阶段所追求的目标是设备大型化 智能化 提 高单机处理能力 分选效率 控制装置的灵敏准确性 检测装置的精确性和整 机可靠性 目前国内使用较多的国产跳汰机有 X 系列 SKT 系列筛下空气室跳 汰机 少数为 CT LTG 系列筛侧空气室跳汰机和 BM 系列跳汰机 X 系列跳汰机 最大跳汰面积 45m2 SKT 系列跳汰面积 24m2 国外引进的有德国的巴达克跳汰 机 巴达克跳汰机在性能及可靠性上略优于国产设备 但价格较高 目前国内 使用不多 动筛跳汰机应用于大块煤的排矸 在 300 50mm 原煤排矸下已显示出独特的 优势 排矸量大 用水量小 系统简单 故障少 在兖州地区 动筛跳汰机几 乎成为各矿大块煤排矸的必配设备 目前不少矿区 如淮南等 都在考虑采用动 筛跳汰机代替手选 其发展势头迅猛 国产动筛跳汰机有液压传动式和机械传动式两种类型 最大面积为 3 6m2 处理能力为 200t h 液压传动式使用效果较好 但故障率高 液压系统尚需进口 机械传动式机 构简单 可靠 适合目前我国的操作水平和管理水平 比较受欢迎 但存在噪 音较大 不便在线调节的缺点 3 3 干选机干选机 干选机从早期的风力摇床 风力跳汰 到近年的空气重介选 复合干选的应 用 逐步走向成熟 国内目前使用的主要有复合式干选机和空气重介干选机两 类设备 空气重介干法选煤处理煤炭粒度下限为 6mm 要求入选煤的外在水分 4 虽然空气重介流化床在干法选煤工艺中处于领先地位 但实际应用效果却大受 影响 主要原因为 由于机械化采煤过程中喷水较多 很难达到外水 4 的要 求 原煤进行 6mm 分级非常困难 空气重介流化床所要求的介质粒度较窄 0 3 0 15mm 级含量越高越好 0 074mm 的含量越低越好 这种粒度组成的介 质很难配备 为此 空气重介干法选煤设备目前在我国使用不多 仍处于科研 阶段 在我国使用较多的是 FGX 系列复合式干选机和 FX 系列风力干法选煤机 这两 种设备综合了摇床和风力分选的优点 实用性强 投资较低 吨煤投资 3 6 元 煤炭加工费用比较低 吨煤加工费 2 3 元 入料粒度 6 75mm 入料外在水分 7 经过分选后 精煤灰分比原煤灰分降低约 5 10 个百分点 作为湿法分 选的补充 FGX 和 FX 系列干选机已在我国推广 在干燥缺水地区和对产品质量 要求不高的企业 该干选机具有良好的应用前景 4 4 微泡浮选机微泡浮选机 柱柱 浮选机一直是用于50mm 原煤分 级大量使用的是圆振动筛 50 13mm 筛分多使用直线振动筛 香蕉筛 棒条筛 概率筛 对于 6mm 及其更小粒级物料的筛分和外水较高煤炭的干法筛分 多采 用棒条筛 琴弦筛 弛张筛等 选煤产品的脱水 脱介大量采用的是直线振动筛 弧型筛 直线振动筛是我国 选煤厂最常见的脱介方式 近年来 高频振动筛广泛用于粗煤泥的脱水 香蕉 筛广泛用于产品脱介 20 世纪 80 年代引进美国 RS 公司技术制造的 YA 系列圆振动筛 ZKX 系列直线 振动筛使我国筛分机制造技术迈上了一个新台阶 20 世纪 90 年代引进德国技 术制造的 USK 系列圆振动筛 USL 系列直线振动筛 YK YKR 系列圆振动筛和 ZK ZKR 系列直线振动筛 更为我国筛分机的选型增加了新品种 这些筛分机 目前仍是我国选煤厂主要分级设备 近几年 国产筛宽 3m 及其以下筛分机的可 靠性已不断提高 不需要再引进设备 采用高频筛 对 1 5 0 2mm 物料进行初步脱水 然后与 13 1 5mm 末煤混合 进离心机脱水 是近几年使用的粗煤泥脱水方法之一 高频筛因此得到重视和 发展 目前筛分机的研究方向主要有三个方面 增加筛分面积 提高筛分机的单 机处理能力 提高筛分机的工作可靠性 提高筛分效率 2 2 离心机离心机 末煤脱水使用较多的仍是各种立式 卧式离心机 其发展方向是加大筛篮直 径 增加单机处理量 降低产品水分 长期以来 卧式振动离心机在我国推广 缓慢 立式刮刀离心机创新更少 沉降过滤式离心机因其设备动平衡要求高 维护量大 占地面积大 电耗高 等缺点 在我国使用数量在不断减少 3 3 加压过滤机与隔膜压滤机加压过滤机与隔膜压滤机 过滤式煤泥脱水设备在引进设备的推动下有了长足的进展 自 20 世纪 90 年 代末 大柳塔选煤厂 田庄选煤厂引进奥地利 Andritz 公司的加压过滤机以来 加压过滤机以其处理能力大 产品水份低且呈散状易掺混的特点 在我国得到 推广 国产加压过滤机研制成功并投入使用后 经过不断改进 其性能可与进 口设备相媲美 且在有些环节超过进口设备 我国已成为世界上使用加压过滤 机数量最多的国家 目前加压过滤机已形成系列 并将朝着降低成本 提高可 靠性的方向发展 快速隔膜压滤机也是近年来发展较快的煤泥脱水设备 以其循环周期短 单 位处理能力较大 产品水分低的优势逐渐得到认可 板框式压滤机虽然技术改 进不大 但仍是选煤厂大量使用的最终煤泥回收设备 4 4 破碎设备破碎设备 随着选煤厂的大型化 破碎设备近年也向着大型化的方向发展 大通过量 简化工艺配置 降低机体高度 增加设备可靠性是破碎设备研究所追求的目标 美国 澳大利亚 德国 英国的分级破碎机在国内使用较多 国内开发的 FP 2PGL 等系列分级破碎机或强力破碎机 已逐渐成为主流机型 FP 系列破碎机具有破碎强度高 处理能力大 超粒和过粉碎较少 能处理湿 粘物料的特点 且带有自动控制装置 可方便地纳入全厂集控 可靠性高 其 中 FP500 分级破碎机主要用于选煤厂原煤或精煤的破碎作业 入料粒度上限 400mm 少量可到 500mm 排料粒度 40mm 50mm 80mm 120 mm 150mm 200mm 如果系统采取了除铁和除钼的有效措施 则原煤无需预先 筛分及手选而直接破碎 从而简化选煤工艺流程 降低厂房高度 减少选煤厂 的建设投资与生产费用 5 5 渣浆泵渣浆泵 对于采用重介旋流器工艺的重介质选煤厂 渣浆泵是关系到分选效果好坏的 关键设备之一 引进澳大利亚技术生产的沃曼泵和按两相流理论设计的国产渣 浆泵基本覆盖了国内选煤市场 沃曼泵的特点是过流通道大 可泵送大粒度物 料 耐磨性能好 使用寿命长 但泵的重量大 效率稍低 应用两相流理论设 计的系列泵的特点是泵的体积小 效率高 由于采用了高铬耐磨材料 使用寿 命长 2 2 国内选煤新技术的发展国内选煤新技术的发展 随着我国国民经济的高速发展 选煤技术特别是选煤新技术进一步得到推广 和应用 选煤新技术的发展主要有以下几个方面 1 模块选煤的设计和建设引进我国 截至 2003 年底 已投产和在建的模块 选煤厂已达 50 座 年处理能力达 2 亿 t 左右 80 以上为动力煤选煤厂 吨煤 投资在 20 35 元之间 2 极细粒煤微泡分选技术有了进一步的发展 分选下线达到 10 m 短型微 泡浮选柱 2003 年在田庄选煤厂通过鉴定 已推广应用 3 细粒煤的脱水技术也有了较大发展 精煤压滤机在我国部分选煤厂应用 特别是加压过滤技术最近几年有了长足的进步 从 60 120m2 形成了系列 由 于细粒煤脱水技术的进步 近年 我国精煤平均水分降到 10 以下 4 重介质技术近年发展很快 包括三产品和二产品重介 有压和无压重介都 有了较大提高 重介质旋流器直径最大达到 1500mm 我国近几年来建设的选煤 厂很大一部分采用了重介质旋流器分选技术 选煤效率达到 90 95 5 选煤排矸技术发展的也很快 应用于缺水地区的风选 动筛跳汰和单段跳 汰技术以及浅槽重介排矸在煤矿得到了广泛的应用 6 煤炭的在线灰分分析技术逐渐被选煤厂和煤矿所接受 清华大学生产的在 线灰分分析仪已在煤矿和选煤厂使用 由于采用了在线测试技术 进一步指导 和促进了选煤厂的生产 7 选煤厂自动化技术及计算机技术的应用 选煤自动化技术不仅用于生产管 理 也用于选煤生产监控 除了跳汰单机自动化外 选煤厂各工艺环节都可实 现单机自动化 8 在加强我国选煤技术发展的同时 引进国外选煤技术装备 自动撞车技术 已在大秦线和近期建设的大型选煤厂得到了应用 此项技术大大节省了撞车时 间和准确性 同时也保证了撞车人员的安全 3 3 我国选煤行业存在的问题我国选煤行业存在的问题 目前选煤工业存在的主要问题表现在以下几个方面 1 原煤入选比例较低 商品煤灰分高 原煤入选比例大约为 35 特别是 动力煤入选比例更低 因此商品煤平均灰分在 20 24 电力用煤灰分在 24 28 而发达国家在 16 以下 由此导致煤炭利用率低 燃煤造成的污 染严重 国外原煤入选比例在 50 90 以上 冶金用的炼焦精煤灰分在 5 8 我国平均 9 0 以上 美国电厂用煤平均灰分 9 3 我国平均灰分 25 左右 2 选煤厂平均规模小 经济效益差 我国现有选煤厂平均能力只有 45 万 t a 左右 国有重点煤矿选煤厂平均能力也只有 160 万 t a 比国外平均规模 低 50 左右 因而全员效益 经济效益均较差 3 技术水乎差别悬殊 总体水乎落后 我国虽然拥有一批选煤技术和设备属 世界一流的选煤厂 但绝大部分选煤厂的技术水乎只相当于国外 60 70 年代水 平 还有一些技术 设备相当落后的乡镇小选煤厂 这些小选煤厂工艺落后 没备简陋 生产环节不配套 产品质量不稳定 严重浪费资源和污染环境 4 选煤设备可靠性差 自动化水平低 机械设备的制造质量差 可靠性低 自动控制水平不高 特别是一大型高效选煤设备的可靠性有待提高 因此选煤 厂需要备用设备 使系统变得复杂 增加了维修工作和维护人员 提高了加工 成本 降低了经济效益 5 生产能力闲置严重 一方面原煤入选比例低 另一方面生产能力闲置严重 2002 年全国选煤厂能力利用率仅为 61 5 国有重点矿选煤厂 6 选煤工艺落后 先进高效的重介质选煤工艺仅占 30 左右 大多数选煤 厂多采用跳汰工艺 煤泥浮选更少 造成精煤损失大 产品灰分高 分选效果 差 7 共伴生矿物的分选 提纯和综合利用技术尚不成熟 煤系非金属矿产资源 没有得到有效利用 低级煤的提级方法和工艺技术还没有得到重视 8 细粒煤泥的处理和脱水技术 洗水闭路循环和煤泥的利用效率有待进一步 的提高 加强合理工艺和技术的研究与推广应用 提高煤的回收率 降低环境 污染 9 选煤设备质量还不过关 一些大型的关键的选煤设备 如大型筛子 大型 选煤机 大型离心脱水机主要还是靠进口 制约我国发展选煤的因素主要有 1 环保 节能 质量意识差 很多人认为炼焦煤必须洗选 动力煤洗不洗 都可以 2 洗后动力煤价格比原煤高 因为原煤经过洗选 一般排除 15 20 的矸石 要增加加工费 税收和利润 所以洗后的动力煤比原煤价格高 30 50 3 在燃煤设备上 过去多数电站锅炉和工业锅炉 窑炉是按高灰分低质量 的原煤 中煤设计的 必须经过技术改造才能采用洗后的优质动力煤 4 在运输上 由于铁路运力紧张 不能完全保证精煤的分装 分运 分贮 用户往往得不到所需的煤炭品质和规格 影响了煤矿发展 选煤的积极性 5 在资金上 国家对煤炭工业的建设投资不足 往往先考虑矿井的建设 造成选煤能力大大落后原煤生产能力 6 国家对选煤技术和设备的科研经费投入不足 技术创新进展不大 4 4 我国选煤发展方向我国选煤发展方向 4 14 1 选煤方法选煤方法 我国原煤内在灰分较高 可选性难 近年发展起来的具有分选精度高 对原 煤适应性强 易于实现自动控制等优点的重介质选煤技术的产业化将成为我国 选煤技术近期优先发展领域 使重介质选煤的比例得到大幅度提高 在西部高寒干旱地区动力煤洗选应提倡采用省水型的选煤技术 如动筛式跳 汰机 浅槽式重介分选机 单段跳汰机等 以及复式干法选煤 为了提高稀缺的炼焦粉煤资源的回收 应采用先进的浮选法和螺旋分选技术 充分回收细粒精煤 4 24 2 工艺流程工艺流程 通过采用先进的选煤技术和大型 高效设备尽量简化工艺流程 减少设备数 量和工艺环节 以便于操作和管理 节省建设投资 降低生产成本和提高效率 为适应市场变化对产品的需要 工艺流程应力求机动灵活 工艺系统要有利 于实现煤泥厂内回收 洗水闭路循环和煤矸石综合利用 以高效深度脱硫降灰为主要内容的选煤工艺与设备 动力煤分选 大型选煤 设备提高可靠性与机电一体化 将成为重点开发研究的关键技术 还有细粒煤泥的处理和脱水工艺与技术的优化 解决洗水闭路循环和煤泥的 利用 4 34 3 选煤技术理论选煤技术理论 在重介质旋流器选煤机理 选煤设