开题报告-180万吨年炼焦煤选煤厂工艺初步设计

山东科技大学本科毕业设计（论文）开题报告题目180万吨/年炼焦煤选煤厂工艺初步设计学院名称化学与环境工程学院专业班级矿物加工工程10级1班学生姓名学号指导教师填表时间：2014年3月8日填表说明1.开题报告作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。2.此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期完成，经指导教师签署意见、相关系主任审查后生效。3.学生应按照学校统一设计的电子文档标准格式，用A4纸打印。4.参考文献不少于8篇，其中应有适当的外文资料（一般不少于2篇）。5.开题报告作为毕业设计（论文）资料，与毕业设计（论文）一同存档。设计（论文）题目180万吨/年炼焦煤选煤厂工艺初步设计设计（论文）类型（划“√”）工程实际科研项目实验室建设理论研究其它√本课题的研究目的和意义本课题是设计一个年产量180万吨炼焦煤选煤厂，选煤厂设计的目的：有计划的解决新建厂的建筑、设备安装和进行生产时所需要的原材料供应、劳动力配备等一系列重大问题，并给出和保证投产后可能达到的最佳技术经济指标。研究意义：通过此课题的研究，进一步巩固所学知识并将其与工程实践相结合，培养工程设计、实践动手和独立工作的能力；全面彻底的了解选煤厂的设计过程及其需要注意的问题，进一步提高调查研究、查阅文献、搜集资料的能力以及理论分析和计算机制图的能力，有助于为日后的工作打下坚实的基础。本课题的主要研究内容（提纲）煤质资料分析选煤方法的确定选定流程的介绍工艺流程计算设备选型计算生产辅助设施选煤工艺布置生产技术检查选煤厂经济概算环境保护节能措施综述文献综述（国内外研究情况及其发展） 我国是煤炭大国，拥有丰富的煤炭资源，但选煤技术还不太完善，但通过自身的努力和对先进技术的借鉴，我国在重介质选煤技术上取得了可喜的成绩。重介质选煤以分选效率高、对煤质适应能力强、可采用低密度分选、操作方便、容易实现自动化的优点，得到选煤业的重视。该技术是由多个工艺工序组成，主要是重介质排矸和跳汰精煤再选等。在重介质旋流器选煤技术方面，我国已经自主研制开发了一系列大直径的重介旋流器，部分技术和指标已经达到并超过世界领先水平。目前，国内外采用的选煤方法主要为重介、跳汰及浮选选煤。重介质选煤分选效率高，可实现低密度分选，且对煤质适应性强，深受世界各产煤大国的重视。随着大直径重介旋流器和煤泥重介旋流器的相继问世，二者相互配合的工艺已成为大多数选煤国家的首选[4]。美国、澳大利亚和南非各国的重介质分选技术均已发展较为成熟，拥有代表性的两产品大直径DSM型旋流器。我国经过几十年的科学研究和生产实践，重介质选煤技术也取得了重大进展，我国拥有自主知识产权的三产品重介质旋流器选煤技术取得了成功并被广泛推广应用，选煤效率高达95%[5]。跳汰选煤已有100多年的历史，其优点在于工艺流程简单、设备操作维修方便、处理能力大，且有较大的入料粒度范围。但是由于跳汰选煤分选精度较低的缺陷，选煤工艺中多采用它来分选易选和中等可选的炼焦煤以及中等灰分的动力煤[6]。当前，跳汰选煤技术的应用仍然是相当广泛的，据统计，全世界每年的入选原煤中约50%以上采用跳汰分选工艺，而我国60%以上的精煤来自跳汰选煤[7]。浮选是细粒和极细粒物料分选中应用最广泛、效果最好的一种选矿方法。它可以有效的分选细粒级的煤泥，避免大量精煤从煤泥中流失，但使用的浮选药剂目前尚较昂贵，易造成环境污染或增加净化设施，且其辅助生产过程比较复杂。在各类浮选设备中，机械搅拌式浮选机占主导地位，占浮选设备市场份额的75%，其次为浮选柱占15%，其他类型浮选机占10%[8]。在煤炭行业中，浮选选煤技术多应用于炼焦煤选煤厂和生产用于高炉喷吹无烟煤粉的选煤厂。未来选煤厂将向大型化、自动化、高效化、节能化和智能化方向发展，不断提高原煤的入选比例，提高煤炭利用率。今后重介选煤工艺将会重点发展原煤不脱泥入洗和小直径重介旋流器处理细粒煤，以及将上述两种工艺加以综合的复合工艺，而技术角度上将主要表现为对介质的改进和对新型选煤介质的开发，从而简化工艺流程并最大限度的降低成本耗费；跳汰技术未来的发展将朝着降低制造和运行成本、更加精确地实现分选、提高单机及系统的自动化程度等方向进行。国内跳汰设备在可靠性和制造水平上与国外相比相差甚远，在技术检测手段上也存在差异[9]，这些方面都将成为我国未来我重点研发的对象；而对于浮选技术而言，未来的一个发展方向是采用分级入浮方式处理，使不同粒级的煤泥得到最合理有效的处理。此外，浮选剂的研发也是未来发展的必然趋势，对各类新型捕收剂和起泡剂的研究将一直持续。总之，未来几年，国内外选煤工业及技术必将得到迅速的发展，煤炭洗选比例将不断提高，选煤厂实现综合智能化控制，同时开发出适合难选和极难选煤的分选工艺和技术[10]。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，是实行煤炭洁净利用、节能降耗和可持续发展的基础和前提，加快发展选煤技术对实现煤炭的综合利用、节约能源、减少污染具有重要意义。当今社会，煤炭的建设是以目标市场为导向，以新技术、新装备、新材料为手段，实现建设快、产出早、投资少、效益好为目标。1选煤厂设计的发展我国选煤厂设计的发展经历了学习、合作、自主设计及创新过程，在吸收借鉴国外选煤厂先进设计经验的基础上，结合我国原煤性质和煤炭产品市场特点，开始设计适合我国实际情况的现代化选煤厂。近几年，大型高效设备及耐磨新型材料的研制与成功应用为现代化选煤厂的发展奠定了坚实的物质基础。现代化选煤厂应具有主洗系统工艺简单、设备台数少、厂房高度低、生产效率高、运营成本低、经济效益好、安装检修方便、自动化程度高、建筑美观大方等优点。现代化选煤厂的设计应着重体现系统整体配置，因为选煤厂的设计是一个系统工程，不仅包括产品定位、原煤准备、洗选加工、煤泥水处理、产品装储运、副产品综合利用，还包括设备的正确选型、工艺的合理布置及高度的自动化操作。2现代化选煤厂设计中需注意的几个方面现代化选煤厂设计理念着重体现系统先进性与实用性的统一。解决好“现实与未来”、“先进与实用”之间的矛盾，既有前瞻性，又注重实效性。影响现代化选煤厂设计的因素很多，现从以下几方面谈谈现代化选煤厂设计中应注意哪些问题。2.1煤质分析与产品定位的准确性选煤厂产品首先以煤种来定位。肥煤、焦煤、瘦煤的洗精煤主要作为炼焦用煤；无烟煤的洗块煤作为化工用煤，洗末煤用作高炉喷吹煤、烧结煤或电煤；褐煤、长焰煤、不粘煤、弱粘煤、中粘煤主要作为发电用煤，与CO2反应性较好的产品煤也可用作化工原料；气煤、贫煤、1/3焦煤既可作动力煤，也可作炼焦配煤，贫煤的洗精煤也可用作高炉喷吹煤。现代化选煤厂对产品定位时除了注重煤种以外，还应注重煤质特征、可选性、及高端用户的需求情况。2.2洗选加工工艺系统的实用性洗选加工工艺设计是选煤厂设计的灵魂，选煤厂设计的水平高低、成功与否，首先取决于工艺设计是否先进、实用、高效。确定洗选加工工艺需要考虑的因素包括原料煤性质、用户对产品的需要、产品结构、生产成本、最大产率和最大经济效益，另外，生产规模的大小、洗选工艺对煤质波动的适应性也是重点考虑的因素。洗选加工工艺设计要根据原料煤的性质、产品结构初步确定是混合入洗还是分级入洗，是生产三种产品还是两种产品。现代化选煤厂的设计应主张因地制宜、因煤制宜，该用跳汰选时则用跳汰选，该用重介选时则用重介选。不能过分的追求分选工艺简单化、模式化，忽视入选原料煤的多样性、差异性，致使系统应变能力差、生产管理被动。对于极易选、易选煤，传统可靠的跳汰工艺仍然是首选，重介质旋流器分选属于离心力分选，一般用于分选那些难选或极难选的原煤或末煤。对于只选块煤的动力煤选煤厂，块煤排矸技术即可满足各项生产指标的要求。对于炼焦煤选煤厂，在满足较高分选精度、较低生产成本的前提下，应选择适当的分选工艺、合理简化工艺系统。正确选择洗选加工工艺是适应煤质和市场变化、节约投资、便于生产组织和管理的前提。每种选煤工艺都有其适应性和局限性，过分强调系统简单化、忽视各系统的协调作用，必然会影响生产系统的连续正常运转，那种试图把选煤工艺模式化的做法是不科学的，也是不负责任的。2.3工艺布置形式的合理性现代化选煤厂工艺布置形式从节能角度出发，采用全新的理念，将传统钢筋混凝土框架结构的多层厂房布置改为三层或二层布置，设备之间的高差尽可能减小，利用平面错开的方式保证了下层设备的检修空间，不仅降低了厂房高低，同时也减少了厂房体积。低层化的厂房布置，使得原煤提升高度和厂房间距大大减小，部分自流料流改为有压料流，虽然增加了泵的台数，加大了能耗，但是设备布置却变得不再受限。厂房高度降低所带来的能耗节省足以弥补增加泵的能耗，且厂房高度降低所节省的建设资金也是十分可观的。由于洗选设备可靠性的提高，设备选型尽可能选用大型设备，各个环节基本采用单台设备，大大减少了设备台数，便于实现自动化控制，减少设备维修量。流程设备实现一台接一台的连接形式，省去了许多中间转载、分配环节，使设备布置紧凑。主要设备布置采用“大厅式”集中布置，简化了工艺系统，缩短了煤流通道，减少了工艺环节，提高了设备利用率，进而提高了选煤厂的综合经济效益。2.4自动化控制系统的先进性现代化选煤厂应采用先进合理、实用可靠的控制技术来实现生产系统的自动化控制、减少劳动定员、提高生产效率。要实现高度的自动化控制，首先要选用先进可靠的设备，以保证设备无故障运行时间长，单机自动化水平高，然后还要采用先进合理、实用可靠的控制软件。为提高自动化控制程度，全厂控制系统可采用两级网络。控制主机选用先进、可靠的PLC和远程分站作为控制核心，以完成全厂的数字量、模拟量检测以及顺序控制和回路控制。在控制室的上位机选用工业计算机和大屏幕显示器，并配以功能强大的人-机接口软件，经通讯网络与下位机PLC相连，完成全厂设备的操作、运行状态和参数的显示、报警、储存，做到真正的控制和管理一体化。将先进的软件和硬件有机结合起来，可以实现生产管理自动化，提高生产管理水平，实现生产过程在线检测和料流的自动、精确统计，为科学决策和管理提供了依据，保证了选煤厂高效、安全生产及减员提效。2.5煤炭综合利用的实效性近期国家大力倡导煤炭生产企业以发展矿区循环经济为目的，实现产业升级和矿区环境综合治理。选煤厂是煤炭加工基地，它可以根据不同用户的需要将煤炭加工成不同质量的产品，而且还可以综合有效地利用煤炭资源。在选煤厂设计时，利用选煤厂副产品作为电厂燃料同步建设综合利用电厂。利用煤矸石生产空心砖、发展新型墙体材料，利用煤泥加工型煤，具有显著的环保、节能特性。这些若能作为选煤厂的配套设计项目，则经济效益和社会效益俱佳。除了传统的煤炭加工方法和煤炭产品外，新的煤炭深度加工的方法一直在研究之中。不同灰分的水煤浆制备及燃烧技术、管道输煤技术、煤泥发电技术等都是选煤技术研究的延伸。未来的选煤厂将成为煤炭深加工及综合利用的综合性工厂。结束语现代化选煤厂的设计应总结如下：洗选工艺适应性强，便于生产组织和管理；系统机械化程度高，在线检测、计量手段先进，降低工人劳动强度；主要设备“大厅式”集中布置，便于工人操作和设备检修；原煤和产品煤封闭式储存，副产品综合利用率高，改善工人工作和生活环境；整体配置完善，可操作性、实用性强，保证选煤厂高产、高效运行，提高企业经济效益。节约投资不应牺牲系统整体配置，系统先进不能忽视实用性、可操作性。设计应遵循“务实、创新、高效”的原则，追求“实用、适用、好用”的目标，体现系统整体最优、实用性最强。模块式选煤厂是上世纪90年代引自国外的设计理念。在中国最早建成的有成庄选煤厂、赵庄选煤厂等。模块式选煤厂主要是体现在工艺布置、厂房建筑形式及建筑材料上，特点是工艺、模块可以根据煤质及用户的需要进行组合选择。厂房也可以将不同的环节独立设计成不同的独立模块，有利于建厂进度和工艺系统的取舍组配。模块式选煤厂在国外的提出前提是在边远、生活和生产设施、条件均较匮乏的地区建设的快速装配式钢结构厂房。这些地区人烟较少，对环境保护要求也不是太高，服务年限到期时可以将有利用价值的结构和设备保护性拆装，或整个厂房拆装移动到新地址，进行重新组装使用。模块式选煤厂适合煤田较小、服务年限短、大型永久建筑不适合现场施工的场合，具有工艺系统简单、设备可靠性高、建厂周期短的特点。1我国国情我国地域辽阔，但煤田的分布多在人口稠密地区，并且矿井服务年限较长。边远地区的煤田煤炭储量一般都很大，仍有大部分都处在待开发状态。根据我国的能源政策，小型煤矿和小型选煤厂限制批复建设。因此，我们的模块式选煤厂在具备模块特性和优点的同时，还需具备相对永久生产、厂房坚固密实、环保设施齐备等特点，考虑到国产设备的性能和可靠性问题，厂房内还需具备更换和检修设备的空间和设施。我国的煤炭资源丰富，煤种也复杂多样，煤炭的用途从一般民用到冶金、化工、动力、精细化工等领域。一般用于燃烧、发电等用途的煤炭称为动力用煤，而用于焦化的煤炭称为炼焦煤，还有的煤炭可直接用于高炉喷吹、活性炭、炭黑等用途。因此根据不同的煤种、产品不同的用途也有不同的选煤工艺组合。因此，我国的模块选煤厂工艺系统的制定需根据煤炭性质、用户需求和煤炭市场定位来确定，从而搭配成不同规模和不同形式的模块式选煤厂模块结构。2模块式选煤厂的特点2.1工艺系统特点模块式选煤厂技术特点是简单、可靠，尽可能地减少工艺环节，各工艺环节分区明确，以利于工艺布置及建筑布局的的安排。如:为了主厂房模块的统一性和整体布局，一般将原煤准备系统、分级破碎等单独建立车间(模块)，有些特定工艺也可把原煤脱泥系统作为一个模块。主厂房内根据工艺需要及厂型规模以分成2～4个(也可更多)独立模块比较好。模块可以按独立系统划分，如双系统厂房可分成2个大模块;也可按工艺环节划分模块，分成主洗、煤泥水处理、脱水等几个模块。各模块之间通过管路、运输设备连接。我国的煤炭资源丰富，煤种很多，煤炭的用途也很多，选煤技术水平处在国际先进水平，在选煤的各个环节都有先进的工艺技术和装备。并且，我国的选煤技术也比较复杂多样，对于不同的煤种，不同的地区都有不同的工艺技术组合。如:西北地区以动力煤为主，选煤工艺一般采用的是原煤分级、大块煤机械(斜轮、立轮、动筛、浅槽等)排矸工艺，中块用旋流器、斜轮等工艺分选，末煤一般直接做为产品销售，也可入选;我国的中东部地区经济发达、集中，资源紧缺，煤炭需求量大，选煤是这些地区充分利用煤炭资源，提高煤炭附加值及满足环保要求的重要手段，这些地区的选煤厂建设对选煤技术要求较高，并且对厂房结构和布局要求也高，要求选煤系统完善，煤炭全级入选，同时要有高的分选效率。2.2结构特点模块式选煤厂设计特点为:布局紧凑，厂房和设备溶为一体，每台设备都有其独立结构，然后，根据工艺需要进行组合布置，整个车间被一台或几台天车覆盖，建厂期间安装十分便利;设备基本不留更换和检修空间，这在设备性能稳定、可靠、维护量小的前提下，可以节省空间、缩短建设周期，但当设备性能可靠性较差，需要经常维护或更换时，这种结构形式就不太适合。如晋城成庄选煤厂、赵庄选煤厂都有这种结构特点。2.3适合我国特点的模块形式我国模块式选煤厂的设计在厂房形式上进行了灵活的调整。在设备布置形式上，为了降低厂房高度和物料提升高度也做了大量工作，主要是模块式选煤厂总体布局设计及模块结构优化配置技术设计，从整体上降低了厂房高度、节省了电耗。设计中通过三维数字化应用软件(PDMS)对厂房进行优化布置、精确分析、研究和计算，形成了应用PDMS软件对模块厂房精准设计的可靠方法。应用PDMS软件对主厂房进行优化设计，可及时改进并解决以前设计过程中出现的设备、管路碰撞问题。我国的模块式选煤厂厂房一般采用轻钢结构，模块内部设备配置大体为:主厂房一层布置各个桶、泵及水池、变压器等重荷载设备，以便于减轻结构所承受的荷载，减少造价;旋流器及磁选机居上层，以降低厂房高度，这样布局非标、管路布置合理，使得煤流、水流、介质流自流和机械提升相结合;厂房采用内部设备支撑平台及门型钢架外围护体系，门型钢架上安装有天车，覆盖全车间可起吊全厂主要设备;设备支撑平台均为钢结构平台，各构件主要以螺栓连接，方便以后设备更换或扩大产能;原煤准备模块和原煤重介分选模块设备尽量选用国内或国外优质设备，以保证系统运行的可靠性、连续性，并留有必要的检修空间。3申家庄选煤厂设计下面以申家庄矿选煤厂为例来说明我国模块式选煤厂的设计思路与特色。申家庄矿选煤厂原煤准备模块主要是动筛跳汰机预排矸系统，为独立建设;原煤分选模块分为重介分选回收系统和煤泥处理系统，两个系统在建筑结构上相对分开。这样布置既避免了厂房设备震动的相互影响，又使它们具有各自功能分区，有利于厂房内卫生环境的改善。在主厂房内，轻钢结构在功能上分为两部分:一是设备支撑平台，二是厂房外围护。设备支撑平台为钢框架结构体系，设备直接作用在钢梁上，梁上平铺钢网格板作楼板，为便于安装及实现模块功能，钢框架及主次梁间都尽量采用螺栓连接，钢材尽量采用型钢。外维护部分为轻型门式钢屋架，上有20t起重天车，厂房外墙面及屋面采用压型彩钢板及采光带交互布置，既保证了厂房内的采光需要，同时起到保温隔热作用。在该厂的设计中，采用三维数字化应用软件(PDMS)对厂房进行了优化布置、精确分析和计算。PDMS软件是一种空间设计软件，通过PDMS软件可以预先在计算机中模拟布置设备、非标、管道及土建厂房结构，预先查看各个设备、非标、管路的空间关系及其与厂房结构的关系，从而在施工图设计之前就能准确了解各个设备、非标、管路的最佳位置及其空间关系，从而减少了设计过程中的变更、调整环节，有效地提高了设计效率，缩短了设计和建设时间，可使工程建设时间大大缩短。与申家庄矿选煤厂同规模常规选煤厂建设期约需一年时间，而此示范工程仅用了6个月。4结语目前，我国的模块式选煤厂关键技术已形成工程技术国产化，具有了中国特色，更加适合国内实际需要。我国的模块式选煤厂厂房布局紧凑，但不拥挤;各构件主要以螺栓连接，方便以后设备更换或扩大产能;改变了原传统模块的设计理念(即随煤矿的转变而拆除、移位)，以厂房结构装配化和建厂周期短、效益高为目标，节省了基建投资，极大促进了我国选煤厂结构设计的技术进步。拟解决的关键问题1、煤质资料的综合、分析与校正；2、确定并选择合理的工艺流程；3、工艺流程的计算；4、工艺设备的选型；5、工艺设备及厂区总平面布置；6、计算机软件绘制图纸；研究思路和方法1、对原煤煤质资料进行资料综合和分析，制好各粒级的浮沉试验综合表；根据各粒级浮沉试验综合表绘制可选性曲线，根据煤质分析和可选性确定选煤方法和选煤厂整体工艺流程；确定合理的流程进行介质流程计算、数质量流程计算和水量平衡计算，绘制最终产品平衡表、重介质平衡表和水量平衡表；根据选煤厂实际生产能力和具体流程进行设备选型计算和车间布置；利用计算机软件绘制车间平面图，横、纵剖面图以及厂区平面图；进行经济概算，说明设计的可实施性并对经济效益进行预算；编写制作说明书；本课题的进度安排第1周：小论文、实习；第2周：实习报告、开题报告；第3周：资料分析、选煤方法确定、确定工艺流程；第4周：技术经济比较、确定最佳方案；第5-6周：介质、数质量、水量流程计算；第7周：设备选型；第8周：数质量流程图、机械设备联系图；第9-11周：平面图、剖面图、主体厂房布置；第12周：劳动定员；第13周：经济概算（审核图纸）；第14-15周：写说明书；第16周：审核说明书（制作ppt