我國選煤設(shè)備的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

1、大同煤炭職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書 題 目 我國選煤設(shè)備的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 專業(yè)年級 采礦工程系 08 級選煤技術(shù) 1 班 學(xué) 號 0802111042 姓 名 王藝霖 指導(dǎo)老師 蔡淑君 2011 年 5 月 大同煤炭職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 摘要 介紹了我國外選煤各種專用設(shè)備的特點,使用現(xiàn)狀,我國外選煤技術(shù)及發(fā)展趨 勢,指出了國內(nèi)選煤設(shè)備存在的主要問題,提出了我國選煤機(jī)械設(shè)備的發(fā)展方向。 介紹了我國外選煤技術(shù)與裝備的現(xiàn)狀，對我國選煤技術(shù)的發(fā)展趨勢進(jìn)行了評述， 并對我國目前選煤工業(yè)存在的問題進(jìn)行了分析。 隨著科技進(jìn)步和信息時代的到來，各選煤廠在技術(shù)改造、生產(chǎn)管理信息化 方面有了巨大的進(jìn)步。鑒于生產(chǎn)

2、的連續(xù)性，選煤廠設(shè)備管理的重要性尤為突出。 設(shè)備管理的優(yōu)劣直接關(guān)系到分選效果、生產(chǎn)能力的大小、能源消耗的多少及企 業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的高低。同時，設(shè)備又是固定資產(chǎn)的重要組成部分，因此，加強對 設(shè)備的管理是選煤廠的一項非常重要的任務(wù)。 選煤廠設(shè)備種類、型號繁多，所以，利用計算機(jī)技術(shù)實現(xiàn)對設(shè)備的科學(xué)有 效的科學(xué)管理非常重要。 從重介選煤生產(chǎn)方面闡述了影響介耗的主要因素有：磁鐵礦粉質(zhì)量，重介 懸浮液的粘度和固相體積濃度，合格懸浮液的循環(huán)量，弧形篩、脫介篩的脫介 效果，進(jìn)入磁選機(jī)的分流量，磁選機(jī)的分選效率，磁鐵礦粉的添加方式，從重 介系統(tǒng)中向外排放的介質(zhì)量等，同時提出了降低介耗應(yīng)注意的主要環(huán)節(jié)和措施。 細(xì)煤離

3、心機(jī)的結(jié)構(gòu)原理及使用效果, 分析了細(xì)煤離心機(jī)應(yīng)用范圍、條件及 應(yīng)用前景。 關(guān)鍵詞：選煤專用設(shè)備,選煤技術(shù),現(xiàn)狀與發(fā)展 大同煤炭職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 目錄目錄 第一章 緒論.1 第二章 中國選煤設(shè)備發(fā)展概述.3 第一節(jié) 選煤設(shè)備技術(shù)發(fā)展概況.3 第二節(jié) 中國選煤設(shè)備技術(shù)進(jìn)步回顧.4 第三章 選煤方法、常用工藝設(shè)備現(xiàn)狀.27 第一節(jié) 常用選煤方法.27 第二節(jié) 常用選煤工藝.27 第三節(jié) 我國分選設(shè)備的現(xiàn)狀及發(fā)展.28 第四章 選煤廠設(shè)備管理存在的普通性問題.35 第一節(jié) 選煤廠的設(shè)備管理普遍存在的問題.35 第二節(jié) 設(shè)備管理系統(tǒng)基本框架.35 第三節(jié) 系統(tǒng)各模塊的實現(xiàn).35 第五章 中國選煤設(shè)備

4、的發(fā)展趨勢.38 第一節(jié) 選煤設(shè)備大型化.38 第二節(jié) 重介技術(shù)設(shè)備技術(shù)占主要市場.38 第三節(jié) 裝配式成為選煤廠建設(shè)的新模式.39 第四節(jié) 選煤過程自動控制和全廠自動化.39 結(jié)論與建議.40 參考文獻(xiàn).42 致謝.43 大同煤炭職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 1 第一章第一章 緒論緒論 煤炭是我國最主要的能源，在已探明的化石能源資源總量中，煤炭占 94.3%， 石油和天然氣僅占 5.7%。我國又是煤炭生產(chǎn)和消費大國，在一次能源消費結(jié)構(gòu) 中，煤炭約占 70%。2003 年我國煤炭產(chǎn)量達(dá) 17.36 億噸，今年前 3 季度產(chǎn)煤已 達(dá)到 13 億噸，全年預(yù)計將達(dá)到 19 億噸，新能源技術(shù)開發(fā)和產(chǎn)業(yè)建設(shè)短期

5、內(nèi)不 足以形成規(guī)?；?yīng)。長期以來，國內(nèi) 70%的燃料和工業(yè)動力、60%的化工原 料和 60%的民用商品能源，都是由煤炭提供的。隨著國民經(jīng)濟(jì)和社會的發(fā)展， 能源需求不斷增加，對煤炭的需求量也將越來越大，在今后 50 年內(nèi)我國以煤炭 作為主要能源的格局不會有根本性變化。因此，保障煤炭有效供給和潔凈煤利 用是我國能源安全重要的實際問題。 煤炭作為我國的主要能源，在為國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出巨大貢獻(xiàn)的同時，也帶 來了嚴(yán)重的環(huán)境污染。大量的原煤直接燃燒造成的煤煙型為主的大氣污染，嚴(yán) 重制約了我國國民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)健康發(fā)展。2002 年我國煙塵排放量為 1012mt，so2排放量為 1926mt，酸雨面積已超過國土

6、面積的 30%，而燃煤造成 的煙塵和 so2排放量分別占到 70%和 85%。為了減少環(huán)境污染，提高煤炭的轉(zhuǎn) 化燃燒率，國家和用戶對煤炭質(zhì)量和品種的要求日趨嚴(yán)格，使圍繞煤炭潔凈加 工與利用的潔凈煤技術(shù)形成蓬勃發(fā)展的態(tài)勢。 選煤是使用物理、物理化學(xué)方法，將原煤分成不同質(zhì)量、規(guī)格產(chǎn)品的加工 過程。選煤可以出去煤中的雜質(zhì)，包括矸石和 50%70%的硫，提高煤炭產(chǎn)品的 質(zhì)量、增加煤炭品種、減少無效運輸、提高熱效率、節(jié)約能源、減少 so2、nox和煙塵的排放量。選煤還是綜合利用資源，提高煤炭企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的 重要手段。因此，選煤已成為煤炭工業(yè)現(xiàn)代化生產(chǎn)中不可缺少的重要環(huán)節(jié)和潔 凈煤技術(shù)中的源頭技術(shù)，是煤炭

7、深加工的基礎(chǔ)和前提。發(fā)展煤炭洗選加工既可 滿足國民經(jīng)濟(jì)快速、健康發(fā)展，對煤炭的需求又能使煤炭污染在總量上有所減 少，改變生態(tài)環(huán)境惡化狀況，實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)與環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展。我國選煤工業(yè)起步 較晚，20 世紀(jì) 50 年代才開始建立起自己的選煤工業(yè)，經(jīng)歷了兩次快速發(fā)展時 期。20 世紀(jì) 70 年代以“洗煤保鋼”為主要內(nèi)容的選煤大發(fā)展，是原煤入選比例 由 1970 年的 10%增長到 1980 年的 17%，基本滿足了我國鋼鐵工業(yè)對煉焦煤質(zhì) 大同煤炭職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 2 的要求;2000 年以來，選煤工業(yè)進(jìn)入新的快速發(fā)展時期。到 2005 年，我國煤炭 產(chǎn)量大 21.3 億噸，原煤入選量 7.04 億噸

8、，原煤入選比例達(dá)到 33%。 1949 年初，中國只有生產(chǎn)選煤廠 9 座，設(shè)計能力為 700 萬噸年，工藝流 程簡單，方法落后。30 多年來洗選加工能力有很大發(fā)展。截至 1981 年底，全 國共有選煤廠 99 處，設(shè)計能力為 11395 萬噸年,實際處理量已達(dá) 11700 萬噸/ 年。技術(shù)裝備水平不斷提高。廢除了落后的選煤方法和設(shè)備,發(fā)展了重介質(zhì)選煤, 應(yīng)用重介質(zhì)排矸和碎選機(jī)代替了部分選煤廠的人工選矸；篩下空氣室跳汰機(jī)已 得到廣泛應(yīng)用；直接浮選新工藝、大型浮選機(jī)、真空過濾機(jī)、壓濾機(jī)等也已得 到廣泛應(yīng)用；解決細(xì)粒級篩分的概率篩和等厚篩也已研制成功，并已推廣應(yīng)用; 自行設(shè)計、施工建成了年處理能力為

9、 350 萬噸的全部重介質(zhì)選、煤泥浮選流程 的田莊選煤廠和一些應(yīng)用直接浮選新工藝的跳汰浮選選煤廠；從美國和聯(lián)邦德 國引進(jìn)近代選煤技術(shù)的范各莊選煤廠和興隆莊選煤廠，已建成投產(chǎn)。槽寬 4m 的斜輪重介質(zhì)分選機(jī)研制成功，并已在年處理量為 600 萬噸的撫順西露天選煤 廠中使用。 過去的 20 年是我國選煤穩(wěn)健大發(fā)展的時期。80 年代初期，選煤廠設(shè)計入 選能力僅有 11042 萬 ta，入選煤量 11698 萬 ta 占原煤入選比例 1895， 到 2001 年底選煤廠設(shè)計入選能力已達(dá) 52500 萬 ta，入選煤量達(dá)到了 38600 萬 ta，原煤入選比例達(dá)到 35。選煤廠設(shè)計能力和人選煤量均位居世

10、界前列。 我國的選煤技術(shù)有了很大進(jìn)步。20 年前主要選煤方法是跳汰選，重介質(zhì)旋 流器選煤剛剛起步，選煤廠裝備水平很差，篩子只有 12m2，跳汰機(jī)只有 14m2。在 80、90 年代先后引進(jìn)了開灤范各莊、兗州興隆莊、平朔安太堡、太 原晉陽、開灤錢家營以及晉城成莊、大同馬脊梁等一些技術(shù)和裝備先進(jìn)的選煤 廠，我國自行研制的大型重介質(zhì)旋流器選煤技術(shù)已經(jīng)比較成熟并推廣應(yīng)用，國 產(chǎn)的大型選煤設(shè)備，如 36x60m2 振動篩、3540的篩下空氣室跳汰機(jī)已 在實際生產(chǎn)中應(yīng)用。我國選煤技術(shù)的研究和開發(fā)已經(jīng)步人世界先進(jìn)行列?，F(xiàn)在 全國共有選煤廠近 110 座,選煤工藝指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)效益正在不斷地提高到新的水平； 環(huán)境

11、保護(hù)、防止污染日益得到重視，已有一批選煤廠實現(xiàn)了煤泥水閉路循環(huán)； 大同煤炭職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 3 選煤生產(chǎn)技術(shù)不斷提高,工藝效果和經(jīng)濟(jì)效益不斷改善,環(huán)境保護(hù)工作正在不斷地 完善和提高。 第二章第二章中國選煤設(shè)備發(fā)展概述中國選煤設(shè)備發(fā)展概述 第一節(jié) 選煤設(shè)備技術(shù)發(fā)展概況 全世界原煤平均入選比例在 50%左右，一些發(fā)達(dá)國家則明顯高于這一比例。 我國選煤入選比例只占 30%，有 70%的原煤未洗選。因此商品煤灰分高。2003 年商品煤灰分為 20.31%，而發(fā)達(dá)國家小于 16%。國外原煤入選比例在 50%-95%之 間，冶金的煉焦精煤灰分在 5.0%-8.0%之間，而相應(yīng)地我國平均在 9.3%，我

12、國 平均灰分為 25%左右。 我國的選煤廠數(shù)目不斷減少，廠型大型化，原煤處理能力不斷擴(kuò)大。據(jù)不 完全統(tǒng)計，2003 年全國共有年入洗原煤能力 15 萬噸以上的選煤廠 1618 座，其 中國有重點煤礦選煤廠 254 座，核定能力 45222 萬噸；地方煤礦選煤廠約 140 座，入選能力 7000 萬噸；鄉(xiāng)鎮(zhèn)和民營煤礦的選煤廠 1166 座，入選能力約 9200 萬噸。254 座國有重點煤礦選煤廠中煉焦煤選煤廠 147 座，入選能力 21713 萬 噸；動力煤選煤廠 107 座，入選能力 23509。 選煤廠規(guī)模大型化依賴于選煤裝備的大型化。近年來，注重研發(fā)機(jī)電一體 化、自動化和智能化的大型選煤裝

13、備。如 36m2振動篩、單槽容積為 20m3的浮 選機(jī)、150m2圓盤加壓過濾機(jī)和直徑為 1500mm 的臥式振動離心脫水機(jī)、直徑 為 1500mm 的三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器等。 煤炭清潔洗選加工技術(shù)是資源綜合利用的基礎(chǔ), 是提高煤炭熱效率的有效 途徑,也是保障國民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)的需要 ,煤炭洗選加工業(yè)在政策 扶持、科技進(jìn)步、市場拉動、投資增加和環(huán)保要求的推動下,呈現(xiàn)出快速發(fā)展、 總體推進(jìn)、擴(kuò)量提質(zhì)、增效降污的可喜局面,原煤入洗 比例不斷提高。到 2004 年末,全國共有年入洗 3 萬噸及以上的選煤廠 2000 余座,設(shè) 計能力 7.5 億噸以上, 原煤入洗量為 5 億噸左右。2005

14、年,全國原煤入洗能力將突 破 8 億噸,入洗量將 達(dá)到 6 億噸,入洗比例達(dá) 40%,根據(jù)煤炭工業(yè)規(guī)劃,到 2010 年原煤入洗率達(dá) 50%, 原煤入洗量提高到 11 億噸,煉焦煤全部入洗,動力煤入洗率達(dá)到 40%以上。據(jù)此 大同煤炭職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 4 計算,每年將新增 8000-10000 萬噸原煤入洗,按 400 萬噸規(guī)模洗選原煤,每年將新 增 25 座大型洗選煤廠,加上現(xiàn)有洗選煤廠的技術(shù)改造每年約需洗選煤設(shè)備 250 套左右,洗選煤設(shè)備的發(fā)展?jié)摿艽蟆?第二節(jié) 中國選煤設(shè)備技術(shù)進(jìn)步回顧 中國煤炭洗選和深加工技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)和國際同步，選煤廠應(yīng)用的工藝技 術(shù)已達(dá)到國際先進(jìn)水平。 195

15、6 年以前，中國選煤廠大多是英國、日本、前蘇聯(lián)、波蘭設(shè)計或合作設(shè) 計建設(shè)的，如林西、滴道、雙鴨山、馬頭、株洲、太原等選煤廠。1956 年中國 成立了選煤專業(yè)設(shè)計院選煤設(shè)計研究院(現(xiàn)與北京煤炭設(shè)計院合并、更名為 北京華宇工程有限公司)，部分煤礦設(shè)計院也設(shè)立了選煤專業(yè)。同時還陸續(xù)成立 了專門的選煤科研單位。 （1）1959 年 12 月 26 日，建成投產(chǎn)了我國第 1 座自己設(shè)計、自己施工的 大型選煤廠邯鄲選煤廠，結(jié)束了我國不能自已設(shè)計選煤廠的歷史。該廠設(shè) 計能力為 1.5mta，采用跳汰、浮選工藝。 （2）1970 年 10 月投產(chǎn)的田莊選煤廠是我國第 1 座大型重介質(zhì)選煤廠，設(shè) 計能力 3.5

16、mta。選煤工藝采用分級入選，分級粒度 13mm，+13mm 塊煤采用 2.6m 重介斜輪分選，130.5mm 末煤采用500mm 重介旋流器分選，0.5mm 煤泥采用 4m3 浮選機(jī)分選。該選煤廠機(jī)械電氣設(shè)備全部國產(chǎn)，研制采用了 36 種新設(shè)備，如 30m2 共振篩、30m 濃縮機(jī)、wlc 一 800 離心機(jī)等，其中大部 分經(jīng)生產(chǎn)實踐證明是成功的，對改變我國選煤技術(shù)的落后面貌起了積極的推動 作用。 （3）1987 年投產(chǎn)的西曲選煤廠，是引進(jìn)美國、日本等國設(shè)備的現(xiàn)代化大 型選煤廠，設(shè)計能力 3.5mta。該廠采用跳汰粗選，重介旋流精選、煤泥浮選 工藝，并采用了當(dāng)時國內(nèi)最大的選煤設(shè)備，如永田 2

17、7m2 側(cè)鼓式跳汰機(jī)、神戶 27m2 篩分機(jī)、維姆科 14m3 浮選機(jī)、伯德 1418 沉降過濾式離心機(jī)、艾姆科 200m2 過濾機(jī)、丹佛 2424 螺旋干燥機(jī)、750m2 壓濾機(jī)等設(shè)備。與其它引進(jìn)成套 選煤技術(shù)裝備的選煤廠不同，西曲選煤廠采用了“點菜”的方式進(jìn)行國際采購， 從不同的國家引進(jìn)先進(jìn)設(shè)備，由我國自己設(shè)計建成。西曲選煤廠和興隆莊、范 各莊、錢家營等選煤廠的建設(shè)，使當(dāng)時中國選煤廠無論從工藝還是設(shè)備水平都 大同煤炭職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 5 向前邁進(jìn)了一大步，大大縮短了我國與國際選煤技術(shù)及其裝備之間的差距。這 種自行設(shè)計、國際采購的建廠方式，標(biāo)志著我國選煤設(shè)計及其應(yīng)用技術(shù)已跨入 國際先進(jìn)行

18、列。 （4）1991 年 8 月，我國第 1 座以三產(chǎn)品重介旋流器為主導(dǎo)工藝的大型選 煤廠鐵東選煤廠建成投產(chǎn)。采用分級入選技術(shù)，+13mm 塊煤跳汰選、 130.5mm 重介選、-0.5mm 浮選，設(shè)計能力 1.2mta，設(shè)備全部國產(chǎn)。鐵東選 煤廠技術(shù)先進(jìn)、設(shè)計合理、自動化水平高、經(jīng)濟(jì)效益好，被評為國家優(yōu)秀工程 設(shè)計金質(zhì)獎。該廠的示范效應(yīng)，大大推動了我國三產(chǎn)品重介旋流器和重介選煤 技術(shù)的發(fā)展。目前，我國三產(chǎn)品重介旋流器分選技術(shù)及其設(shè)備已日趨成熟，已 形成系列化產(chǎn)品，并得到普及應(yīng)用，其技術(shù)居世界先進(jìn)水平。 （5）2000 年 8 月，第 1 座國產(chǎn)高效裝配式選煤廠伯方選煤廠投產(chǎn)。 這是實施設(shè)計總

19、承包建設(shè)、全部設(shè)備國產(chǎn)化的高效裝配式選煤廠，整個工程建 設(shè)周期 10 個月，該廠設(shè)計能力 0.60mta，分選粒度 250mm，選煤工藝采用 有壓三產(chǎn)品重介旋流器、煤泥浮選、尾煤壓濾聯(lián)合流程。 在伯方選煤廠建成之后，又陸續(xù)投產(chǎn)了神華準(zhǔn)格爾、邢臺東龐、晉城寺河 等一批采購國際先進(jìn)工藝設(shè)備、適合中國國情的高效裝配式選煤廠，受到廣泛 好評。 （6）我國新落成的第 l 座特大型現(xiàn)代化選煤廠安家?guī)X選煤廠是國際上 屈指可數(shù)的特大型選煤廠之一。其設(shè)計能力 15.00mta，2000 年投產(chǎn)，現(xiàn)已擴(kuò) 建為 21.oomta。該廠采用分級重介選煤工藝，+13mm 塊煤采用重介刮板分 選機(jī)、130.15mm 末煤

20、采用重介旋流器分選。機(jī)電設(shè)備國際招標(biāo)采購，國內(nèi)外 設(shè)備都性能可靠、指標(biāo)先進(jìn)。該廠設(shè)計中有多項技術(shù)創(chuàng)新，工藝系統(tǒng)、土建結(jié) 構(gòu)、機(jī)電安裝、自動控制等各方面都采用了新技術(shù)、新工藝、新材料。生產(chǎn)實 踐證明，該廠各項指標(biāo)均達(dá)到或超過設(shè)計水平，全員效率高達(dá)每日 260t。 重介質(zhì)選煤比例迅速上升，重介質(zhì)旋流器選煤已成為發(fā)展重點在主要產(chǎn)煤 國家，重介質(zhì)選煤已上升為主導(dǎo)地位。目前美國的重介質(zhì)選煤比重已占 66%， 法國占 60%，加拿大占 56%，澳大利亞和南非跳汰選煤已基本淘汰。1999 年， 我國選煤方法基本以跳汰選為主，占 59%，而先進(jìn)的重介質(zhì)選煤僅占 23%。到 2005 年，重介質(zhì)選煤比重已達(dá)到

21、39.5%，而跳汰選減到 45%。值得注意的是由 大同煤炭職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 6 于大直徑重介質(zhì)旋流器、有壓給料和無壓給料三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器和煤泥重介 質(zhì)旋流器的出現(xiàn)，重介質(zhì)旋流器選煤已成為首選技術(shù)。我國新設(shè)計、建設(shè)的選 煤廠和老廠技術(shù)改造也大都采用直徑 1000mm 以上的重介質(zhì)旋流器或三產(chǎn)品重 介質(zhì)旋流器。 有了降低投資和加工成本，國際上主要采用設(shè)備和廠型大型化及三產(chǎn)品重 介質(zhì)旋流器簡化工藝如英國把主選設(shè)備 larcodem-s 型兩產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器的直 徑有 700mm 增至 1350mm 以及前蘇聯(lián)研制三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器等。我國從上 個世紀(jì) 80 年代開始研制有壓和無壓給料三產(chǎn)品重介

22、質(zhì)旋流器，到 1995 年時具 有代表性的產(chǎn)品使 nwxs710/500 型三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器，并推廣應(yīng)用于中小 廠 16 座，選煤廠生產(chǎn)純矸石的需要。改進(jìn)后的 700/500a 型，單臺設(shè)備處理能 力偏小，工藝系統(tǒng)不夠完善，也沒有能在大型選煤廠中推廣應(yīng)用。 為了加快重介質(zhì)選煤技術(shù)的發(fā)展，1995 年、1996 年原國家科委和國家計委 分別下達(dá)了國家“九五”科技攻關(guān)課題“高硫煉焦煤全重介洗選脫除無機(jī)硫成套工 藝與設(shè)備”和“大型高效全重介選煤簡化流程新工藝及設(shè)備”，對重介質(zhì)選煤技術(shù) 進(jìn)行集中攻關(guān)。通過煤炭科學(xué)研究總院唐山分院科研人員和現(xiàn)場工程技術(shù)人員 的共同努力，“九五”期間重介質(zhì)選煤技術(shù)取得了

23、突破性的進(jìn)展，以具有我國自 主知識產(chǎn)權(quán)的大型無壓給料三場品重介質(zhì)旋流器為主選設(shè)備的簡化重介質(zhì)旋流 器為主選設(shè)備的簡化重介質(zhì)選煤工藝已經(jīng)研究成功，經(jīng)受了生產(chǎn)考驗，在貴州 盤江煤電（集團(tuán)）公司老屋基選煤廠建成了分選95%。中國產(chǎn)機(jī)械驅(qū)動式動篩跳汰機(jī) i 值為 0.095。液壓驅(qū) 動式的動篩運動特性可能在線無極調(diào)節(jié)，機(jī)械驅(qū)動式則需停機(jī)改變機(jī)械參數(shù)來 實現(xiàn)。據(jù)分析，中國國產(chǎn)液壓驅(qū)動式跳汰機(jī)的價格為引進(jìn)的 1/10 左右，噸煤投 資為國產(chǎn)機(jī)械驅(qū)動式的 3/4 左右，從性能價格上考慮，液壓驅(qū)動式較為經(jīng)濟(jì)合 理。 （二）浮游選煤方面 浮選技術(shù)近年來發(fā)展很快，多應(yīng)用于煉焦煤選煤廠和生產(chǎn)高爐噴吹用無煙 煤粉的選

24、煤廠。我國研制的浮選柱有效分選下限可達(dá) 10m，使細(xì)粒精煤產(chǎn)率平 均提高 13 個百分點；大型機(jī)械攪拌式浮選機(jī)單槽容積已達(dá) 20m3；“十五”國家 科技攻關(guān)課題“帶有礦漿預(yù)礦化器的機(jī)械攪拌式浮選機(jī)”已大面積推廣應(yīng)用。微 細(xì)煤泥浮選及提高沒你浮選選擇性，始終是國內(nèi)外研究的技術(shù)難點和重點。 為了提高細(xì)粒級難浮煤和氧化煤的浮選效果，何潔從表面化學(xué)基本理論出 發(fā)，分析了沒的本征表面性質(zhì)與潤濕性間的關(guān)系，探討了表面活性物質(zhì)的性質(zhì)、 濃度以及溶液的 ph 值等因素對潤濕性的影響。林玉清等分析了煤泥氧化后對 大同煤炭職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 11 可浮性的影響及加添加劑可改變氧化煤泥的疏水性，并對潞安煤泥氧化后

25、添加 oc-01 添加劑進(jìn)行復(fù)選試驗，證明其對改善煤的可浮性和選擇性有一定效果。 湖南省煤炭科學(xué)研究所合成了兼具選擇性和分散性的 fo 系列藥劑，試驗證明 可取得節(jié)油和提高精煤產(chǎn)率的效果。程雙武等研發(fā)出高效煤泥浮選促進(jìn)劑，也 取得同樣的結(jié)果。 為了降低浮選精煤被細(xì)泥的污染，程宏志等利用設(shè)置于浮選槽分離區(qū)的振 蕩分離器的機(jī)械振動，激勵其周圍介質(zhì)振蕩，當(dāng)多個波動源之間最小局部振幅 大于能夠產(chǎn)生機(jī)械夾帶的旗袍表面間最大距離時，被氣泡夾帶的親水性顆粒有 力為自由顆粒，落回礦漿，從而減輕了夾帶污染。工業(yè)生產(chǎn)時間證明，可有效 降低浮選精煤灰分 12 個百分點，提高浮選完善指標(biāo) 3 個百分點以上，突破了 以

26、往用沖洗水降灰的傳統(tǒng)方法，為降低浮選精煤灰分提供了新的途徑。 為了提高浮選效果，許多學(xué)者在改進(jìn)和創(chuàng)新浮選工藝上做了大量研究工作。 李建中等針對細(xì)泥對浮選精煤污染的問題，提出了伏擊浮選的流程。王懷法等 對高灰極難浮煤泥進(jìn)行了絮凝浮選的研究，考擦了團(tuán)聚劑用量及種類、攪拌調(diào) 漿濃度、分散劑用量等工藝因素對浮選的影響，獲得優(yōu)于常規(guī)浮選的分選效果。 楊宏麗等開展了煤泥反浮選的研究探索，考擦了捕收劑種類和用量對煤泥反浮 選效果的影響。結(jié)果表明，基本達(dá)到了正浮選的指標(biāo)，但藥劑耗量較大，有待 進(jìn)一步研究。郭德等以杏花選煤廠為例，分析了干事易泥化、黏土含量大、水 質(zhì)軟等存在的問題，通過煤泥浮選最佳粒度組成的確定

27、，采用脫泥浮選流程， 全面改善了浮選、過濾、澄清等效果，并提出耙式濃縮機(jī)式原煤脫泥的理想設(shè) 備。羅道成等針對褐煤可浮性差，傳統(tǒng)浮選法不能分選的問題，提出了在 25 時，用 naoh 溶液對其進(jìn)行預(yù)處理，用甲基二乙醇酰胺對其表面進(jìn)行改性，然 后用 c 重油進(jìn)行造粒，再用少量仲庚醇對造粒褐煤進(jìn)行浮選的新方法。試驗效 果表明，可以很好地浮選回收細(xì)粒褐煤。 對浮選設(shè)備的研發(fā)工作，不少學(xué)者取得了卓有成效的結(jié)果。黑龍江科技學(xué) 院研發(fā)了浮選旋流器，并在杏花、南山和東海等選煤廠進(jìn)行了工業(yè)性試驗，受 到理想效果，并取得專利。隨后又研制成功基于離心力場和重力場共同作用的 1500mm、2500mm 和 3000m

28、m 等型號的系列圓形離心浮選機(jī)，工業(yè)性試 驗結(jié)果表明，微泡和旋流力場強化了煤泥的選擇性，降低了浮選顆粒粒度下限； 大同煤炭職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 12 浮選時間由常規(guī)浮選的十幾分鐘減少到 12 分鐘，提高了浮選效率和處理能力， 且具有投資少、運行費用低的優(yōu)點。 為了實現(xiàn)浮選機(jī)的大型化，程宏志等滾據(jù)機(jī)械攪拌式浮選機(jī)的工作原理、 結(jié)構(gòu)特點和工藝要求，運用相似理論，制定了適用于選煤用浮選模擬放大設(shè)計 的幾何相似、動力相似和運動相似準(zhǔn)則，應(yīng)用于相似轉(zhuǎn)換后，具有嚇你公司的 攪拌強度、重啟速率和克里懸浮條件，為浮選機(jī)的科學(xué)設(shè)計提供了理論依據(jù)。 在浮選設(shè)備研制方面特別應(yīng)該提到的是，為了強化細(xì)粒級煤的浮選效果，

29、繼 20 世紀(jì) 60 年代以后，浮選柱再次成為研究熱點。在工業(yè)上當(dāng)采用沖洗水噴淋泡沫 時，浮選柱的精煤灰分可比機(jī)械攪拌式降低 12 個百分點。我國開發(fā)的主要為 fcmc 型旋流-靜態(tài)微泡式和 fxz 型浮選柱，目前在工業(yè)上應(yīng)用的主要是旋流- 靜態(tài)微泡浮選柱和靜態(tài)浮選柱，已達(dá) 50 多臺，劉炯天介紹了研究及應(yīng)用情況。 其主要技術(shù)特點是底部旋流場的作用，在較高離心場重力分離作用下，成泡與 礦化過程突出了“垂直”的特點，并形成了微細(xì)物料分選的綜合力場的優(yōu)勢。當(dāng) 前對浮選柱研究的側(cè)重點重要是柱體高度和旗袍發(fā)生器。大量研究工作表明， 浮選柱總的發(fā)展趨勢式氣泡發(fā)生器由內(nèi)部充氣型向外部充氣型發(fā)展，柱體由高

30、柱型向低柱型發(fā)展。 旋流靜態(tài)微泡浮選柱主體結(jié)構(gòu)（圖 6）包括浮選柱分選段（柱分離裝置） 、旋流力場分離段（旋流分離裝置）和管浮選裝置的三部分。整個設(shè)備為柱體， 柱分選段位于整個柱體上部；旋流分離段位于柱分選段下部，與柱分選段直接 連接；管浮選裝置布置在設(shè)備柱外，其出流沿切線方向與旋流分離段柱體相連。 柱分選段相當(dāng)于放大了旋流分離段的溢流管，管浮選裝置相當(dāng)于旋流分離段的 切線給料管。 大同煤炭職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 13 圖 6 旋流靜態(tài)微泡浮選柱分選設(shè)備示意圖 管復(fù)選裝置包括氣泡產(chǎn)生器與浮選管段兩部分，氣泡發(fā)生器是浮選柱的關(guān) 鍵部件，它采用類似于射流泵的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，具有依靠射流負(fù)壓自身引入氣體并

31、把氣體粉碎成氣泡的雙重作用。氣泡產(chǎn)生器的工作介質(zhì)為循環(huán)中礦，經(jīng)過加壓 的循環(huán)礦漿進(jìn)入氣泡發(fā)生器，引入氣體并形成含有大量微細(xì)氣泡的氣固液 三相體系，含有氣泡的三相體系的復(fù)選管段內(nèi)高度紊流礦化，然后以較高能量 狀態(tài)沿切向高速進(jìn)入旋流分離段。這樣，管浮選裝置在完成浮選充氣與高度紊 流礦化功能的同時，又以切向入料的方式在浮選柱底部形成了旋流力場，它是 整個浮選柱分選的能量來源。 大量氣泡沿切向進(jìn)入旋流分離段，由于離心力和浮力的共同作用，迅速以 旋轉(zhuǎn)方式旋流分離段中心匯集，進(jìn)入柱分選段并在柱體斷面上的到分離，與此 同時，由上部給入的原礦漿連同煤粒呈整體向下塞式流動，與呈整體向上升浮 的氣泡產(chǎn)生逆向運行與

32、碰撞；氣泡在上升過程中不斷礦化，形成柱分選的持續(xù) 礦化過程。更重要的是，柱分選段對來自底部的旋流力場及管浮選段回收的中 大同煤炭職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 14 礦進(jìn)行精選，從而保證了整個設(shè)備的精礦產(chǎn)品質(zhì)量。該浮選柱的主要技術(shù)特征 見表 6。 表 6 浮選柱的主要技術(shù)特征 指標(biāo)數(shù)值指標(biāo)數(shù)值 入料粒度/mm00.5噴水量/m3h-1020 干煤泥處理量/th- 1 1520設(shè)備自重/t24 礦漿處理量/m3h-1200250設(shè)備容積/m34042 電機(jī)功率/kw55設(shè)備外形/mm40007000 （三）干法選煤方法 干法選煤包括流化床選煤和風(fēng)力選煤，主要應(yīng)用于寒冷、水資源短缺地區(qū) 的煤炭分選以及易泥化

33、煤種的分選，在眾多選煤方法中應(yīng)用比例相對較小，應(yīng) 用較多的為風(fēng)力選煤。為了提高干法選煤的分選效果，日本、加拿大和我國先 后開展了空氣重介質(zhì)流化床干法選煤技術(shù)的研究。日本煤炭利用中心(ccuj) 用流化床分選13mm 的塊煤，用振動風(fēng)力搖床分選 130.5mm 粒級煤，完成了 煤炭干選性試驗項目。世界上用于處理 506mm 級煤炭、處理能力為 50t/h 的 空氣重介質(zhì)流化床干法選煤技術(shù)首先由中國礦業(yè)大學(xué)完成并通過工業(yè)性試驗。 目前中國礦業(yè)大學(xué)為實現(xiàn)全粒級(300omm)煤炭干法選煤，正開展50mm 塊煤深床型空氣重介質(zhì)流化床選 煤技術(shù)、三產(chǎn)品雙密度層空氣重介質(zhì)流化床選煤技術(shù)和1mm 煤粉摩擦電

34、選技 術(shù)的研究。 干法選煤由于不用水、工藝系統(tǒng)簡單、投資少、建設(shè)周期短、運行費用低 和粉塵污染問題已得到解決，近年來研究和應(yīng)用方面又有上升的趨勢。在世界 上，前蘇聯(lián)式干法選煤生產(chǎn)規(guī)模最大、經(jīng)驗較豐富的國家。我國由于西部大開 發(fā)戰(zhàn)略的實施，西部又處于高寒、缺水地區(qū)，因此干法選煤技術(shù)的硬功得到迅 速推廣。據(jù)不完全統(tǒng)計，從 1998 年以來，唐山分院研發(fā)的 fgx 型系列復(fù)合式 干法選煤機(jī)和 fx 型干法分選機(jī)在全國應(yīng)用了 264 套，入選煤量達(dá) 32mt，占總 大同煤炭職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 15 入選原煤的 4.5%。fx 型風(fēng)選機(jī)亦在繼續(xù)擴(kuò)大應(yīng)用范圍。今后的發(fā)展方向是提 高設(shè)備的可靠性，并繼續(xù)向

35、大型化發(fā)展。 為了提高干法選煤的分選效果，日本、加拿大和中國都先后開展了空氣重 介質(zhì)硫化床干法選煤技術(shù)的研究。世界上首先由中國礦業(yè)大學(xué)完成的處理能力 為 50t/h、用于處理 506mm 級煤炭的空氣中介硫化床干法選煤技術(shù)完成工業(yè)性 試驗后，處理能力為 70 萬 t/a 的干法選煤廠也投入試生產(chǎn)。工業(yè)實驗結(jié)果表明， 該法具有分選精度高（ep=0.05）、投資省（為濕法選煤廠的 1/2）、無環(huán)境污 染和分選密度調(diào)節(jié)范圍寬（在高密度和較高密度分選時，采用磁鐵礦粉和煤粉 混合加重質(zhì)，其最高密度可達(dá) 2.2g/cm3;在低密度和較低密度分選時，采用磁珠 和煤粉混合加重質(zhì)，最低密度可降至 1.3g/cm

36、3）的優(yōu)點，可適應(yīng)不同煤質(zhì)、不 同產(chǎn)品質(zhì)量要求情況嚇的分選，既可排矸也可用于低密度分選。目前，中國礦 業(yè)大學(xué)為實現(xiàn)全粒級（3000mm）煤炭干法選煤，正開展50mm 大塊煤深床型空氣重介質(zhì)流化床選煤技術(shù)、 三產(chǎn)品雙密度層空氣重介質(zhì)硫化床和1mm 煤粉摩擦電選技術(shù)的研究。 復(fù)合式干法選煤設(shè)備分選褐煤應(yīng)用實例： （1） 2000 年 4 季度，內(nèi)蒙平莊煤業(yè)（集團(tuán)）公司六家礦 1 套處理能力為 60t/h 的 fgx-6 型復(fù)合式干選設(shè)備投產(chǎn)使用。經(jīng)過干選，可將原煤中的矸石有 效排出，選后塊煤產(chǎn)品發(fā)熱量提高了 2.093.34mj/kg，年創(chuàng)效益 200 萬元，產(chǎn) 品供不應(yīng)求，成為平莊煤業(yè)（集團(tuán)）公

37、司的拳頭產(chǎn)品。 （2） 2008 年內(nèi)蒙平莊煤業(yè)（集團(tuán)）公司風(fēng)水溝礦 1 套生產(chǎn)能力為 240t/h 的 fgx-24a 型復(fù)合式干法選煤設(shè)備投產(chǎn)使用，入選物料為 800mm 混煤，原 煤發(fā)熱量為 11.70mj/kg，提高了 2.93mj/kg，灰分為 30.6%，降低了 13 個百分 點。由于該廠使用了 fgx 干法選煤設(shè)備，使煤質(zhì)得到了大幅度提高，從而使該 廠煤炭由滯銷轉(zhuǎn)為暢銷，大大提高了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。 （3） 2007 年 9 月，寶發(fā)煤業(yè)公司投產(chǎn)使用了 1 套 fgx-12 型復(fù)合式干法 選煤設(shè)備來分選露天礦褐煤，大塊破碎入選，分選粒度為 500mm，生產(chǎn)能力 為 120t/h，原

38、煤發(fā)熱量為 12.54mj/kg，選后的商品煤發(fā)熱量為 14.21mj/kg，發(fā) 熱量提高了 1.67mj/kg，取得了明顯經(jīng)濟(jì)效益。2008 年 5 月，該公司有增加了 1 套生產(chǎn)能力為 240t/h 的 fgx-24a 型復(fù)合式干選設(shè)備，從而較好地滿足了公司 大同煤炭職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 16 對褐煤分選加工的需求。 (四)輔助工藝及設(shè)備方面 （1）分級破碎設(shè)備。 分級破碎機(jī)的出現(xiàn)，使選煤廠原煤準(zhǔn)備系統(tǒng)的簡化成為可能。其特點是集 破碎和篩分于一體，能嚴(yán)格控制歲后產(chǎn)品的粒度，過分對率低，可省卻傳統(tǒng)的 用檢查篩構(gòu)成的閉路系統(tǒng)，因而大大簡化了工藝環(huán)節(jié)。近年來，國際上分級破 碎機(jī)產(chǎn)品種類眾多，主要

39、的有澳大利亞愛邦機(jī)械工程公司的齒輪型碎煤機(jī)、美 國 mclanahan 公司的 ddc-sizer 型破碎機(jī)和英國礦山機(jī)械發(fā)展集團(tuán)公司 （mmd）的破碎篩分機(jī)等。其中尤以 mmd 德破碎篩分機(jī)最為突出。該機(jī)在整 機(jī)的結(jié)構(gòu)型式、破碎機(jī)理、破碎齒型的設(shè)計、齒的布置方式、安裝形式及破碎 齒材料的選擇等多方面均處于世界前列，其最大出力能力可達(dá) 1400t/h。中國幾 座選煤廠已引進(jìn)了幾臺使用，效果良好。我國煤炭科學(xué)研究總院唐山分院吸取 國內(nèi)外各種破碎篩分機(jī)的特點，已研發(fā)成功系列破碎篩分機(jī)，并已推廣應(yīng)用， 成為替代進(jìn)口設(shè)備的首選，目前正向大型化方向發(fā)展。 如 plf(x)系列、 ssc(x)系列新齒型分

40、級破碎機(jī)。其主要用于煤炭、焦炭、矸石等中硬以下物料 的粗碎、中碎、細(xì)碎作業(yè)，還可廣泛應(yīng)用于建材、冶金、化工、環(huán)保等行業(yè)。 具有破碎、分級的雙重功效，過粉碎極低，嚴(yán)格保證產(chǎn)品粒度，結(jié)構(gòu)簡單、配 有先進(jìn)的過載保護(hù)裝置，中心距可調(diào)，實用性自動化程度提高，自清洗功能。 （2）篩分設(shè)備。 國內(nèi)外在篩分設(shè)備的研究方面，除了提高可靠性外，其發(fā)展的趨勢規(guī)格大 型化、品種多樣化和制造材料多元化。在大型化方面，我國已生產(chǎn)除面積為 36m2的大型篩分機(jī)；在品種上，應(yīng)用機(jī)械振動力、離心力、電磁振動力設(shè)計成 功多種振動篩分機(jī)；在制造材料方面，采用了復(fù)合材料塑料及橡膠等。我國學(xué) 者對篩分機(jī)也進(jìn)行了許多研究工作。如園運動梯

41、流棒條篩的研究、復(fù)頻振動篩 的研究、離心振動篩的研究、彈性振桿篩的研究，以及難篩物料堵塞篩孔原因 和防堵措施的研究等，取得了不少成果，對推動我國煤用篩分技術(shù)的進(jìn)步發(fā)揮 了重要作用。如 zk 直線振動篩適用于煤炭或類似密度礦物的脫水、脫泥、脫 介及預(yù)篩分或最終篩分，工藝性能良好，設(shè)備可靠性高；szk 型高效脫介篩再 入料粒度小于 80mm 情況下，處理能力分別達(dá)到：精煤篩 7095t/h，中煤篩 大同煤炭職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 17 70100t/h，矸石篩 80110t/h；脫介效率 86.5%；產(chǎn)品水分達(dá)到 18%22%。 無故障工作時間已超過 3000h。 （3）煤泥水處理。 煤泥水處理主要

42、是指煤炭在分選加工過程中產(chǎn)生的介質(zhì)用水的處理技術(shù)。 由于煤炭的分選加工一直主要是采用水作為分選介質(zhì)的，故原先的選煤廠稱為 洗煤廠。煤泥水處理和煤炭的洗選加工只不過隨著對選煤產(chǎn)品的要求愈加珍貴 和環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)的愈加苛刻，煤泥水處理已經(jīng)變成了整個選煤工藝中涉及面最 廣、投資最大、最復(fù)雜、最難管理的工藝環(huán)節(jié)。 對細(xì)粒煤的脫水，美國多采用超高速離心脫水技術(shù)，而歐洲則趨向于采用 加壓過濾技術(shù)或隔膜擠壓技術(shù)。為了進(jìn)一步降低細(xì)粒煤產(chǎn)品的水分，已開始嘗 試將壓濾脫水與熱力干燥構(gòu)成一體的蒸汽壓濾脫水技術(shù)的研究，預(yù)期將具有節(jié) 能和簡化工藝系統(tǒng)等技術(shù)特點。我國研制并推廣應(yīng)用了加壓過濾機(jī)、超高速離 心機(jī)和強氣壓穿流式

43、隔膜擠壓壓濾機(jī)，很大程度上降低了浮選精煤水分，改善 了煤泥水處理系統(tǒng)的工況。 目前煤炭分選的工藝和方法，絕大多數(shù)以水或水的混合物作為分選介質(zhì)， 如重介質(zhì)、跳汰選、浮選等，通常入選 1 噸原煤要使用 35m3 水。隨著機(jī)械 化采煤量的增加，原煤中煤粉的含量也在增加。這些煤粉和其他雜志在分選過 程中懸浮于分選介質(zhì)中成為煤泥水，其中除含有固體懸浮物外，還有因分選工 藝的需要而添加的藥劑、油類等。一個每小時入選千噸原煤的選煤廠，每小時 要產(chǎn)生幾千立方米的煤泥水。而這些煤泥水必須經(jīng)過一定工藝的處理后才能夠 在選煤廠循環(huán)使用，以滿足選煤廠各工藝環(huán)節(jié)對循環(huán)水的要求，或在必須外排 時能滿足國家環(huán)境保護(hù)法規(guī)的要

44、求。據(jù) 1995 年統(tǒng)計，我國選煤廠外排煤泥 2800 萬噸、流失煤泥約 20 萬噸。采用工業(yè)上成熟的固液分離技術(shù)，從煤泥水 中分離、回收不同品質(zhì)的細(xì)粒產(chǎn)品和適合選煤廠循環(huán)的用水，做到洗水閉路循 環(huán)；在煤泥水必須排放時能符合環(huán)境保護(hù)的排放要求，不污染環(huán)境。 為強化煤泥水的濃縮、回收，趙志強分析了煤泥水經(jīng)磁處理后容易澄清的 機(jī)理，通過實驗證明，經(jīng)磁處理后煤泥水懸浮顆粒的沉降速度增加，澄清誰的 清潔度提高，其固體含量可降低。尹忠彥等通過實驗表明，磁處理可降低物料 大同煤炭職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 18 表面電位，改變漿體中的粒度組成，使固體顆粒總的表面積減少，歷經(jīng)增大， 改變物料的過濾性能，提高脫水效

45、率。 孫冬研究了細(xì)粒煤泥的載體沉降，以粒度為-0.5mm 或 0.51mm 的矸石粉 為收捕介質(zhì)，與煤泥水混合，加入凝聚劑和絮凝劑，通過改變顆粒表面性質(zhì)或 橋聯(lián)作用，使細(xì)顆粒粘附于收捕介質(zhì)上或形成粒度大、重量重的絮團(tuán)，因而提 高了其整體沉降速度，降低了澄清水固體含量。 為了充分回收、利用煤泥壓濾機(jī)濾餅，唐山分院研制成功集濾餅定量破碎、 穿流干燥作業(yè)于一體的煤泥濾餅碎干工藝與設(shè)備。生產(chǎn)時間表明，碎干產(chǎn)品水 分在 13%以下，粒度為 13mm*25mm 以下，可滿足商品動力煤的質(zhì)量要求， 已在一些選煤廠推廣應(yīng)用。 模塊化成為選煤廠設(shè)計和建設(shè)的新模式目前，我國早期建設(shè)的中小型選煤 廠大多呈現(xiàn)出工藝落

46、后、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)單一、效益不佳的現(xiàn)狀。這不僅制約了企業(yè) 自身的發(fā)展，惡化了選煤廠周邊環(huán)境，而且造成了資源的浪費，影響了我國選 美事業(yè)的發(fā)展近年來，國家制定了煤炭行業(yè)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，對提高煤炭入選 比例，優(yōu)化煤炭產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，合理利用資源，保護(hù)環(huán)境提出了迫切要求。在這樣 一個國家政策環(huán)境引導(dǎo)下，我國大部分中小型選煤廠面臨著技術(shù)改造。如何對 這些中小型選煤廠進(jìn)行改造，使其更具競爭力，并使建設(shè)資金能夠更快更有效 地創(chuàng)造出更大、更高的價值，獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，已成為目前中 小型選煤廠技術(shù)改造急需解決的問題。要解決好這些問題，除了考慮選用選進(jìn) 的工藝、可靠的設(shè)備外，還要對傳統(tǒng)的選煤廠布置形式進(jìn)行研究、

47、改進(jìn)、甚至 突破。 近年來選煤廠設(shè)計的一種新思路、新理念開始進(jìn)入國內(nèi)外的設(shè)計領(lǐng)域，并 且取得了一定的成功，逐漸被業(yè)內(nèi)人士所認(rèn)識并關(guān)注。模塊化概念的引入，為 選煤廠設(shè)計帶來了兩個方面的沖擊。首先是設(shè)計的方式化：模塊化設(shè)計過程中 將實現(xiàn)某一功能的設(shè)備群有機(jī)地結(jié)合起來，這一過程稱為“建?！保粚⒔ê玫哪?塊進(jìn)行組裝、組合，以達(dá)到最佳效果。這樣的做法，無論對設(shè)計的進(jìn)度還是質(zhì) 量都將帶來一次飛躍。其次，選煤廠設(shè)計模塊化形式為選煤廠建設(shè)帶來了“移動” 的概念，相對于傳統(tǒng)選煤廠遷移難、改造難的弱點，模塊化選煤廠有著較好的 大同煤炭職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 19 發(fā)展空間，能夠為今后選煤廠的改造或者擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模提供

48、更便利的條件，以 適應(yīng)市場變化的需求。 中國首座模塊式選煤廠山西成莊選煤廠是由朗艾道（天津）有限公司 于 1998 年建成的。1999 年又建成三匯壩選煤廠。德國 dbt 集團(tuán)收購了朗艾道 公司并在澳大利亞重建 dbt 選煤公司后，截止 2002 年，又為中國建設(shè)了朔里、 馬脊梁、寺河合鵲兒山選煤廠。選煤設(shè)計研究院根據(jù)中國國情并吸收國外選煤 廠設(shè)計的優(yōu)點，推出了新型裝配式選煤廠，其設(shè)計特點為工藝多樣化、系統(tǒng)靈 活化、配置個性化、檢修便利化、廠房底層化、控制自動化、標(biāo)志可靠化和投 資最小化，已先后建成伯方、黑岱溝、祁東、辛置和東龐選煤廠。煤炭科學(xué)研 究總院唐山分院也開展了這方面的工作，已經(jīng)建設(shè)的

49、范各莊、介休等選煤廠。 裝配式選煤廠與同規(guī)模選煤廠相比，可降低基建投資約 20%30%，節(jié)約生產(chǎn)成 本約 50%60%，提高綜合效率約 10%20%。 選煤廠生產(chǎn)過程自動控制和全廠自動化水平不斷提高由于選煤廠用檢測儀 表的發(fā)展，國外大多數(shù)選煤廠實現(xiàn)了高度自動化。我國，近年來選煤廠自動化 技術(shù)也取得可喜的進(jìn)步，研發(fā)了一批適應(yīng)選煤廠生產(chǎn)、管理需求的軟硬件。 在生產(chǎn)過程控制方面，唐山分院研制成功跳汰機(jī)床層狀態(tài)有源檢測灰色預(yù) 測自動控制系統(tǒng)，既可穩(wěn)定床層也可估測跳汰機(jī)自動控制效果。老虎臺選煤廠 采用 fix 軟件，通過直觀方便的人機(jī)接口，實現(xiàn)了浮選過程計算機(jī)優(yōu)化控制， 提高了浮選效率，降低了藥耗。唐山

50、分院研發(fā)的浮選精煤濾餅灰分自動測量系 統(tǒng)，為輔選產(chǎn)品質(zhì)量的在線測控開辟了一條新途徑；研發(fā)的煤炭灰分自動分級 系統(tǒng)可較人工提高準(zhǔn)確率 40%；與飽店選煤廠協(xié)作研發(fā)的應(yīng)用灰分監(jiān)測儀檢測 的精煤灰分，利用模糊控制器為調(diào)控中心，對跳汰機(jī)床層自動控制進(jìn)行回控的 系統(tǒng)，使產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定率提高了 7.6%，精煤產(chǎn)率提高了 1.7%。何京東等研制 了配煤軟件，可優(yōu)化配煤策略，降低配煤成本。唐山分院研發(fā)的煤炭水分在線 測量系統(tǒng)已用于測量3mm 煤炭的水分。鮑店煤礦與南京煤礦設(shè)計研究院協(xié)作 開發(fā)的鐵路裝車自動化系統(tǒng)，使裝車速度提高 20%以上，裝載誤差由 0.5%降至 0.15%。 在煤炭產(chǎn)品質(zhì)量檢測儀器方面，唐山

51、分院研制成功同位素煤炭硫分測定儀， 測流速度最快為 16s，mfa-01 型光電式浮選尾礦在線測灰儀，用于測量礦漿固 大同煤炭職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 20 體粒度0.7mm，礦漿濃度15g/l，其測量準(zhǔn)確度為 1.8%（均方根誤差）。這些 檢測儀器的研發(fā)成功，為選煤生產(chǎn)過程自動控制提供了必要的條件，為了提高 選煤廠自動化水平奠定了選好的基礎(chǔ)。 隨著選煤技術(shù)的不斷發(fā)展，選煤廠自動化、計算機(jī)技術(shù)和自動裝車技術(shù)、 裝配式洗煤廠的設(shè)計和建設(shè)、在線測灰技術(shù)等輔助技術(shù)也在不斷更新和發(fā)展。 目前，各國選煤廠的自動化控制程度已有很大提高，集選煤廠生產(chǎn)過程控制、 生產(chǎn)設(shè)備集中控制，工藝參數(shù)、產(chǎn)品質(zhì)量及數(shù)量、材料及

52、能源消耗等數(shù)據(jù)的實 時采集，生產(chǎn)及市場經(jīng)營管理為一體的“管”、“控”一體化的選煤廠設(shè)計、生產(chǎn) 質(zhì)量管理體系正被廣泛采用。 （1）山西石港煤業(yè)有限責(zé)任公司選煤廠是一座設(shè)計能力 90 萬 t/a 的礦井型 動力煤選煤廠。選煤廠采用了歐姆龍 plc 和 mcgs 組態(tài)軟件對選煤廠生產(chǎn)進(jìn) 行控制和監(jiān)視。 一、集中控制系統(tǒng) 1、集中控制系統(tǒng)組成 全廠集中控制采用 omron 系列的 plc，該系統(tǒng)的控制作為負(fù)擔(dān)全廠的生 產(chǎn)管理任務(wù)，將篩分車間、動篩車間等系統(tǒng)按照“逆煤溜啟車，順煤溜停車”的 原則統(tǒng)一工作。 2、集中控制系統(tǒng)設(shè)備 集控系統(tǒng)選用 2 臺河南工控機(jī)，其上位機(jī)使用北京昆侖通態(tài)的全中文工控 組態(tài)軟

53、件 mcgs，編程采用 omron cx-one 編程軟件工具，cpu 采用 omorn cj1gcpu45h。 二、生產(chǎn)過程控制系統(tǒng) 石港選煤廠集中控制系統(tǒng)范圍包括原煤篩分系統(tǒng)和動篩洗選系統(tǒng)組成的主 車間及相關(guān)的各條皮帶、刮板輸送機(jī)、給煤機(jī)等設(shè)備。 該控制系統(tǒng)所有設(shè)備均具有集中/ 就地兩種控制方式，集中控制用于生產(chǎn)， 就地控制用于檢修。并通過上位機(jī)實現(xiàn)無擾動切換。 在集中控制方式時，設(shè)備按逆煤流方向啟車，按順煤流方向停車原則運行。 在啟動或運行過程中，各相連設(shè)備間設(shè)有電器聯(lián)鎖，當(dāng)某臺設(shè)備發(fā)生故障停止 時，其上部設(shè)備相應(yīng)停止啟動或運行。在非常情況下，集控室、現(xiàn)場都能停車。 大同煤炭職業(yè)技術(shù)學(xué)院

54、畢業(yè)設(shè)計 21 在集中控制方式時參加集控的各設(shè)備不能就地開車。集中控制時，起車前，有 控制室向現(xiàn)場發(fā)送起車預(yù)告信號，系統(tǒng)中的各設(shè)備按閉鎖關(guān)系和順序的要求自 動啟車，在向現(xiàn)場發(fā)送預(yù)告信號和系統(tǒng)啟車過程中，現(xiàn)場和集控室均能撤銷預(yù) 告信號，終止啟車過程，并發(fā)出聲光報警信號。當(dāng)設(shè)備故障時，一般事故只做 報警，對影響設(shè)備運行和人身安全的事故同時作用于停車。所有參控設(shè)備在集 控允許的情況下（就地狀態(tài)），均可在就地實現(xiàn)單臺啟、停；集中運行狀態(tài)時， 現(xiàn)場啟車按鈕無效，停車按鈕有作用，現(xiàn)場死機(jī)可根據(jù)情況操縱停車按鈕停車， 且生產(chǎn)時該臺設(shè)備的來煤方向各設(shè)備均聯(lián)鎖停車。以上這些控制功能都是通過 plc 及其內(nèi)的程序

55、邏輯來實現(xiàn)的。 三、軟件設(shè)計 1、編程軟件 采用 omron cx-one 軟件對設(shè)備編程實現(xiàn)對生產(chǎn)的監(jiān)視和監(jiān)控。一般的設(shè) 備設(shè)有 7 個點，對設(shè)備進(jìn)行信號采集：急停、啟動信號、停止信號、接觸器信 號、電源信號、返回信號、電鈴。（跳汰機(jī)應(yīng)自帶 plc 控制系統(tǒng)，只接有啟動 信號及返回信號） 2、組態(tài)的實現(xiàn) 通過 mcgs 組態(tài)軟件對系統(tǒng)進(jìn)行組態(tài)畫面，按照煤線的方面繪制組態(tài)畫面， 這樣可以很直接地觀看出系統(tǒng)的工藝流程，此即系統(tǒng)的主畫面。通過組態(tài) mcgs 畫面還可以查看歷史報表及報警信息，方便更好的了解設(shè)備運行情況和 維修系統(tǒng)。 四、plc 在選煤廠的應(yīng)用效果 1、可靠性高，抗干擾能力強 高可靠

56、性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。plc 由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路 技術(shù)，采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進(jìn)的抗干擾技術(shù)，具有很 高的可靠性。從 plc 的機(jī)外電路來說，使用 plc 構(gòu)成控制系統(tǒng)，和同等規(guī)模 的繼電接觸器系統(tǒng)相比，電氣接線及開關(guān)接點已減少到數(shù)百甚至數(shù)千分之一， 故障也就大大降低。此外，plc 帶有硬件故障自我檢測功能，出現(xiàn)故障時可及 時發(fā)出警報信息。在應(yīng)用軟件中，應(yīng)用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程 大同煤炭職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 22 序，使系統(tǒng)中除 plc 以外的電路及設(shè)備也獲得故障自診斷保護(hù)。這樣，整個系 統(tǒng)具有極高的可靠性。 洗煤廠的許多設(shè)備均是常年 24 小時運

57、轉(zhuǎn)，一旦出現(xiàn)設(shè)備故障，會嚴(yán)重影 響生產(chǎn)。因此，在現(xiàn)有設(shè)備定期維護(hù)的基礎(chǔ)上，建設(shè)洗煤廠關(guān)鍵設(shè)備運行健康 狀況的點檢制度，對設(shè)備運行故障進(jìn)行早期預(yù)防性診斷，防止設(shè)備過維修或欠 維修，減少關(guān)鍵設(shè)備發(fā)生故障的可能性是非常必要的。但目前使用的點檢系統(tǒng) 主要是人工點檢，所需人員較多、工作量大，且人員素質(zhì)和責(zé)任心嚴(yán)重影響系 統(tǒng)點檢系統(tǒng)數(shù)據(jù)分析的可信度。 具體闡述利用低功耗收發(fā)模塊結(jié)合最新的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在洗煤廠構(gòu) 建一個設(shè)備運行建康狀況點檢自動化系統(tǒng)，并采用振動傳感器對洗煤廠關(guān)鍵設(shè) 備的振動參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測，通過具有自組織能力的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)1，按點檢系 統(tǒng)的需求，將監(jiān)測量傳輸?shù)奖O(jiān)控中心。由監(jiān)控中心點檢自動

58、化軟件對采集到的 數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，給出設(shè)備健康狀況報告，指導(dǎo)設(shè)備的維修維護(hù)，盡可能減少人 為因素的影響，對洗煤廠設(shè)備點檢工作具有示范作用。 在該點檢系統(tǒng)中，布置在主洗車間、動篩車間及準(zhǔn)備車間等場所的各個端 節(jié)點負(fù)責(zé)采集由振動傳感器輸出的振動信號。并通過具有自組織能力的無線傳 感器網(wǎng)絡(luò)將采集的數(shù)據(jù)傳送至 sink 節(jié)點，sink 節(jié)點通過交換機(jī)接入地面千兆 環(huán)形以太網(wǎng)，用戶端將在以太網(wǎng)上讀取數(shù)據(jù)并加以分析。 縱觀整個系統(tǒng)，振動信號的正確采集是保證整個系統(tǒng)能夠正確運行的根本 和基礎(chǔ)。本文詳細(xì)介紹了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)端節(jié)點對洗煤廠 86a 精煤篩、134a 給煤機(jī)、100b 矸石斗子及 286 皮帶等關(guān)鍵

59、設(shè)備的振動參數(shù)的采集。 1、硬件設(shè)計 1.1 振動傳感器選擇 adxl202 是一款低成本、低功耗并且功能完善的雙軸加速度傳感器。它 以多晶硅為表面的微機(jī)傳感器和信號控制環(huán)路進(jìn)行開環(huán)測量，測量結(jié)果可以以 模擬信號形式或者將模擬信號轉(zhuǎn)換為脈沖占空比的數(shù)字信號輸出。adxl202 可以測量正負(fù)加速度，其絕對誤差在0.005g, 而傳感器的量程為 2g，輸出信 號周期在 0.5 ms10 ms 范圍內(nèi)2。在 rset=125k，i=25a 條件下，其輸 出高電平為 vs-200mv，低電平為 200mv，故其引腳可直接與微控制器 大同煤炭職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 23 （mcu）引腳相連。adxl202

60、 可測量靜態(tài)加速度，也可以作斜度測量。 1.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的設(shè)計 本系統(tǒng)中無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點采用利爾達(dá)公司生產(chǎn)的 lsdrf433ma21_v1.0 低功耗無線收發(fā)模塊。該模塊是由 cc1100 無線通信模 塊經(jīng)過 spi 接口方式同 msp430f2132 單片相連。其各工作模式全部由 msp430 單片機(jī)控制完成，具有軟件編程易實現(xiàn)的特點，擁有 8kb+256b 閃存 和 512b ram 的數(shù)據(jù)存儲空間，且功耗很小3。該模塊可配置各種數(shù)據(jù)格式 實現(xiàn)串口通信透明傳輸。實現(xiàn)任意長度以及不間斷無線數(shù)據(jù)長度的數(shù)據(jù)發(fā)送； 防碰撞機(jī)制，實現(xiàn)多用戶數(shù)據(jù)通信；在線設(shè)置多種速率以及不同的地址、頻