提升选煤技术 构筑绿色产品链

中煤国际工程集团沈阳设计研究院（原煤炭工业部沈阳设计研究院）始建于1952年，是我国 建立的第一所煤炭工业设计研究院，现持有国家颁发的10项甲级资格证书，1993年被国家经 贸部授予对外直接经营权。现已发展成为集设计、科研、咨询、工程监理、工程总承包为一 体的综合性工程设计研究单位，设有11个设计所，3个驻外（唐山、厦门、温州）设计分院 。建院以来，完成各类工程设计过千项。近年来我院有160余项工程设计、计算机应用软件 和科技成果获国家级和省部级优秀设计奖和科技进步奖，为国家和部级主编和参编标准及定 额50余项。1992年被国家评为“综合实力百强设计单位”，1997年通过ISO9001质量标准体 系认证。 　　作为沈阳院主导专业之一的选煤所，现已更名为洁净煤所（唐山分院），设计了我国第一个 自行设计的选煤厂-鹤岗南山选煤厂；并设计了-通化铁厂选煤厂（重介选煤厂）；设计了当 时亚洲最大的准格尔黑岱沟露天矿选煤厂；设计的七台河新兴选煤厂 获国家建设部最高荣誉奖-鲁班奖；共设计各种类型选煤厂146座，年处理原煤能力达到1.13 亿t（已投产选煤厂总生产能力）。近年来，我们在模块选煤厂、高效选煤厂的工艺和装备 及工程承包方面做了大量工作；并以选煤为基础，加强相关洁净煤技术的设计研究，并进行 了相关的工程设计和产业建设，为促成煤炭工业产品链的纵向延伸 ，和建设洁净煤工业园区奠定了技术基础。 　　1　 选煤技术装备的研究设计 　　1.1　 先进合理简化的高效选煤工艺 　　经过50年选煤厂的设计研究，我们成功设计了重介（其中分：块煤浅槽、立轮或斜轮重 介， 末煤重介旋流器；单一大型三产品重介旋流器两种工艺）--浮选；跳汰-重介；跳汰-浮选- 压滤-干燥等多种工艺流程的选煤厂。并综合国内选煤实践和国外先进选煤技术与装备情况，设计研究 了确定选煤工艺的“多因素指标的量化比较软件”和“重、浮选及粗煤泥回收的合理粒界的 研究”。其中多因素指标包括煤可选性、煤的牌号、市场对选煤产品质量波动范围（近期及 远期）及对应可选性变化情况的影响，并立足于既适合当前市场情况，又不影响未来市场发 展要求和国内外分选、脱水、回收等技术装备水平，制定出先进合理简化高效的选煤工艺。  　　1.2　 大型、高效、智能的技术装备 　　通过设计大型、高智能化的选煤厂，如与美国合作设计的平朔安太堡选煤厂，年处理能力15 00万t，采用块煤重介、末煤重介旋流器流程，全厂集散监控；与前苏联合作设计了双鸭山 七星选煤厂，全重介三产品旋流器流程，全厂自动化监控；在设计准格尔黑岱沟露天煤矿选 煤厂中（年处理能力1200万t）选用了当时国外先进大型高智能化设备（德国30m2巴达 克 跳汰机、英国MMD破碎机、奥地利120m2加压过滤机、德国申克27m2香蕉筛，美国KSS公 司500 0t/h快速装车站和国产的1.6m大型斗提机等设备均为煤炭行业之最），其优煤劣煤采用分贮 、分筛、分选或混选的灵活流程以适用不同用户的需要。 　　1.3 　 模块选煤技术 　　模块式选煤厂，其处理能力可以很方便地叠加，所以业主可根据目前市场对煤质的要求，随 市场发展对煤质的要求选择工艺，逐步叠加。我们在模块选煤厂的设计研究中，结合国外先 进模块选煤技术，考虑了国内外钢材质的差别；钢结构计算标准上国内（弹性计算理论）外 （弹塑计算理论）的不同和国内外选煤厂设计规范的差异等具体情况，进行了设计创新，工 艺系统简化高效、设备大型先进可靠。达到了厂房高度低，建筑体积少，设备故障点少，电 力消耗，材料、备品备件大幅度减少和劳动定员少等要求。主厂房采用轻型钢结构；围护结 构采用双层彩色压型钢板，中间充填保温隔音材料，采光用透明不饱和树脂采光带（在屋顶 和周边围墙设置）。 　　近几年我们专门设计了30、60、90、120万t/年的单机生产线的重介或跳汰模块单元及对应 的煤泥水处理模块单元。 　　2　 其他洁净煤技术与装备的设计研究 　　为了保护环境，延长矿井寿命，形成煤基高效系列产品，提高煤矿综合效益，建设洁净煤工 业园区，我们以现有选煤技术和产业为依托研究开发了煤基系列洁净煤技术与装备，并进行 了许多项目工程设计。 　　2.1　 粉煤成型 　　根据我国能源状况和经济承受能力，型煤具有无可比拟的优势，沈阳院在型煤的技术（粘结 剂和成型工艺等）装备和工程设计方面取得了许多成果。 　　(1) 原煤炭工业部“九五”型煤攻关课题：“型煤示范厂合理工艺及设计优化”、“计量定 量装置的研制”、“型煤养护系统的研究”和“0.1Mt/a型煤示范厂工程设计”。 　　(2)进行了“型煤烘干养护增强装置的研制"、“七台河矿业精煤集团公司1Mt/a洁净型煤厂 工程设计 ”、“沈阳轧钢总厂0.1Mt/a型煤厂工程总承包”、“抚顺西露天矿0.2Mt/a煤泥型煤厂工程 设计”和“山西无烟煤矿业集团有限责任公司0.5Mt/a造气型煤厂”等科研项目。 目前，我们正在承担国家建设部委托编写“型煤厂设计规范”的编制任务。 　　2.2　 煤系共伴生矿物的加工利用 　　利用现有选煤技术拓宽设计研究领域，开发利用煤系非金属矿产，可以利用煤炭企业的地下 和地面基础设施，投资少，工期短、见效快；并且可以安置富余人员，延长煤矿寿命；减轻 环境污染、变废为宝。 　　在煤系非金属矿物中高岭土是优势最强的矿产资源。特别是硬质煤系高岭土，又称煤系高岭 岩或含煤建造高岭土。 煤系高岭岩的分选提纯，不仅产生高附加值的显著经济效益（“双90”煅烧土，吨售价：38 00～4500元，吨盈利：1500～2000元），并且由于它的分选提纯、筛分、破碎、分级、分选 、脱水、回收等都是微米级的加工，所以对选煤乃至整个选矿行业具有先行性和开拓性。 　　沈阳院在煤系共伴生矿物的加工利用方面，开发了一系列技术：1250目填料级土和硅铝炭黑 或偏高岭石粉；改性填料级煅烧土；“双90”造纸涂料；普通不定型耐火材料；新型精密铸 造砂和不定型耐火材料；4A、5A分子筛生产技术；硅土矿填料，活性白土和有机膨润土；精 制硫酸铝和高铁钛煤矸石生产聚合氯化铝和白炭黑系列化工产品。 　　目前，沈阳院正在和大同煤矿集团有限责任公司合作建设用煤系高岭岩生产填料级高岭土（ 包括改性土）和“双90”造纸涂料的年处理40万t煤系高岭岩深加工厂。 　　2.3 　 煤矸石砖厂 　　随着煤炭入选比例的提高，煤矸石的排放量也愈来愈大。利用煤矸石制砖，是砖瓦产业贯彻 实施国务院关于2003年取缔粘土制砖，寻找新原料基地的最佳选择。沈阳院开发了煤矸石制 砖的技术和设备，并进行了阜新（10000万块）、铁法（12000万块）、沈阳（12000万块） 煤矸石砖厂的工程设计。 　　另外，我们还与有关单位合作开发建设了动力配煤厂、煤矸石电厂、水煤浆厂等项目。与阜 新矿务局合作开发了煤层气、煤炭地下气化项目。与沈阳矿务局在“高硫煤矸石资源化”项 目上进行了合作，并参与了七台河精煤集团的煤液化项目。 　　3　 集散监控系统 　　3.1　 选煤厂全自动监控系统 沈阳院在选煤厂自动化监控方面进行了许多技术创新工作，主要设备智能化、子系统的闭路 回控、全厂集散监控及办公自动化均居国内外领先水平。 　　(1)单机智能化和子系统闭路回控。全自动跳汰机及风、水、给（料）、排（料）系统的闭 环自控；以变频泵、可控阀门为基本设施和密度测控装置组合成重介质悬浮液密度自控系统 ，独特的1套介质系统，两套密度调节（出三产品）的自控和磁选机入料密度自控系统，和 压 力检测装置组合构成重介旋流器的压力监测系统，和液位计组合构成全部桶、池等容器的液 位自控系统；产品灰分的在线监控系统，煤泥水处理系统加药的自控系统；原煤储配仓及产 品仓料位自动检测和配仓自动化系统；筛网离心机过电流和超扭矩及耙式浓缩机超扭矩和自 动提耙自控系统。 　　(2)全厂集散监控和办公自动化。由PLC程序控制系统和上位机系统组成，包括上述功能的全 厂集散监控系统。控制方式分为2种：有闭锁的集中程序控制方式和无闭锁的分散（就地） 控制。2种控制方式可以方便地互换。集控系统还将主要的通排风设备，各煤流转载点的喷 雾除尘设备纳入监控，以确保洁净生产环境。上位机系统通过人机对活，可实现屏幕 操作功 能和屏幕显示功能。控制程序带有自动生成数据库系统，可以全面统计选煤厂机电设备的运 行及选煤厂生产情况。 　　3.2　 型煤生产的自动控制技术 　　上述选煤厂的全厂集散监控技术大部分已应用在型煤厂中，并专门开发了智能化监控技术， 如智能计量定量监控技术、智能养护技术等。 型煤养护是在养护仓内进行的相对独立的工艺过程，三维卸料的自动控制是一个独立的闭环 控制系统：由上位机（PC机）、PLC、传感器、远程通讯组成。既可独立运行，也可优先接 受全厂集控的指令，按全厂集控的要求运行。 　　3.3　 自动化配煤技术 　　编制了包括灰分（或发热量）、硫分、水分等控制参数的配煤工业软件；利用可编程序控制 器PLC的PID功能，构成双闭环（内、外）PID自动调节系统。实现自动化配煤。 　　4　 工程总承包和科工贸实践 　　沈阳院的“新技术开发公司”和“中北建设工程有限公司”，在提高选煤及相关洁净煤技术 装备的先进性、可靠性和建设先进高效的煤炭加工企业方面进行了技术创新和设计研发，并 开展技术与装备的科工贸一体化和工程总承包业务。 　　自行开发研制TSG混煤跳汰机，大型等厚筛，高强力双齿辊破碎机等设备和各种检测监控仪 器仪表。分别在沈阳矿务局红阳三井选煤厂等厂使用，为用户创造了较好的经济效益。并与 国外大型选矿设备制造厂家合作开发，促进了选煤装备的发展。 　　我们成功地进行了迁西水厂铁矿技改、沈阳轧钢总厂洁净型煤生产线等6项工程总承包； 正在实施神华准格尔能源有限公司黑岱沟露天矿选煤厂产品仓技改等3项承包业务。 　　5　 发展绿色产品<