一、項目背景
某選煤廠主分選設備為兩臺無壓三產品重介旋流器，設計處理能力570t/h，原煤經刮板機均勻分到兩臺旋流器，分選生產出合格精煤、中煤和矸石三種產品，重介旋流器的有效分選下限達到0.3mm，分選數(shù)量效率在95.0%左右。因實際生產處理能力560t/h，達不到設計處理能力，且旋流器適應原煤質量變化大的能力差，特別是矸石量大于25%的時候，分選能力和分選效果變差，分選效率降低，產品質量得不到保證，只能通過降低處理量來保證產品灰分，無形中增加了選煤成本。
二、研究內容
1.技術方案
該選煤廠根據(jù)國內先進的三產品超級旋流器設備結構參數(shù)，結合選煤廠實際入洗原煤煤質、分選產品、旋流器設備結構參數(shù)和生產系統(tǒng)現(xiàn)場空間布置研究改進選煤廠的高效分選旋流器，改善了分選工藝，提高生產效率。
2.選型設計
對于旋流器進行設計、選型，綜合考慮單機處理量、排矸能力等，在不增加處理能力以及不改變后續(xù)處理設備的情況下，選擇S-3GHMC440/160型無壓給料超級重介質旋流器。無壓給料超級重介質旋流器在確保高分選精度的條件下，具有處理量大、排矸能力強、電耗低等特點。
3.改進方案
新旋流器一段直徑由原1.2m變?yōu)?.1m，二段直徑由0.85m變?yōu)?.75m；二段入料方式由外切入料改為內切入料，且二段入料口徑由160mm*160mm變?yōu)?80mm*180mm，底流口直徑由210mm增大到250mm。
超級旋流器單臺處理能力達到440t/h，處理下限達到0.2mm；
二段內切入料，縮短了一二段距離，可降低入料壓力，同時減少堵塞頻率；二段入料口和底流口增大，極大增加了排矸能力。
根據(jù)現(xiàn)場設備空間布置情況，充分利用有限空間設計使用了原煤潤濕跌落箱，跌落箱內由箱體以及三塊跌落板組成，原煤在分料刮板機內潤濕后，經過三次“跌落”，得到充分潤濕后，進入旋流器分選，極大提高了分選效果。
圖1 超級旋流器選選型圖
圖2 潤濕跌落箱示意圖
4.工藝流程
新旋流器設備的安裝基礎全部利用原旋流器基礎，繼續(xù)使用原精煤、中煤、矸石集料槽以及管道，整個安裝過程無需進行廠房加固，減少了影響生產時間。新旋流器仍使用原介質泵以及介質管道，未增加額外能耗以及材料消耗。
圖3 旋流器安裝示意圖
三、使用效果評定
1. 分選效果評定試驗
生產系統(tǒng)兩臺重介分選旋流器全部更新完畢，投入運行、生產穩(wěn)定后，按照選煤行業(yè)有關標準，對新更新重介旋流器進行分選效果評定。
（1）生產條件：入洗原煤小時入洗量590噸/小時，分選懸浮液入料壓力0.225MPa，分選密度1.453kg/l；
（2）分選效果試驗。采取入洗原煤、生產精煤、中和矸石，分別進行篩分浮沉試驗。
2. 實驗結果及分析
（1）數(shù)量效率。重介旋流器分選出精煤灰分為6.68%，理論精煤產率為54.99%；±0.1含量（扣矸后）為38.38%，屬于難選煤。實際分選精煤產率為54.06%，數(shù)量效率達到98.31%。
（2）矸石占全級產率為41.65%，矸石量較大，矸石帶煤1.34%，精煤帶矸為0，中煤帶精為3.49%，皆在正常范圍之內。
（3）從實驗數(shù)據(jù)可知，一、二段實際分選密度為1.451kg/L 和 1.695 kg/ L , 一、二段可能偏差分別為 0.016 kg/L 和 0.029 kg/L 。
（4）數(shù)量效率為實際精煤產率占理論精煤產率的百分比, 該值為98.31%，分選精度相對較高。
3.主要指標應用前后對比
選煤廠旋流器改造前，原三產品重介質旋流器數(shù)量效率在95.0%左右，改造后數(shù)量效率提升至98.31%，數(shù)量效率提高3.31%左右。
改造后，根據(jù)可選性曲線可知，該選煤廠理論精煤產率為54.46%，實際精煤產率約提高：3.31%*54.46%≈1.8%。
四、應用效果
1.先進性及創(chuàng)新性
（1）項目采用了目前國內新型重介分選設備，提高了生產的穩(wěn)定性和連續(xù)性。
（2）通過旋流器結構形式、結構參數(shù)的優(yōu)化，能夠在確保高分選精度的情況下，實現(xiàn)超強處理能力、超強排矸能力、超低能耗。
（3）在分選旋流器入料系統(tǒng)增加了跌落箱裝置，提高原煤潤濕程度。
2.經濟效益分析
改造后精煤產率約提高1.8%，無形中洗中煤產率降低1.80%左右，按精煤價格1000元/噸，中煤煤價格500元/噸計算，則噸原煤效益增加：
1.8%*（1000-500）=9.0元/t。
改造完成后介質泵功率未增加，而小時處理量從560t/h增加到590t/h，增加了30噸處理量，該選煤廠選煤生產電耗約為5.8KWh/t，電價按照0.58元/度計算，則噸原煤可節(jié)約成本（電費）：
30*5.8*0.58/560≈0.18元。
運行成本：
改造后的工藝系統(tǒng)投入生產運行后，分選效率得到提高，適應原煤質量變化大的能力增強，生產系統(tǒng)穩(wěn)定、連續(xù)，小時處理能力提高了30噸/小時，選煤成本降低0.18元/噸原煤，產品收益增加9.0元/噸原煤。
3.社會效益
經過超級旋流器改造，該選煤廠生產系統(tǒng)更加穩(wěn)定，旋流器堵塞次數(shù)明顯減少，生產連續(xù)性加強，產品質量更加穩(wěn)定，降低了事故率，保證了生產連續(xù)性，減少了工人的勞動強度，提高了生產效率，增加了經濟效益，標準化水平明顯提高。
五、推廣前景
該選煤廠高效分選設備的設計和應用，解決了生產系統(tǒng)能力利用率低、洗選效率低的問題，適用原煤煤質變化大、矸石含量變化幅度大的選煤廠，目前已得到有效推廣應用。
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