我国特大型现代化选煤厂大盘点

我国特大型现代化选煤厂设计的

实践与展望

郭牛喜

（本文发表于2012年）

一、平朔矿区几座典型的特大型现代化动力煤选煤厂

1、平朔安家岭露天煤矿选煤厂

平朔安家岭露天煤矿选煤厂是我国自行设计的第一座特大型现代化选煤厂，建设规模15.00Mt/a，实际生产能力可达25.00Mt/a，是当时国内规模最大的选煤厂。安家岭选煤厂分出口煤选煤系统和内销煤排矸系统。出口煤选煤系统采用分级重介主再选工艺，150～13mm块煤采用重介浅槽分选机主再选，13～0.15mm末煤采用重介旋流器主再选；内销煤排矸系统采用分级重介排矸工艺，150～13mm块煤采用重介浅槽分选机排矸，13～0.5mm采用末煤重介旋流器排矸；全厂煤泥采用加压过滤回收。主要机电设备均采用国外先进设备。

安家岭选煤厂投入生产以来产品质量全部合格，生产能力达到并超过了设计要求，各项技术经济指标先进，效益显著，获得了煤炭行业（部级）优秀工程设计一等奖和全国优秀工程设计银质奖。安家岭选煤厂的设计成功，为我国特大型选煤厂的设计积累了许多宝贵的设计经验，推动了我国选煤厂建设的大型化和高效化，使我国选煤厂工程设计达到世界领先水平，树立了我国选煤厂设计与建设一座新的里程碑，我国从此掀起了特大型选煤厂的建设高潮。

2、平朔一、二号井选煤厂

平朔一、二号井选煤厂建设规模均为10.00Mt/a，实际生产能力均超过15.00Mt/a，达到17.00～18.00Mt/a。选煤方法采用分级重介洗选工艺，150～13mm块煤采用重介浅槽分选机分选，13～0.5mm末煤采用重介旋流器分选，煤泥采用加压过滤回收。主要机电设备均采用国外先进设备。

在设计过程中，考虑一、二号井选煤厂的建设规模、煤质特征、产品结构等都相同，设计对主厂房进行了通用设计，并同时运用到一、二号井选煤厂的主厂房，实践证明，主厂房通用设计非常成功，这在我国是首次对10.00Mt/a的特大型选煤厂进行通用设计，是继我国1.80Mt/a选煤厂通用设计后选煤设计的又一重要的里程碑。

几年来，一、二号井选煤厂各项技术指标都处于世界领先水平，重介浅槽分选机的Ep值均达到0.02，重介旋流器的Ep值均达到0.035，吨煤介耗分别为0.45kg/t、0.33kg/t，吨煤水耗分别为0.04m³/t、0.03m³/t，吨煤电耗分别为3.27kW·h/t、3.55kW·h/t。

一、二号井选煤厂均获得了煤炭行业（部级）优秀工程设计一等奖。

3、平朔木瓜界选煤厂

平朔木瓜界选煤厂一期工程已于2006年建成投产，二期工程正在建设，计划今年年底投产。一期工程建设规模为8.00Mt/a，二期工程建设规模为17.00Mt/a，总建设规模为25.00Mt/a。一期工程实际生产能力已达到10.00Mt/a，二期工程实际生产能力将达到22.50Mt/a，总的实际生产能力将达到32.50Mt/a，将成为我国入选能力最大的选煤厂。

木瓜界选煤厂一期工程选煤方法采用分级重介洗选工艺，150～13mm块煤采用重介浅槽分选机排矸，13～0.5mm末煤采用重介旋流器排矸；二期工程选煤方法采用分级重介主再选工艺，150～13mm块煤采用重介浅槽分选机主再选，13～0.5mm末煤采用重介旋流器主再选；全厂煤泥采用加压过滤回收。主要机电设备均采用国外先进设备。

木瓜界选煤厂二期工程设3套洗选系统，块煤主选重介浅槽的规格为7925mm、末煤主选重介旋流器的规格为1400mm，单系统的入选能力可以达到7.50～8.00Mt/a，成为国内外入选能力最大的洗选单元。

二、淮北矿区几座典型的特大型现代化炼焦煤选煤厂

1、淮北临涣选煤厂

淮北临涣选煤厂是我国乃至世界上目前规模最大的矿区型炼焦煤选煤厂。一期工程建设规模为4.5Mt/a，二期工程建设规模为8.00Mt/a，总建设规模为12.50Mt/a。

临涣选煤厂入选淮北矿区7个矿井的原煤，入选煤种有肥煤、焦煤、1/3焦煤、气煤、贫瘦煤等。采用配煤或分煤种轮换入选方式，工艺流程为50～0.5mm采用无压三产品重介旋流器分选工艺，粗精煤泥采用煤泥重介分选，煤泥浓缩脱泥浮选，浮选精煤加压过滤脱水，尾煤浓缩后压滤回收，实现洗水闭路循环。精煤产品灰分Ad≤9.00%～11.00%，水分Mt≤8.50%，供新工业园区焦化厂；副产品为发热量Qnet，ar=12.54MJ/kg(3000kcal/kg)的低热值燃料，供新工业园区电厂使用。主要机电设备均采用国内外先进设备。

现在，选煤厂实际生产能力已达到15.00Mt/a，选煤数量效率大于95%，吨煤介耗小于1.5kg/t，吨煤水耗小于0.1m³/t，各项技术经济指标达到并超过设计要求。

2、淮北涡北选煤厂

淮北涡北选煤厂位于淮北矿区涡阳区内，入选原煤包括涡阳区的涡北、刘店、花沟、花沟西、张楼、徐广楼等矿井和临涣区的袁二等矿井原煤。入选煤种为焦煤、部分肥煤和少量1/3焦煤等。原煤可配煤入选，也可分煤种分别入选，选煤方法、工艺流程与临涣选煤厂基本相同，50～0.5mm采用无压三产品重介旋流器分选工艺，粗精煤泥采用煤泥重介分选，煤泥浓缩脱泥浮选，浮选精煤加压过滤脱水，尾煤浓缩后压滤回收，实现洗水闭路循环。主要产品为：精煤灰分Ad≤9.50%～11.00%，水分Mt≤10.00%，供焦化厂或钢铁厂使用;洗混煤灰分Ad≤35.00%，水分Mt≤10.00%，供电厂使用。主要机电设备均采用国内外先进设备。

涡北选煤厂的建设规模为12.00Mt/a，系统配置是按照入选能力15.00～16.00Mt/a设计的，设置4个相互独立的洗选系统，每个系统的入选能力为3.75～4.00Mt/a。该项目正在建设，计划2012年12月建成投产，届时涡北选煤厂生产规模将超过临涣选煤厂，成为我国乃至世界上规模最大的矿区型炼焦煤选煤厂。

三、宁煤集团几座典型的大型现代化动力煤及喷吹煤选煤厂

1、宁东选煤厂梅花井分厂

(1)建设规模：宁东洗煤厂梅花井分厂属于动力煤选煤厂，位于宁夏鸳鸯湖矿区。其原煤处理能力为12.00Mt/a，属特大型选煤厂。分两期进行建设，一期的建设规模为4.0Mt/a，二期的建设规模为8.0Mt/a，目前一期、二期工程在2011年5月均已建成投产。

(2)产品结构：梅花井分厂要求生产三种产品：①200～50mm的洗大块产品；②50～25mm的洗中块产品；③25～0mm的混煤产品。

(3)煤质特征及生产工艺流程：根据矿井生产煤样的检测报告，该矿区各主要可采煤层的伪顶、伪底、夹矸的岩性多为极易泥化的泥岩，煤种为不粘煤或长焰煤，煤本身也较易泥化，其先期开采的2－2煤原煤灰分为21.09%，全水分可达18%，原煤的测算发热量只有4600kcal/kg左右，并且原煤中硫分含量较高，所以该区原煤应该进行洗选，以达到降灰、降硫的双重目的。

根据选煤厂的产品结构和煤质特征，设计考虑采用重介选煤方法分级入选。选煤方法的选择高度重视了原煤顶底板、夹矸的岩性多为极易泥化的泥岩以及煤本身也较易泥化这一特殊性，同时设计注意到，该厂对精煤产品的质量要求不高，原煤中末煤含量较高，所以块煤入选应尽可能的降低入选下限，以提高入选率。

宁东洗煤厂梅花井分厂的选煤工艺是200～13mm块煤采用重介浅槽分选、13～0mm末煤不分选。煤泥回收采用两段回收工艺，一段采用沉降离心机脱水回收，二段采用压滤机回收。设计考虑了块原煤旁路作为产品的可能。另外，为了适应煤炭产品市场的变化，设计预留了后期扩建末煤洗选的场地和位置。

(4)主要机电设备：全部采用国内外先进的设备。

(5)工程建设模式：一、二期全部工程均由北京华宇工程公司采用EPC（工程总承包）交钥匙模式建设，达到了既保证工程质量、控制了工程总投资，又满足项目按期投产的目的。

宁东选煤厂建设项目获得2010年第二届中国建筑学会建筑设备优秀设计奖。

2、太西选煤厂

(1)建设规模：太西选煤厂位于宁夏回族自治区石嘴山市山水大道中段，隶属于神华宁夏煤业集团，为矿区型选煤厂，原设计处理原煤能力为2.10Mt/a，主要入选宁煤集团白芨沟、大峰、红梁等矿原煤。

(2)煤质特征：“太西煤”牌号为无烟煤，具有低硫、低磷、低灰、高发热量、高固定碳含量、高机械强度、高化学活性、高导电性、高块煤率的特点，是世界稀有煤种，属国家保护性开采资源。但由于受传统选煤工艺的限制，太西无烟精煤的灰分只能降到Ad≤6.00%左右，致使煤炭深加工行业产品档次低，资源优势不能转化成产品优势、经济优势，大量的太西无烟煤只能被作为燃料使用。“十一五”、“十二五”期间，宁夏回族自治区已将碳基材料作为宁夏重点发展的支柱产业，将建设多个活性炭生产基地，其主要原料是来自太西选煤厂所生产的太西超低灰(Ad≤2.00%、2.50%、3.00%)无烟精煤。

为了适应西部大开发的新形势，变资源优势为经济优势，更新升级该厂的产品结构，集团决定对选煤厂进行改扩建，自主开发生产碳基材料的原材料—超低灰无烟纯精煤。改扩建后选煤厂建设规模为3.00Mt/a。

(3)产品结构：该选煤厂先后通过超低灰纯煤精细制备和超低灰纯煤扩能改造后，其产品结构实现了更级换代：①精粒煤(6～20mm)：Ad≤6.00%，低档次活性炭；②精末煤(0.5～6mm)：Ad≤6.00%，钢厂高炉喷吹用煤；③纯粒煤(6～20mm):Ad≤3.00%，高档次活性炭；④纯末煤(0.5～6mm)：Ad≤2.0%～3.0%，高档次活性炭。

(4)生产工艺流程：80～0.5mm原煤采用跳汰主选，粒精煤(20～6mm)、(+20mm的块精煤破碎至－20mm和6～0.5mm的末煤掺混一起)、末精煤(20～0.5mm)分别采用高技术含量无压两产品等密度重介旋流器再选，中煤采用有压三产品重介旋流器分选，－0.5mm采用浮选、尾煤浓缩、压滤回收的联合工艺。

(5)建设模式：该选煤厂改扩建工程设计由北京华宇公司完成，核心设备采用矿大研制的等密度重介旋流器产品，基建由业主太西选煤厂完成。

该选煤厂设计、工艺及设备研究共获得以下奖项：国家科学技术进步奖二等奖；煤炭行业（部级）优秀工程咨询成果二等奖；煤炭行业（部级）第十四届优秀工程设计一等奖。

3、宁鲁煤电公司任家庄选煤厂

(1)建设规模：任家庄选煤厂隶属于宁夏宁鲁煤电有限责任公司，是宁夏横城矿区建设的第一对大型矿井和选煤厂。厂址位于宁夏灵武市东北约20km的毛乌素沙漠的边缘，西隔黄河30km与银川市相望，行政区划属灵武市横山乡管辖。该选煤厂属矿井型洗煤厂，设计生产能力为2.40Mt/a。

(2)煤质特征及产品结构:根据矿井井筒实际揭露的主要可采煤层（三煤层、五煤层）煤样试验，煤种为1/3焦煤。原煤灰分为中灰、硫分为低硫、中高热值，属应积极保护和充分利用的宝贵煤炭资源。该原煤通过洗选加工后：①精煤(50～0mm)Ad≤10.5%供炼焦或钢铁厂使用；②电煤(50～0mm)Ad≤47%供附近电厂、锅炉用煤；③煤泥(－0.5mm)Ad≥55%供附近电厂、民用燃料；④矸石(50～0mm)Ad≥80%供矸石电厂、砖厂制砖。

(3)选煤方法、分选粒级及生产工艺：根据任家庄煤矿三、五煤层煤质特点及产品结构要求，确定该选煤厂工艺流程为：50～1mm原煤采用无压三产品重介旋流器分选，1～0.25mm粗煤泥采用TBS分选机分选，－0.25mm细煤泥浮选，浮选精煤采用加压过滤回收，浮选尾煤采用二段浓缩，一段采用沉降过滤机回收，二段采用压滤机回收的联合工艺流程。当以生产动力煤为主时，系统可采用原煤13mm分级、50～13mm块煤入重介系统分选、－13mm直接作为电煤产品、煤泥不浮选的生产工艺流程，实现洗水闭路循环。

(4)设备配置：主要设备优先选择国内或合资企业设备，确保达到设计工艺指标，合理分配投资。

(5)建设模式：该选煤厂由北京华宇工程公司采用EPC（工程总承包）交钥匙模式建设。工程于2007年8月1日正式开工，2008年4月15日一次加煤试车成功，实际工期8个半月，提前实现项目工期目标。

该工程实现了当年投产、当年收回投资并取得高额利润，创造了煤炭行业工程建设的佳话，获得业主高度认可，也提升了各方业主采用总承包模式进行项目建设的信心和决心。该项目的成功为以后煤炭行业工程总承包项目提供了一定的先进经验，对提高行业工程建设管理水平具有一定借鉴意义。

2011年3月任家庄选煤厂项目建设获评中国勘察设计协会第五届优秀工程总承包项目金钥匙奖，这是迄今为止我国煤炭工程首次获此殊荣。

备注

郭牛喜大师还发表了如下论文，限于篇幅，本平台简要概述如下：

1、《国外配煤自动化实例浅析》，选煤技术，2003(3):49-51.

国外装备在线分析仪的配煤系统在降低生产成本、适应环保要求方面越来越受到用户的认同和接受。配煤系统降低了燃料煤的质量波动，对优化产品，减少环保处罚，平衡生产起着重要作用。同时，由于降低了成本，改善了燃煤效率，适应了环保要求，故可取得可观的经济效益。

2、《混配是提高平朔与神府东胜矿区煤炭产品质量的有效方法》，煤炭工程，2000(4):30-33.

平朔和神府东胜矿区煤炭产品都是优质动力煤，但由于各自本身的缺点，单独销售时，造成了销售方面的一些困难，如果将这两种煤炭产品按一定比例混配，其优缺点可以互补，容易解决销售中的难题。本文从分析两矿区煤质的差异、产品用户、经济效益等方面探讨这两种煤炭产品混配销售的必要性及可行性。

3、《重介选煤生产新型工艺系统的密度自动调节》，洁净煤技术，2002，8(1):12-14.

现代新型重介选煤厂即高效选煤厂的工艺系统，是将磁选机回收、脱泥、净化后的重介质，直接返回到重介选煤生产的合格介质系统中，即进入合格介质桶，这就使得“合格”介质的密度总是随着生产过程呈上升变化趋势。因此在进行重介密度调节控制时，需要不断向合格介质系统中添加“清水”。而重介密度调节的执行元件即设备，可以选用调节阀门进行控制加入到合格介质中的“清水”量，在调节重介密度的同时还能有效的降低合格介质粘度，并且也简化了重介密度的控制系统。这是对重介选煤工艺系统的一项重大改革，使重介选煤生产系统及重介密度的过程控制更为合理，在实际使用中更加方便和耐用可靠。同时调节时间也由过去的几分钟变为几秒钟，大大缩短了密度的调节时间。