平朔安家岭露天煤矿选煤厂技术改造工程初步设计说明书.docx
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平朔安家岭露天煤矿选煤厂技术改造工程初步设计说明书
平朔安家岭露天煤矿选煤厂
技术改造工程初步设计
说明书
工程编号：
C2642
建设规模：
25.0Mt/a
总经理：
周少雷
总工程师：
邓晓阳
项目总工程师：
梁兴国
大地工程开发有限公司
审定人员名单
专业
姓名
职务
职称
选煤
邓晓阳
副总裁院长
国家设计大师
教授级高工
机制
徐风
部长
高级工程师
电气
严金权
专业经理
教授级高工
给排水、暖通
徐华民
专业经理
高级工程师
土建
刁心钦
副院长
教授级高工
总图
徐建华
高级工程师
审查人员名单
专业
姓名
职务
职称
选煤
李太友
副院长
高级工程师
选煤
王东宁
副院长
高级工程师
机制
徐风
部长
教授级高工
电气
李春荣
高级工程师
给排水、暖通
孔德顺
高级工程师
土建
韩飞
专业经理
高级工程师
总图
颜美容
高级工程师
技术经济
田希群
高级工程师
参加设计人员名单
专业
姓名
技术职务
选煤
李太友黄国栋
高级工程师
张淑强梁兴国
工程师
梁彦国张军陆许敏
助理工程师
土建
刁心钦
教授级高工
一级注册结构师
薛铁亮
高级工程师
魏春梅
高级工程师
一级注册结构师
机制
王红敏
高级工程师
电气
严金权
高级工程师
朱琳
教授级高级工程师
总图
颜美蓉
高级工程师
孙伟杰
工程师
给排水
叶青
工程师
暖通
徐华民
高级工程师
经济
田希群
高级工程师、注册造价工程师
附录一：
平朔煤炭工业公司安家岭露天矿选煤厂扩能改造工程项目《可研报告》专家组评审意见
前言
一、项目背景
安家岭露天煤矿选煤厂隶属于中国中煤能源集团公司平朔煤炭工业公司。
平朔矿区位于山西省朔州市平鲁区，国铁北同蒲线在矿区南部通过，矿区南侧及西侧有朔州至大同（大运公路）及平鲁至朔州两条国家二级公路，交通运输便利。
安家岭露天煤矿位于平朔矿区的中南部，开采境界为安家岭勘探区和安太堡二号勘探区。
安家岭露天煤矿工业场地位于安太堡车站的东侧，西易村附近，选煤厂工业场地由安太堡车站分成两个部分，主厂区位于安太堡车站的东南侧，七里河河谷，上窑村一带，原煤区位于安太堡车站东侧，紧靠西易村，与安家岭露天煤矿工业场地联成一体。
根据中煤集团公司十一五规划，平朔煤炭工业公司计划2009年原煤产量提前达到一亿吨，安家岭露天矿产量将提升至25.00Mt/a。
安家岭选煤厂是与安家岭露天矿配套建设的选煤厂，2000年投产。
设计3套选煤系统生产出口煤，2套排矸系统生产内销煤。
设计能力15.00Mt/a，实际生产能力20.0Mt/a。
采用块煤重介浅槽、末煤重介旋流器的分选工艺，选煤系统为主再选，排矸系统只有主选。
主要产品为p2、p4、p5煤。
随着安家岭露天矿生产能力扩大到25.00Mt/a，现有选煤厂的分选加工能力明显偏小，为了满足对露天矿25.00Mt/a原煤进行洗选加工的要求，需对安家岭露天矿选煤厂的部分工艺环节和设施进行适度的技术改造。
本次技改工程的主要目的是：
经过对工艺系统及设备的局部改造，将安家岭选煤厂“选煤系统”的生产能力提升到950t/h；“排矸系统”的生产能力提升到1000t/h。
这样在330d/a，16h/d的工作制度下，安家岭选煤厂原煤处理能力提升至25.00Mt/a，并进一步降低系统介耗及生产成本。
2007年9月份我公司完成了《安家岭露天煤矿选煤厂扩能改造工程可行性研究报告》，10月份中国中煤能源集团公司组织专家对该“可研报告”进行了评审。
根据专家评审意见（见附录一）及安家岭区选煤厂现场管理及生产人员的合理化建议，进行了本次“安家岭露天煤矿选煤厂技术改造工程初步设计”。
二、设计范围
次初步设计的范围包括选煤厂生产系统中需要增加和改造的主要生产环节及辅助生产设施，共分为七部分：
（1）粗煤泥TBS分选系统；
（2）煤泥转运系统；
（3）洗混煤转运系统；
（4）改造现有密度控制系统；
（5）矸石系统驱动装置备用；
（6）增加大屏幕显示系统；
（7）改造现有部分电机补偿电容。
此外，为了进行以上七部分的改造，还需完成原有压滤车间内设备的拆除、原有给排水及采暖管道修改、部分生产管道修改、场区局部道路修改等工程。
三、编制设计的依据
（1）平朔煤炭工业公司安家岭露天矿选煤厂扩能改造工程项目《可研报告》专家组评审意见；
（2）安家岭露天煤矿选煤厂设计文件和施工图设计图纸。
四、原料煤基地简况
安家岭选煤厂的原煤来自安家岭露天煤矿，煤种以气煤为主。
五、选煤厂的类型、厂型及厂址
安家岭选煤厂属特大型动力煤选煤厂，现有3套选煤系统和2套排矸系统。
选煤厂设计能力15.00Mt/a，实际生产能力20.0Mt/a。
扩能改造后，全厂处理能力将达到25.00Mt/a。
六、选后产品的用途、用户要求
优质动力煤：
Ad≤14%～20%，St,d≤1～1.3%，Mt≤9.0%，Qnet.ar≥24.36～23.10MJ/kg，供国内外电厂。
优质混煤：
Ad≤24～27%，Qnet.ar≥21.84～21.00MJ/kg，供国内电厂。
洗混煤：
Ad≤35%，Qnet.ar≥16.80MJ/kg，供国内电厂。
矸石：
Ad＞67.5%，Mt＜11.0%，弃至矿区排土场,复垦造林、造田。
七、选煤方法、工艺灵活性及项目设计主要特点
（1）选煤方法
安家岭选煤厂扩能改造后，现有5套重介系统的生产工艺保持不变；调整重介系统的分选下限，增加粗煤泥（TBS）分选系统，细煤泥仍采用加压过滤机回收。
具体如下：
3套选煤系统生产工艺为：
150～13mm采用块煤重介浅槽分选机主、再选；
13～1.5mm末煤采用重介旋流器主、再选。
2套排矸系统选煤工艺为：
150～13mm采用块煤重介浅槽分选机分选；
13～1.5mm末煤采用重介旋流器分选。
全厂1.5～0.2mm粗煤泥采用TBS分选机分选；
全厂0.2～0mm细煤泥采用浓缩+加压过滤机回收。
（2）设计特点
安家岭选煤厂全套系统具有“设计合理、技术先进、系统可靠、高效低耗、整体配套、管理方便、效益优先”的特点。
具体为：
Ø安家岭选煤厂所采用的工艺是目前选煤行业最为先进的工艺，系统简单实用，管理操作方便，系统灵活、转换便捷，工艺调整控制灵活顺畅，数质量控制高效简捷。
Ø将末煤重介系统分选下限由0.20mm提高至1.5mm，这样将1.5mm以下煤泥全部从重介系统分离出来，充分发挥重介系统能力。
Ø1.5-0.2mm粗煤泥采用TBS分选，并将TBS精煤掺入优质动力煤产品（选煤系统精煤），可进一步提高优质动力煤产品的产量及质量。
Ø由于粗煤泥灰分较低（Ad≈22.59%），所以当生产灰分为14%的精煤产品时将TBS尾煤（Ad≈50%）掺入洗混煤中（选煤系统中煤），可提高最终产品回收率。
ØTBS系统采用集中布置，可完全互相备用。
且TBS系统可不开车，选煤系统及排矸系统仍维持现有工艺。
Ø设备选型具有适应性强、技术先进、性能可靠、整体配套、高效低耗、可操作性强的特点。
Ø自动化程度高，具有精确控制调节系统，可实现全工艺过程监测、监控。
Ø充分考虑了新老系统的衔接，新老设备的互为备用，及新老系统的相互补充。
Ø改造期间不影响老系统正常生产；
Ø综合考虑了投资、效益、工期、实用性、工程可预见性以及选煤厂可持续发展等各个方面，工程投资合理。
八、供水、供电及地面建筑物特征情况
（1）供水：
本次安家岭露天煤矿选煤厂技术改造工程是原有安家岭露天煤矿选煤厂范围的局部改造，水源由安家岭露天煤矿选煤厂现有生产、生活、消防管网提供。
（2）供热
选煤厂新增建筑物由现有锅炉房统一供热，供热管道接自13号转载点附近已有供热管网主干管，沿栈桥内敷设。
（3）供配电
现有两台组变31NB、33NB原设计为供暖专用，由于“选煤厂供热工程改造”完成后两台变压器除负担个别辅助设备外基本不用。
设计考虑利用31NB作为煤泥及洗混煤转运系统变压器；33NB负担TBS分选系统改造新增设备的负荷。
拆除主厂房配电室内现有31NB和33NB低压侧开关柜，在其相应位置安装煤泥、洗混煤转运及TBS系统低压配电柜。
其中现有31NB和33NB低压侧辅助设备仍由相应位置的新增开关柜负担。
在中压柜M41旁新增开关柜M40与之联屏，作为煤泥、洗混煤转运系统新增6kV电机3002C的电源柜。
该电机无功补偿柜设置于中压柜M31附近合适处。
将部分老化的电容补偿装置进行更换。
更换后的相应电机补偿电容仍安装于现有电容器位置。
逐个更换时尽量减少对生产的影响。
由于现有主厂房配电室空间有限，TBS系统的6kV变频器柜设于TBS车间配电室内。
（4）建构筑物
Ø主厂房、TBS车间：
为原有结构改造，根据工艺布置，结合原有图纸，依据现行国家规范进行改造、加固补强。
Ø11号转载点至13号转载带点栈桥，钢筋砼框架结构，条形基础，复合彩板围护。
Ø13号转载点至14号转载点栈桥部分为钢筋砼框架结构，部分为钢桁架，桩基，复合彩板围护。
Ø15号转载点至14号转载点栈桥为钢桁架，桩基，复合彩板围护。
Ø栈桥人行道及检修道按角度要求均设人行踏步，并充分考虑冲洗水的排放和收集，所有栈桥的走道板采用现浇钢筋混凝土楼面或复合保温楼面。
九、投资概算
建设项目总造价为13284.67万元；其中：
土建工程1920.02万元，设备购置5942.87万元，安装工程3418.20万元，其他费用2003.57万元，其中预备费751.96万元。
建设项目总资金为13992.23万元，其中铺底流动资金707.56万元。
第一章厂区及原料煤基地概况
第一节厂区概况
一、厂区位置
平朔煤炭工业公司是国有特大型企业，位于山西省朔州市境内，原直属煤炭工业部，现作为中央企业，隶属于中国煤炭工业进出口集团公司，是我国规模最大、现代化程度最高的煤炭生产基地之一。
2006年中煤能源集团上市，成立了中国中煤能源股份有限公司平朔分公司，负责平朔矿区的开发、建设、管理，是国家512户重点企业之一。
目前已建成安太堡、安家岭两座特大型露天矿、一号井、二号井、三号井三座大型现代化井工矿、五座配套洗煤厂和两条铁路专用线，是我国重要的商品煤生产和出口基地。
平朔矿区位于山西省宁武煤田北端，地跨朔州市平鲁、朔城两区，属山西省朔州市管辖。
地理坐标为：
东经112°10′～113°30′，北纬39°07′～39°37′，矿区面积约380km2。
本区南部有北同蒲铁路通过，最近的车站为朔州、大新、神头3个，距离18～21km，朔州站南距太原226km，北距大同129km。
大（同）～运（城）二级公路由平朔矿区南部通过，朔（州）～平（鲁）二级公路南接大运公路沿七里河北上到平鲁城区，贯穿本区南北。
平朔矿区地理位置图见图1.1-1。
图1.1-1 平朔矿区地理位置图
安家岭露天煤矿位于平朔矿区的中南部，开采境界为安家岭勘探区和安太堡二号勘探区。
安家岭露天煤矿工业场地位于安太堡车站的东侧，西易村附近，选煤厂工业场地由安太堡车站分成两个部分，主厂区位于安太堡车站的东南侧，七里河河谷，上窑村一带，原煤区位于安太堡车站东侧，紧靠西易村，与安家岭露天煤矿工业场地联成一体，本次技改工程均在原有厂区及车间内进行。
二、厂区地理概况
朔州市平鲁区位于晋西北古长城脚下，北接内蒙，西南与忻州地区的偏关、神池毗邻，南依朔城区，东靠山阴县，东北连右玉，版图呈三角形状。
地理位置适中，素有“朔北雄城、塞外天险”之称。
全区国土面积2314km2。
境内矿藏资源丰富，交通便利，通讯设施完备，发展经济潜力巨大。
本区属缓坡黄土丘陵区，黄土广为覆盖，植被稀少，水土流失严重。
地表切割剧烈，相对高差一般20～50m，总体地势北东高南西低。
本区气候分区属中温带季风气候区域，晋西北轻半干旱地区。
其特点是冬季严寒，夏季凉爽，春季风大。
平均年降水量449mm，最低195.6mm，最高757.4mm，7、8、9三个月降水量占全年的75%。
年平均气温4.8～7.5℃，极端最低气温-32.4℃，极端最高气温37.9℃。
年平均风速2.3～4.7m/s，最大风速20m/s，一年中除夏季风速相对较小外，其它月份平均风速都在4m/s以上。
年平均八级以上大风日数在35天以上。
风向多为北西。
初霜期最早为9月14日，终霜期为次年5月，最晚为6月7日。
冰结期最早为10月18日，解冻期最晚为来年4月21日，最大冻土深度1.31m，积雪最大厚度22cm。
根据国家《建筑抗震设计规范》GB50011-2001，本地区处于抗震设防烈度7度，设计基本地震加速度值为0.15g，地震分组为第一组。
本工程建（构）筑物均按7度（0.15g）抗震设防。
第二节原料煤基地概况
一、煤源概况
安家岭露天煤矿主要含煤地层为上石炭统太原组，共含煤11层，其中主要可采煤层为4、9、11三层。
4、9、11煤层均全区稳定可采，在安太堡二号勘探区4、9、11煤层的平均厚度分别为13.90m、12.21m、4.15m；在安家岭勘探区4、9、11煤层的平均厚度分别为7.14m、15.91m、4.10m。
安家岭选煤厂的原煤主要来自安家岭露天煤矿。
目前露天矿主要开采煤层为4、9、11号煤层，各煤层可实现配煤开采及配煤入选。
二、煤质特征
（一）物理性质
各层煤的物理性质和煤岩特征基本相同。
颜色多为黑色或灰黑色，光泽多为玻璃或丝绢光泽。
煤层构造与结构多为层状、块状构造，条带状夹凸镜状、黄铁矿结构。
断口多为参差状、不规则状和贝壳状，内生裂隙不发育。
一般来说，4号煤容重为1.4～1.42g/cm3，密度为1.59～1.6g/cm3；9号煤容重为1.39～1.48g/cm3，密度为1.54g/cm3；11号煤容重为1.42g/cm3，密度为1.61g/cm3。
4号煤以半暗型、暗淡型煤为主，夹少量半亮型煤。
9号、11号煤以半暗型、半亮型煤为主。
各煤层有机组分中镜质组居多。
多均匀基质体及镜煤条带，少结构体。
无机组分中以粘土类矿物为主，以粗粒分散状、浸染状充填于有机质中，呈条带状偶尔呈透镜体出现。
（二）化学性质
各层煤主要煤质特征如下：
（1）灰分
9号煤最低，平均值为21～22%，以中灰煤主为；4号煤次之，平均值为23～27%，以富灰煤为主；11号煤最高，平均值为26～28%，以富灰煤为主。
（2）硫分
4号煤最低，平均值为0.5～0.65%，属特低或低硫煤。
9号煤以中硫煤为主，平均硫分在安二补钻区为1.34%。
总的变化趋势是由东向西硫分逐渐降低。
11号煤以富硫煤为主，平均硫分在2.2～2.8%左右。
硫分的分布规律是选煤厂设计的重要依据。
主要有四条：
①平面分布规律：
4号煤硫分稳定，以有机硫为主，平均值为0.5～0.65%，属低硫煤。
9号煤在安二补钻区硫分较低，平均值为1.34%，有机硫与黄铁矿硫并存，属中硫煤，硫分由西向东硫分逐渐升高。
11号煤硫分在2.2～2.8%之间，以黄铁矿硫为主，属富硫煤。
②垂向分布规律：
从上向下硫分逐渐增高，尤其是9号煤。
③按密度分布规律：
+1.8g/cm3密度级硫分最高（主要为黄铁矿）；1.6～1.8g/cm3密度级硫分最低；-1.4g/cm3密度级的硫分与原煤硫分相比：
4号煤以有机硫为主，一般上升0.01～0.08%，9号煤比较复杂，在原煤硫分左右波动，主要看黄铁矿硫与有机硫之间的比例，11号煤以黄铁矿硫为主，一般下降0.32～1.68%。
④按形态分布规律：
由于同一煤层的成煤环境相同，故全区范围内同一煤层有机硫含量基本稳定,一般情况下，9号煤有机硫基本稳定在1.1～1.4%，11号煤有机硫基本稳定在1.0～1.6%，变化较大的是黄铁矿硫的含量，这是导致原煤和精煤硫分高低的主要影响因素。
（3）挥发分
各层精煤挥发分均大于37%，纵向及横向上的变化都不显著。
（4）发热量
各层原煤弹筒发热量（Qb.daf）均大于29.00MJ/kg，低位发热量（Qnet,v,ad）皆大于16.5MJ/kg，变化趋势是由上往下逐渐递增。
（5）元素分析
各层煤中碳含量一般为80～81%，氢含量一般5～5.5%，氮含量一般1.3～1.4%，氧含量一般11～13%。
在横向上无明显差别，纵向上只有氧含量从上向下略呈递减趋势。
（6）有害元素
磷含量一般0.01～0.05%，均为特低磷煤。
氯含量一般小于0.10%（安太堡生产大样氯含量为0.02～0.072%之间）。
氟含量一般小于150PPm。
砷含量一般小于3PPm。
（7）粘结性及结焦性
各煤层胶质层Y值一般为7～10mm，由浅往深递增。
粘结性指数GR.I4（41）号煤最小，为13～51，平均17；42号煤为18～79，平均33；9号煤为15～76，平均47；11号煤为13～74，平均48。
表明本区煤层为弱——中强粘结性煤，下组煤粘结性高于上组煤。
小焦炉试验结果证实，各煤层结焦性为中——弱。
其焦炭灰分过高，抗碎和耐磨强度也很差，不适宜单煤种炼焦。
但洗选后和其它地方的煤进行配煤炼焦，也可达到一级焦水平，故也可用作炼焦配煤。
（8）气化性能
本区原煤属高强度煤（抗碎强度试验结果达75～81%），强结渣煤，且易于磨碎（哈氏可磨性指数均大于50）。
但对CO2的反应性均不高，950℃时，CO2还原率仅21.3%。
故不宜做气化用煤。
（9）液化性能
各煤层挥发分高，而煤岩组分又以活性组分占主导地位，故各煤层焦油产率皆大于7%，属富油煤。
（10）煤灰成分及灰熔融性SiO2含量45～50%，Al2O3含量变化幅度较大，为26.6～46%，Fe2O3含量小于10%，CaO含量0.6～1.9%。
煤的碱酸比0.05～0.28%。
结渣指数小于0.6%，较低。
结污指数均为0.01%，较低。
各层煤灰熔点（ST）大于1450℃，属难熔灰分。
依据煤炭分类标准，4＃煤及9＃煤为长焰煤和气煤，全区煤类以气煤为主。
（三）煤类
依据国标GB5751-86划分煤类，41号煤为长焰煤和气煤。
42号煤以气煤为主，其次为长焰煤。
9号煤以气煤为主。
其它煤层为气煤。
总之，全区煤类以气煤为主。
第二章厂型、厂址及工作制度
一、选煤厂类型、厂型
安家岭选煤厂属特大型动力煤选煤厂，改造后生产能力提升至25.0Mt/a。
二、厂址选择
本次技改工程均在原有厂区及车间内进行。
三、选煤厂工作制度
选煤厂工作制度为330d/a，16h/d，二班生产，一班检修。
年工作时间5280h。
四、生产能力
改造后生产能力为年处理原煤25.0Mt；日处理原煤75757.58t；小时处理原煤4734.85t。
其中3套主选系统小时处理能力从850t/h提升至950t/h；
2套排矸系统小时处理能力从950t/h提升至1000t/h。
五、产品结构
优质动力煤：
Ad≤14%～20%，St,d≤1～1.3%，Mt≤9.0%，Qnet.ar≥24.36～23.10MJ/kg，供国内外电厂。
优质混煤：
Ad≤24～27%，Qnet.ar≥21.84～21.00MJ/kg，供国内电厂。
洗混煤：
Ad≤35%，Qnet.ar≥16.80MJ/kg，供国内电厂。
矸石：
Ad＞67.5%，Mt＜11.0%，弃至矿区排土场,复垦造林、造田。
六、服务年限
选煤厂服务年限与安家岭露天矿服务年限一致。
第三章选煤工艺
第一节煤质资料整理与分析
一、煤质资料及其代表性分析
本次设计所采用的煤质资料为安家岭选煤厂设计时的原煤筛分、浮沉资料。
经过近几年的生产实践证明其具有较强的代表性。
选煤系统原煤筛分组成综合表见表3.1-1；
选煤系统150-13mm原煤浮沉组成表见表3.1-2；
选煤系统13-0.5mm原煤浮沉组成表见表3.1-3；
排矸系统原煤筛分组成综合表见表3.1-4；
排矸系统150-13mm原煤浮沉组成表见表3.1-5；
排矸系统13-0.5mm原煤浮沉组成表见表3.1-6。
0.5-0.15mm原煤浮沉组成表见表3.1-7；
选煤系统150-13mm原煤可选性曲线见图3.1-1；
选煤系统13-0.5mm原煤可选性曲线见图3.1-2；
排矸系统150-13mm原煤可选性曲线见图3.1-3；
排矸系统13-0.5mm原煤可选性曲线见图3.1-4。
表3.1-1 选煤系统原煤筛分组成综合表
粒度
（mm）
产品
数量
质量
产率
γ,%
筛上累计
γ,%
灰分
Ad,%
硫分
St,d,%
150-100
煤
13.33
13.33
33.49
1.13
100-50
煤
18.60
31.93
36.96
1.25
50-25
煤
11.97
43.90
36.37
1.20
25-13
煤
5.24
49.14
33.46
1.25
13-6
煤
14.35
63.49
31.67
1.09
6-3
煤
11.37
74.86
28.37
1.00
3-0.5
煤
13.07
87.93
24.31
0.99
0.5-0.15
煤
6.89
94.82
23.07
1.05
0.15-0
煤
5.18
100.00
26.42
1.08
合计
100.00
31.35
1.12
表3.1-2 选煤系统150-13mm原煤浮沉组成表
密度
综合级
浮物累计
沉物累计
R%
Ad%
St,d%
R%
Ad%
St,d%
R%
Ad%
St,d%
-1.30
4.05
6.17
1.24
4.05
6.17
1.24
100.00
35.49
1.20
1.30-1.40
25.29
11.42
1.43
29.34
10.96
1.40
95.91
36.73
1.20
1.40-1.50
17.06
18.85
1.05
46.41
13.69
1.27
70.62
45.80
1.12
1.50-1.60
8.92
27.17
0.83
55.32
15.87
1.20
53.55
54.38
1.14
1.60-1.80
12.22
38.62
0.86
67.54
19.98
1.14
44.63
59.82
1.20
+1.80
32.46
67.81
1.33
100.00
35.49
1.20
32.42
67.81
1.33
合计
100.00
35.51
1.20
煤泥
0.05
24.73
1.22
总计
100.00
35.50
1.20
表3.1-3 选煤系统13-0.5mm原煤浮沉组成表
密度
综合级
浮物累计
沉物累计
R%
Ad%
St,d%
R%
Ad%
St,d%
R%
Ad%
St,d%
-1.30
14.83
5.57
0.9
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