露天矿风氧化煤杂煤干法选煤可行性研究报告.docx
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露天矿风氧化煤杂煤干法选煤可行性研究报告
附图目录
序号
图纸名称
图纸编号
比例
1
系统设备联系图
2
系统总平面图
3
工艺布置平面图
1:
250
4
工艺布置剖面图
1:
250
一、总论
（一）项目背景
1、项目名称
项目名称为平朔集团安家岭露天矿风氧化煤、杂煤干法选煤可行性研究报告。
选煤厂隶属于平朔集团平朔工贸公司。
2、风氧化煤、杂煤生产概况
2011年平朔煤业公司全年生产原煤109.21Mt，其中安太堡露天矿生产原煤28.89Mt，安家岭露天矿生产原煤28.53Mt，井工矿生产原煤51.79Mt。
平朔煤业公司各矿每年生产的风化氧化、顶底板、断层等低质煤约4.00Mt，平均低位发热量3200kcal/kg,由于这部分煤发热量低，过去一般采取露天排弃或少量销售等方式处理。
随着国家对煤矿环保要求越来越高，节能减排力度的加大和煤炭市场的变化，风氧化煤、杂煤进入水洗选煤厂洗选加工，但是高含矸量的风氧化煤、杂煤间断混入造成煤质波动大，给水洗选煤厂的正常生产带来许多不利，生产管理问题增多、使其不能充分发挥设备优势，还降低了优质煤的生产量，影响公司总体经济效益。
3、设计依据
1）、干法选煤工业性试验的试验报告；
2）、平朔工贸公司提供的与设计有关的资料。
4、风氧化煤、杂煤采用干法选煤技术的必要性
随着公司原煤生产持续快速的发展，全公司低质风氧化煤、杂煤逐年增多，利用原有水洗选煤厂加工既存在技术问题又不能满足公司发展的需要，单独处理这部分低质风氧化煤、杂煤是提高公司生产能力、提高经济效益的主要途径。
经过干法选煤，产品低位发热量达到4800kcal/kg以上，使之成为平九商品煤，就可以单独地销，使低质风氧化煤、杂煤由副产品价格增值为动力煤价格，达到产品效益最大化。
同时从环境保护的角度，将过去的废弃物加以回收利用，可减少废弃物占地面积，减少企业排污费用，解决排弃后的杂煤自燃造成的安全隐患和环境污染问题。
平朔工贸公司根据集团公司的统一安排，结合平朔煤业公司低质风氧化煤、杂煤生产现状和安置失地农民工的技能素质，经过多种选煤技术的对比，对选煤不用水、工艺简单、投资少、生产成本低、操作维护简便的干法选煤技术做了重点考察，并带煤样在唐山神州机械有限公司的复合式干法选煤试验设备上进行了工业性试验，取得了良好的选煤效果，在此基础上制定了风氧化煤、杂煤干法选煤可行性研究报告。
（二）项目概况
1、厂址
2013年3月20日，平朔集团总工办、煤质地测部、工贸公司等相关部门，经现场考察，建议厂址选择在安家岭露天矿杂煤储存场范围内，主要是考虑到原煤、商品煤及矸石运输方便；节约投资。
2、建设规模
选煤厂设计生产能力为2.0Mt/a。
3、主要建设条件
1）、供水
本干选选煤厂生产只有喷雾降尘、冲洗设备、冲刷地面及水暖锅炉需要用水，用水量为20t/h。
水源引自露天矿矸石车队住所处的矿区管网。
2）、供暖
本设计采暖范围包括：
选煤厂生产建筑及办公室。
按照《煤炭洗选工程设计规范》的有关要求，上述建筑均设置集中采暖。
在主厂房旁设水暖锅炉，供给所有选煤厂生产建筑及办公室。
3）、供电
本干选选煤厂设计所需6kv电源引自安家岭露天矿油库旁的变电站。
选煤厂需设6kv/0.4kv变电站，选煤设备需要的电压等级为6kv和380v两种。
4）、运输
干选后的精煤、中煤、矸石由带式输送机运输落地堆放，精煤、中煤由汽车外运地销；矸石由汽车运至露天矿排矸区。
4、煤源及煤质
该选煤厂的煤源为安家岭露天矿生产的风氧化煤、杂煤。
原煤灰分40%-52%，低位发热量2900kcal/kg-3700kcal/kg，原煤中含矸量35%－60%左右。
5、选煤工艺
自卸汽车将需要干选的风氧化煤、杂煤运至干选原煤场，用铲车将风氧化煤、杂煤铲入受煤坑上的固定筛（筛孔300mm），+300mm筛上物用铲车铲走，选出其中的煤炭，单独销售；筛下物进入受煤坑经带式输送机给入80mm固定筛，80-300mm筛上物经破碎机破碎到80mm以下与筛下物混合进入复合式干选机进行分选，分选后的精煤、中煤、矸石分别经带式输送机运输堆存，精煤、中煤由汽车外运地销，矸石由汽车运至露天矿排矸区。
6、产品方案
产品结构如下：
干选精煤（80-0mm）、干选中煤（80-0mm）、干选矸石（80-0mm）
7、设计范围
设计范围包括：
原煤受煤系统、筛分破碎车间、主厂房、带式输送机栈桥及转载点、供水及供热系统、生产集控及供配电系统、照明系统、监控系统、地基处理及配电、办公、配件、更衣、锅、煤粉厂房。
8、经济评价
项目总概算1995.54万元，吨煤投资9.98元，吨煤加工成本13.78元。
9、结论性意见
根据评价结论，本项目经济评价可行，抗风险能力强，应尽早实施。
二、煤质及实验数据分析
（一）煤质特征
由于该选煤厂的煤源来自安家岭露天矿的风氧化煤、杂煤，故其煤质有水分低、粒度大及含矸量高的特点。
（二）实验数据分析
1、分析依据
以2013年3月13日复合式干法选煤工业性实验结果为分析依据。
2、实验数据分析
2013年3月13日，平朔工贸公司采取有代表性的低质风氧化煤、杂煤煤样一车运到唐山市神州机械有限公司试验基地，在平朔集团总工办、工贸公司、洗选中心、煤质地测部、唐山市神州机械有限公司等相关部门的共同参与下进行干法选煤试验，试验装置为FGX-1型复合式干法选煤机，原煤经过筛分破碎后，干选机入料粒度＜60mm，经过干选机分选生产精煤、中煤、矸石三种产品，试验过程中采取分段煤样，产品质量情况如下：
安家岭露天矿风氧化煤、杂煤复合式干选实验报告表
产品名称
煤样重量（kg）
分段煤样质量
分段煤样累计结果
产率
（%）
灰分
（%）
全水
（%）
高位
热值
（kcal/kg）
低位
热值
（kcal/kg）
产品名称
产率
（%）
灰分
（%）
全水
（%）
高位
热值
（kcal/kg）
低位
热值
（kcal/kg）
原煤
39.64
6.45
4025
3705
精煤
22.52
62.02
27.45
7.87
5205
4810
前一段
62.02
27.45
7.87
5205
4810
中煤
4.69
12.92
41.69
5.1
3948
3720
前二段
74.94
29.91
7.39
4988
4622
矸石
9.1
25.06
73.54
2.76
1077
930
全三段
100
40.84
6.23
4008
3697
合计
36.31
100
干选试验结论；
1）、原煤灰分40.84%，低位发热量为3697kcal/kg；经过干选机分选后精煤产率为62.02%，灰分为27.45%，低位发热量达到4810kcal/kg；通过干选降灰13.39%，低位发热量提高1113kcal/kg。
2）、矸石产率为25.06%，灰分高达73.54%，低位发热量为930kcal/kg；另外，中煤产率为12.92%，灰分为41.69%，低位发热量为3720kcal/kg，与原煤质量接近。
三、市场预测
（一）产品用途
干选后产品中的精煤作为高卡电煤单独地销；中煤作为低卡煤供矸石电厂发电用。
（二）市场分析
经过干法选煤，产品低位发热量达到4800Kcal/Kg以上，使之成为平九商品煤，就可以单独地销，使低质风氧化煤、杂煤由副产品价格增值为动力煤价格，达到产品效益最大化。
同时从环境保护的角度，将过去的废弃物加以回收利用，可减少废弃物占地面积，减少企业排污费用，解决排弃后的杂煤自燃造成的安全隐患和环境污染问题。
四、建设规模与服务年限
（一）建设规模
选煤厂设计生产能力为2.0Mt/a。
（二）选煤厂类型、工作制度、生产能力及服务年限
1、选煤厂类型
该选煤厂为矿井型选煤厂。
2、选煤厂的工作制度、生产能力
年工作330d,日生产时间16h，每天两班生产，一班清理检修。
选煤厂年入选原煤2.0Mt。
日生产能力为6060.61t，小时生产能力为378.79t。
3、服务年限
该选煤厂的设计服务年限5a。
五、建厂条件和厂址选择
（一）自然条件
1、基本情况
朔州市地处黄土高原东缘和太行山山脉交接地带，其地貌轮廓受燕山运动的影响而定形，地势高亢，地貌类型复杂多样，山地、丘陵、盆地、平川皆有，平均海拔高度1000～2000米。
朔州市属于典型的温带大陆性气候，主要特征是四季分明。
春季雨雪少，风沙大，蒸发量大，经常出现干旱天气；夏季雨量集中，间有大雨、暴雨、冰雹等；秋季雨水少，早晚凉爽，中午炎热；冬季风多雪少，气候寒冷。
朔州境内气温水平分布的规律是由东南向西北递减。
年平均气温一般为3.6℃～7.3℃左右。
1月份最冷，平均气温为一14.9℃～一9.4℃，极端最低气温一40.4℃。
从3月到5月，每个月气温平均升高8℃左右。
7月份为最热，平均气温为19.4℃～22.3℃，最高气温可达38.3℃。
秋季每个月气温平均下降7℃左右。
朔州地处黄土高原，日照充足。
“干”是朔州市气候的又一基本特征，全年平均无霜期为162天，全市多年平均降雨量为421.2毫米，最大年降雨量为806.7毫米，最小年降雨量为193毫米。
受南太平洋及西印度洋暖湿气流和西伯利亚冷空气的影响，降水量在时空上分布极不均匀，一般是70%的水量集中在每年的6月～9月。
按季分配，春季3月～5月降水量约占全年的8%，夏季6月～8月约占65%，秋季9月～11月约占19%，冬季12月份至次年2月份约占7%。
降水量在不同的地貌单元上分布也不一样，自西南山区向东部盆地逐渐递减，山丘降水量相对较大，多年平均在450毫米左右，平原区在400毫米左右。
朔州干旱频繁，仅中华人民共和国成立以来出现春旱夏旱或春夏连旱的就有20多年，差不多每两年就出现一个旱年。
朔州市近两千平方公里均含有丰富的煤炭资源，煤炭储藏量430亿吨，2008年煤炭开采数量、产量和销量在全国名列第二，仅次于鄂尔多斯。
可以说是中国地级煤都市。
煤炭对经济的贡献在60%到70%之间。
第二产业中，煤炭的比重占到了整个第二产业的70%以上。
近几年来，朔州市坚持“资源整合、关小上大、能力置换、联合改造、淘汰落后、优化结构”的方针，加大煤炭资源整合力度，努力推动煤炭资源向大企业大集团集中，促进了现有煤矿技术改造和采煤方法改革，加快了一批大型矿井和大型选煤厂建设，逐步向新型煤炭工业基地迈进。
平朔煤炭工业公司2个露天矿和2个井工矿生产能力45Mt，全市原煤生产能力已达到112.5Mt，实现了亿吨煤炭产能的突破。
煤炭深加工进一步延伸。
煤炭行业运行呈现出产量适度增长,销售进一步扩大，效益明显改善的特点，成为朔州市不可替代的支柱产业。
2、水文地质及其它
朔州市绝大部分属于古老的片麻岩。
其盆地属于第三和第四系，总厚度在5000m左右。
上部为粘土、亚粘土及砂砾石层。
朔州市地貌轮廓受燕山运动的影响而定形。
地型复杂多样，山地、丘陵、盆地、平川均有体现。
朔州市设计抗地震烈度为7度，土壤承载力在l2—20t／㎡。
朔州市地下水位在20m以下。
（二）公用设施现状
安家岭露天矿水、电、路、通信设施完善，选煤厂建设在安家岭露天矿杂煤储存场内，公用设施依托安家岭露天矿原有设施。
（三）社会经济环境
朔州市是一个工业基础雄厚，门类齐全的工业城市，是我国著名的煤炭、电力工业基地。
经过建国50多年的开发建设，积累和建立了一定的经济基础，特别是改革开放20年来，朔州市发生了巨大的变化，基础设施建设不断加快，投资环境日益改善，各类社会事业全面发展，2006年全市国民生产总值达到393.8亿元。
（四）厂址选择
2013年3月20日，平朔集团总工办、煤质地测部、工贸公司等相关部门，经现场考察，建议厂址选择在安家岭露天矿杂煤储存场范围内，主要是考虑到原煤、商品煤及矸石运输方便；节约投资。
六、工程技术方案
（一）选煤方法的比较及干选工艺流程
1、选煤方法的比较
通过对资料的分析和研究后，结合目前国内洗选煤技术发展情况，对平朔集团安家岭露天矿风氧化煤、杂煤分选采用复合式干法选煤技术。
安家岭露天矿风氧化煤、杂煤不适合湿法选煤的主要原因有：
1）、风氧化煤、杂煤矸石含量大，对设备磨损大，给水洗选煤厂的正常生产带来许多不利，生产管理问题增多。
2）、风氧化煤、杂煤中矸石泥化严重，剥离层中的泥土也易混入风氧化煤、杂煤中造成水洗选煤厂煤泥水很难处理。
3）、风氧化煤、杂煤内灰高，水洗精煤发热量也不会太高，利用价值不大。
复合式干法选煤技术与湿选重介选煤的技术对比表
复合式干法选煤
重介选煤
吨煤投资（元）
9.98
55
吨煤加工成本（元）
13.78
35
建设周期
3个月
12个月
煤泥处理
无
有煤泥处理工艺，风氧化煤、杂煤中矸石易泥化，煤泥水很难处理。
产品回收率
没有煤泥，除了矸石外全部可作为商品煤销售，产品回收率高。
除了矸石外，还产生大量煤泥，故产品回收率低。
商品煤品质
选后商品煤煤质可达到实验时的指标。
风氧化煤、杂煤内灰高且选后商品煤水分高，对发热量有影响。
最终商品煤煤质指标应该与复合式干法选煤相当。
用水情况
不用水，没有水的消耗。
用水，生产消耗大量的水。
2、复合式干法选煤工艺流程
（1）流程介绍
自卸汽车将需要干选的风氧化煤、杂煤运至干选原煤场，用铲车将风氧化煤、杂煤铲入受煤坑上的固定筛（筛孔300mm），+300mm筛上物用铲车铲走，选出其中的煤炭，单独销售；筛下物进入受煤坑经带式输送机给入80mm固定筛，80-300mm筛上物经破碎机破碎到80mm以下与筛下物混合进入干选机进行分选，分选后的精煤、中煤、矸石分别经带式输送机运输落地堆存，精煤、中煤由汽车外运地销，矸石经汽车运至露天矿排矸区。
干法选煤系统设备联系图见图6-1-1。
干法选煤系统设备联系图图6-1-1
（2）产品平衡表
最终产品平衡表见表6-1-1；
最终产品平衡表
表6-1-1
最终产品平衡表
产品
产率%
灰分%
t/h
t/d
Mt/a
低位发热量kcal/kg
精煤
62.02
27.45
234.92
3758.79
1.2404
4810
中煤
12.92
41.69
48.94
783.03
0.2584
3720
矸石
25.06
73.54
94.93
1518.79
0.5012
930
总计
100.00
40.84
378.79
6060.61
2.00
3697
（二）主要设备选型
1、设备选型原则
（1）系统的关键设备必须具备技术上的先进性、高效性、可靠性和大型化，在国内外广泛使用。
同时要经济上合理，要进行多家厂商的比选，择优选用。
（2）配套设备择优选用经生产实践考验并经国家鉴定过的国内先进设备。
（3）在设备选型时，尽量做到同类设备采用一种规格，以减少备品备件的种类，以利设备的维修。
（4）合理确定不均衡系数，保证各环节的通过能力。
2、不均衡系数的选取
根据规范要求各系统不均衡系数的选取如下：
煤流系统：
K=1.15
矸石系统：
K=1.50
主要设备选型见表6-2-1。
表6-2-1主要设备选型表
序号
设备名称
技术特征
入料量t/h
单位量t/h.台
计算台数
选用台数
备注
1
1号原煤溜筛
5.02m×7.0m，条形筛孔，300mm筛缝
450
600
0.75
2
1
受煤坑给煤机
FGX-48
380
500
0.76
2
2
原煤带式输送机
B=1000，L=79.87m，α=16°，v=2.5m/s,N=75kw
380
500
0.76
1
3
破碎机
NPE750×1060颚式破碎机，N=90kw
160
200
0.80
1
4
干选机
FGX-48A
380
480
0.79
1
5
干选精煤带式输送机
B=1000，L=80.97m，α=16°，v=2.0m/s,N=45kw
235
300
0.78
1
6
干选中煤带式输送机
B=650，L=41.07m，α=16°，v=1.6m/s，N=15kw
49
100
0.49
1
7
干选矸石带式输送机
B=800，L=24.05m，α=16°，v=1.6m/s,N=7.5kw
95
150
0.63
1
（三）工艺布置
根据安家岭露天矿杂煤储存场的实际情况，我们做了以下布置方案，分述如下：
铲车将风氧化煤、杂煤铲入受煤坑上的固定筛（筛孔300mm），+300mm筛上物用铲车铲走，选出其中的煤炭，单独地销；筛下物进入筛分破碎车间，经80mm筛分，块煤破碎到80mm以下和末煤一同由带式输送机运至主厂房进行干选。
干选后的精煤、中煤、矸石分别经皮带运输落地堆放。
工艺布置图见附图。
（四）总体布置及运输
1.平面布置
该选煤厂布置在安家岭露天矿的杂煤储存场内，相对独立成区，占地1600m2。
选煤厂位于整个储煤场的西北角，主要布置有原煤受煤系统、筛分破碎车间、主厂房、中煤卸载点以及矸石卸载点、配电室、配件室、办公室、锅炉房、煤粉棚。
风氧化煤、杂煤由受煤坑进入筛分破碎车间，筛分破碎后进入主厂房，然后通过带式输送机运输到中煤、矸石堆放处，汽车装车外运；精煤经带式输送机运输到精煤临时储煤场，汽车装车外运地销；配电室、配件室、办公室、锅炉房紧邻主厂房布置；整个系统简单、迅捷，有利于选煤厂的生产管理。
2.竖向布置
选煤厂场区地势平缓，设计依据安家岭露天矿竖向设计方案，结合该区实际地形、道路及排水坡度需要，采用平坡式布置。
3.运输
选煤厂内煤流运输主要由带式输送机负责；产品均由汽车装车外运。
（五）、建筑物及构筑物
1、设计原则
1）、全面贯彻国家技术经济政策，节约用地、降低能耗，因地制宜合理选用结构形式和新型建筑材料，并尽可能采用标准构件，通用设计等，以促进设计的定型化，构件标准化，施工工厂化，缩短建设周期，从而提高经济效益。
2）、选煤厂主要建筑物为主厂房、筛分破碎车间、中、矸石卸载点、皮带走廊及煤粉棚、配电室、配件库、办公室、更衣室、锅炉房。
3）、选煤厂建、构筑物的建筑立面和装饰风格，应与周围建、构筑物相互协调。
2、材料来源
朔州市位于山西省北部，北距呼和浩特市160公里，南距省府太原270公里，砂石、水泥、砖瓦、钢材、木材等大部分建筑材料可就近购买，采用汽车运输即可满足对主要建筑材料需求。
3、主要建、构筑物的结构选型
主厂房为钢框排架结构，筛分破碎车间、中、矸石卸载点为钢框架结构，煤粉棚、配电室、配件库、办公室、更衣室、锅炉房及皮带走廊为钢桁架结构，保温钢骨架轻型板围护。
（六）生产辅助工程
1、供配电系统
1）、供电电源
根据本选煤厂负荷大小及设备电压等级的需要，设计在选煤厂主厂房旁建一座6kv/0.4kv变电站。
选煤厂采用一回路6kv电源供电，引自露天矿油库旁的变电站的6kv母线。
按经济电流密度计算设计选用YJV22-8.7/6kv3×50㎜2电缆引至本选煤厂变电站。
2）、电力负荷
设备工作台数57台
设备工作容量1653.68kw
变电站380v母线计算负荷
有功653.68kw
无功443kvar
无功补偿-240kvar
补偿后无功203kvar
功率因数0.96
选煤厂6kv母线计算负荷
有功1654kw
无功517kvar
功率因数0.95
3）、选煤厂耗电量
选煤厂年总耗电量8733120kw.h/a
选煤厂吨煤耗电量3.9kw.h/t
选煤厂电力负荷统计表，见表6-6-1。
4）、变电所主接线
选煤厂变电站紧邻主厂房布置，为减少变电站建筑面积，动力变压器、高压开关柜、低压配电屏同室布置。
变电站6kv供电电源。
6kv为单母线分段系统，选用KYN28A-12Z型户内金属铠装抽出式开关柜5台，采用VS1真空断路器。
6kv系统包括1台进线、1台PT及避雷器、1台动力变压器馈线、2台主风机电机馈线。
变电站设一台SCB11—800/6、6/0.4kv、800kVA动力变压器，正常负荷率87%，故障保证率100%。
0.4kv为单母线分段，设计选用GGD-0.4配电柜13台，负担本工程低压负荷。
本变电站6kv真空断路器选用弹簧操作机构。
选用自身交流电源装置，满足分合闸、信号和继电保护的要求。
变电站继电保护和自动装置均按国家有关规程给予配置，6kv线路装置电流速断、过流及单相接地保护，动力变压器装设电流速断、过流、瓦斯及温度保护，高压无功补偿设电流速断、过流、不平衡电压、过电压、低电压等保护。
5）、照明
本工程照明与动力共用变压器，线路相互独立，照明电压380/220v。
系统变电站、配电室内选用节能型荧光灯，变电站、配电室内设置应急照明。
6）、防雷与接地
本工程采用TN-C-S系统，设计在变电站设置总接地网，其接地电阻不得大于4Ω。
正常情况下不带电的电气设备金属外壳均应可靠接地，系统内各配电点均设重复接地，重复接地的接地电阻不得大于10Ω。
本工程按建筑物按三类防雷建筑物进行防雷设计，系统内高于15m的建筑物设防直击雷保护装置。
变电站6kv母线设置避雷器，防止雷电波入侵。
装设防雷保护的建筑物利用建筑物钢筋混凝土柱和基础内钢筋作为防雷引下线和接地装置，各构件之间必须连成电气通路。
防雷接地装置与电气设备等接地装置共用。
选煤厂电力负荷统计表
表6-6-1
序
号
负荷
名称
电压
（kv）
设备
容量
（kw）
设备数量 （台）
设备容量
（kw）
需用
系数
Kx
功率
因数
cosφ
tgφ
最大负荷
最大负
荷利用
小时
（h）
年耗
电量
（kw.h）
备注
全部
工作
全部
工作
有功
（kw）
无功
（kvar）
视在
（KVA）
一
6kv设备
1
主风机电机
6
500.0
2
2
1000.0
1000.0
0.80
0.92
0.43
800
344
5280
4224000
二
380v设备
（一）
原煤受煤系统
0.38
1
振动给料机
1.52
6
6
9.12
9.12
（二）
筛分破碎车间
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