一、项目背景
某选煤厂主分选设备为两台无压三产品重介旋流器，设计处理能力570t/h，原煤经刮板机均匀分到两台旋流器，分选生产出合格精煤、中煤和矸石三种产品，重介旋流器的有效分选下限达到0.3mm，分选数量效率在95.0%左右。因实际生产处理能力560t/h，达不到设计处理能力，且旋流器适应原煤质量变化大的能力差，特别是矸石量大于25%的时候，分选能力和分选效果变差，分选效率降低，产品质量得不到保证，只能通过降低处理量来保证产品灰分，无形中增加了选煤成本。
二、研究内容
1.技术方案
该选煤厂根据国内先进的三产品超级旋流器设备结构参数，结合选煤厂实际入洗原煤煤质、分选产品、旋流器设备结构参数和生产系统现场空间布置研究改进选煤厂的高效分选旋流器，改善了分选工艺，提高生产效率。
2.选型设计
对于旋流器进行设计、选型，综合考虑单机处理量、排矸能力等，在不增加处理能力以及不改变后续处理设备的情况下，选择S-3GHMC440/160型无压给料超级重介质旋流器。无压给料超级重介质旋流器在确保高分选精度的条件下，具有处理量大、排矸能力强、电耗低等特点。
3.改进方案
新旋流器一段直径由原1.2m变为1.1m，二段直径由0.85m变为0.75m；二段入料方式由外切入料改为内切入料，且二段入料口径由160mm*160mm变为180mm*180mm，底流口直径由210mm增大到250mm。
超级旋流器单台处理能力达到440t/h，处理下限达到0.2mm；
二段内切入料，缩短了一二段距离，可降低入料压力，同时减少堵塞频率；二段入料口和底流口增大，极大增加了排矸能力。
根据现场设备空间布置情况，充分利用有限空间设计使用了原煤润湿跌落箱，跌落箱内由箱体以及三块跌落板组成，原煤在分料刮板机内润湿后，经过三次“跌落”，得到充分润湿后，进入旋流器分选，极大提高了分选效果。
图1 超级旋流器选选型图
图2 润湿跌落箱示意图
4.工艺流程
新旋流器设备的安装基础全部利用原旋流器基础，继续使用原精煤、中煤、矸石集料槽以及管道，整个安装过程无需进行厂房加固，减少了影响生产时间。新旋流器仍使用原介质泵以及介质管道，未增加额外能耗以及材料消耗。
图3 旋流器安装示意图
三、使用效果评定
1. 分选效果评定试验
生产系统两台重介分选旋流器全部更新完毕，投入运行、生产稳定后，按照选煤行业有关标准，对新更新重介旋流器进行分选效果评定。
（1）生产条件：入洗原煤小时入洗量590吨/小时，分选悬浮液入料压力0.225MPa，分选密度1.453kg/l；
（2）分选效果试验。采取入洗原煤、生产精煤、中和矸石，分别进行筛分浮沉试验。
2. 实验结果及分析
（1）数量效率。重介旋流器分选出精煤灰分为6.68%，理论精煤产率为54.99%；±0.1含量（扣矸后）为38.38%，属于难选煤。实际分选精煤产率为54.06%，数量效率达到98.31%。
（2）矸石占全级产率为41.65%，矸石量较大，矸石带煤1.34%，精煤带矸为0，中煤带精为3.49%，皆在正常范围之内。
（3）从实验数据可知，一、二段实际分选密度为1.451kg/L 和 1.695 kg/ L , 一、二段可能偏差分别为 0.016 kg/L 和 0.029 kg/L 。
（4）数量效率为实际精煤产率占理论精煤产率的百分比, 该值为98.31%，分选精度相对较高。
3.主要指标应用前后对比
选煤厂旋流器改造前，原三产品重介质旋流器数量效率在95.0%左右，改造后数量效率提升至98.31%，数量效率提高3.31%左右。
改造后，根据可选性曲线可知，该选煤厂理论精煤产率为54.46%，实际精煤产率约提高：3.31%*54.46%≈1.8%。
四、应用效果
1.先进性及创新性
（1）项目采用了目前国内新型重介分选设备，提高了生产的稳定性和连续性。
（2）通过旋流器结构形式、结构参数的优化，能够在确保高分选精度的情况下，实现超强处理能力、超强排矸能力、超低能耗。
（3）在分选旋流器入料系统增加了跌落箱装置，提高原煤润湿程度。
2.经济效益分析
改造后精煤产率约提高1.8%，无形中洗中煤产率降低1.80%左右，按精煤价格1000元/吨，中煤煤价格500元/吨计算，则吨原煤效益增加：
1.8%*（1000-500）=9.0元/t。
改造完成后介质泵功率未增加，而小时处理量从560t/h增加到590t/h，增加了30吨处理量，该选煤厂选煤生产电耗约为5.8KWh/t，电价按照0.58元/度计算，则吨原煤可节约成本（电费）：
30*5.8*0.58/560≈0.18元。
运行成本：
改造后的工艺系统投入生产运行后，分选效率得到提高，适应原煤质量变化大的能力增强，生产系统稳定、连续，小时处理能力提高了30吨/小时，选煤成本降低0.18元/吨原煤，产品收益增加9.0元/吨原煤。
3.社会效益
经过超级旋流器改造，该选煤厂生产系统更加稳定，旋流器堵塞次数明显减少，生产连续性加强，产品质量更加稳定，降低了事故率，保证了生产连续性，减少了工人的劳动强度，提高了生产效率，增加了经济效益，标准化水平明显提高。
五、推广前景
该选煤厂高效分选设备的设计和应用，解决了生产系统能力利用率低、洗选效率低的问题，适用原煤煤质变化大、矸石含量变化幅度大的选煤厂，目前已得到有效推广应用。
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