一种低品质煤炭干燥-干法分选协同优化提质方法及工艺

摘要

一种低品质煤炭干燥‑干法分选协同优化提质方法及工艺，属于煤炭筛分与分选系统及工艺领域。针对不同煤质原煤含水和夹矸量的差异性，依据不同变质程度原煤的发热量与煤的变质程度、水分含量和灰分含量的关系式，结合生产成本与煤炭灰分含量与水分含量的关系式，分别计算待脱水和待排矸数据；选择干燥方法和干法分选形式进行优化组合，确定煤炭降灰提质预处理工艺，降低生产成本。优点：工艺简单、分选效率高、能耗低、生产成本低，既能满足干法分选作业中对入选原煤外在水分的要求，又能达到煤炭降灰提质的目的，同时提高了煤炭发热量和精煤产量，降低了能量损耗和生产成本，实现了良好的经济实用效益。

说明书

技术领域

本发明涉及煤炭筛分与分选系统及工艺领域，特别是一种低品质煤炭干燥-干法分选协同优化提质方法及工艺。

背景技术

煤炭是我国的主体能源，2016年全国煤炭产量34.1亿吨，约占我国能源消费的62.4％，然而我国煤炭资源禀赋条件差，低品质煤资源约占煤炭资源总量的40％，且低品质动力煤的入选比例仅为50％左右，相比世界主要产煤国家80％～100％的原煤入选比例，我国低品质煤的洁净加工利用程度低，带来了严重的环境污染。因此，这部分资源的大规模提质利用对于实现我国以煤为主的能源持续供给，保障经济快速持续发展具有重大战略意义。

低品质煤高灰分和高水分的特点决定了低品质煤使用前必须经过脱灰脱水过程进行提质；但由于低品质煤易泥化，难以采用湿法分选技术提质；干法分选脱灰对入选原煤的外水又有严格要求，限制了单一脱灰技术的应用范围，同时现有的煤炭单一脱水技术存在能耗高、脱水后界面不稳定、提质煤易复吸等问题。因此，目前现有的低品质煤脱水提质技术只能实现低品质煤水分的脱除，不能起到煤炭的分选作用，而湿法选煤技术更不能对低品质煤起到脱灰脱水的作用，而且整个过程工艺复杂，能耗较大，生产成本较高。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种低品质煤炭干燥-干法分选协同优化提质方法及工艺，工艺简单、分选效率高、能耗低、生产成本低。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的优化技术方案为：针对不同煤质原煤含水和夹矸量的差异性，依据不同变质程度原煤的发热量与煤的变质程度、水分含量和灰分含量的关系式，结合生产成本与煤炭灰分含量与水分含量的关系式，分别计算待脱水和待排矸数据；选择干燥方法和干法分选形式进行优化组合，确定煤炭降灰提质预处理工艺，降低生产成本；包括：

(1)对于不同变质程度煤，依据其灰分和水分的含量比例，在生产前，选择发热量与水分和灰分的关系式进行煤炭发热量预评估。

(2)结合生产成本与水分和灰分的关系式进行成本预算，确定脱灰和脱水程度，选择煤炭降灰提质预处理工艺。

依据不同变质程度原煤的发热量与煤的变质程度、水分含量和灰分含量的关系式，并结合生产成本与煤炭灰分含量和水分含量的关系式进行成本预算，精准确定脱灰和脱水工艺；

依据脱水量数据，微调脱水量，对高变质程度煤选择微脱水-排矸工艺；

依据排矸量数据，精确调控排矸量，对低变质程度煤，选择初排矸-微脱水工艺。

所述的不同变质程度原煤的发热量与煤的变质程度、水分和灰分的关系式为：

高变质程度煤：Q_gr，d＝37.2257-0.5112M_ad-0.4174A_d(1)

中变质程度煤：Q_gr,d＝36.1540-0.5213M_ad-0.4032A_d(2)

低变质程度煤：Q_gr,d＝33.9403-0.5434M_ad-0.3382A_d(3)

其中：Q_gr，d为发热量，M_ad为水分含量，A_d为灰分含量。

所述的生产成本与煤炭灰分含量和水分含量的关系式为：

S＝ω·M_ad+γ·A_d(4)

其中H_MA为等成本线与发热量的切点，即生产成本最低点；S为生产成本，M_ad为水分含量，A_d为灰分含量，ω表示脱除水分的比例，γ表示脱除灰分的比例。

有益效果，由于采用了上述方案，本发明提供了一种低品质煤炭干燥-分选协同优化提质方法和工艺，利用弹性筛分设备对煤炭进行深度高效筛分，可以满足分选入料的粒度范围；脱水与干法分选一体化思路，既能满足干法分选作业中对入选原煤外在水分的要求，又能实现煤炭降灰提质，同时提高了煤炭发热量和精煤产量，降低了能量损耗和生产成本，简化了工艺流程。

优点：本发明工艺简单、分选效率高、能耗低、生产成本低，既能满足干法分选作业中对入选原煤外在水分的要求，又能实现煤炭降灰提质，同时提高了煤炭发热量和精煤产量，降低了能量损耗和生产成本，实现了良好的经济实用效益。

附图说明：

图1是本发明的工艺示意图。

图2为本发明实施例2的工艺流程图。

图3为本发明实施例3的工艺流程图。

具体实施方式

本发明的优化提质方法：针对不同煤质原煤含水和夹矸量的差异性，依据不同变质程度原煤的发热量与煤的变质程度、水分含量和灰分含量的关系式，结合生产成本与煤炭灰分含量与水分含量的关系式，分别计算待脱水和待排矸数据；选择干燥方法和干法分选形式进行优化组合，确定煤炭降灰提质预处理工艺，降低生产成本；包括：

(1)对于不同变质程度煤，依据其灰分和水分的含量比例，在生产前，选择发热量与水分和灰分的关系式进行煤炭发热量预评估。

(2)结合生产成本与水分和灰分的关系式进行成本预算，确定脱灰和脱水程度，选择煤炭降灰提质预处理工艺。

依据不同变质程度原煤的发热量与煤的变质程度、水分和灰分的关系式，并结合生产成本与煤炭灰分含量和水分含量的关系式进行成本预算，精准确定脱灰和脱水工艺；

依据脱水量数据，微调脱水量，对高变质程度煤选择微脱水-排矸工艺；

依据排矸量数据，精确调控排矸量，对低变质程度煤，选择初排矸-微脱水工艺。

所述的不同变质程度原煤的发热量与煤的变质程度、水分含量和灰分含量的关系式为：

高变质程度煤：Q_gr，d＝37.2257-0.5112M_ad-0.4174A_d(1)

中变质程度煤：Q_gr,d＝36.1540-0.5213M_ad-0.4032A_d(2)

低变质程度煤：Q_gr,d＝33.9403-0.5434M_ad-0.3382A_d(3)

其中：Q_gr，d为发热量，M_ad为水分含量，A_d为灰分含量。

所述的生产成本(S)与煤炭灰分含量(A_d)和水分含量(M_ad)的关系式为：

S＝ω·M_ad+γ·A_d(4)

其中H_MA为等成本线与发热量的切点，即生产成本最低点；S为生产成本，M_ad为水分含量，A_d为灰分含量，ω表示脱除水分的比例，γ表示脱除灰分的比例。

实施例1：根据煤质情况，针对不同煤质原煤含水和夹矸量的差异性，利用相关关系式，分别计算待脱水和待排矸数据。选择合适的干燥方法和干法分选形式进行优化组合。

所述的不同煤质原煤包括：高变质程度煤、低变质程度煤和中变质程度煤；

(1)对于高变质程度煤，由于其灰分含量较少，在生产前，依据高变质程度煤发热量与水分和灰分关系式：Q_gr，d＝37.2257-0.5112M_ad-0.4174A_d进行煤炭发热量预评估，并结合式生产成本(S)与煤炭灰分含量(A_d)和水分含量(M_ad)的关系式：S＝ω·M_ad+γ·A_d确定高变质煤脱水量，从而选择微脱水-脱灰工艺。

(2)对于低变质程度煤，由于其灰分含量较高，在生产前，依据低变质程度煤发热量与水分和灰分关系式：Q_gr，d＝33.9403-0.5434M_ad-0.3382A_d进行煤炭发热量预评估，并结合式生产成本(S)与煤炭灰分含量(A_d)和水分含量(M_ad)的关系式：S＝ω·M_ad+γ·A_d确定低变质煤排矸量，从而选择初排矸-脱水工艺。

(3)对于中变质程度煤，在生产前，依据中变质程度煤发热量与水分和灰分关系式：Q_gr，d＝36.1540-0.5213M_ad-0.4032A_d进行煤炭发热量预评估，并结合式生产成本(S)与煤炭灰分含量(A_d)和水分含量(M_ad)的关系式：S＝ω·M_ad+γ·A_d确定中变质煤脱水量和排矸量，比较二者生产成本，从而选择合适的提质工艺。

下面结合附图对本发明更进一步的说明。

实施例2：图2中。

步骤A：高变质程度煤通过利用发热量和生产成本两个评价指标确定最终要降低的灰分含量和水分量，由于高变质程度煤含有灰分较少，首先选择利用脱水-再降灰的工艺进行生产。

步骤B：高变质程度煤经皮带运输机通过溜槽给入到弹性分级筛进行干法深度分级，弹性分级筛筛孔尺寸为30mm，筛上+30mm物料进入破碎机，破碎后出料与弹性分级筛筛下-30mm物料一起进入振动混流、微波或流化床设备进行干燥。

步骤C：弹性分级筛的筛下-30mm物料及筛上经过破碎机破碎后的物料，选择性进入振动混流、微波和流化床设备进行微脱水处理，脱除煤炭表面外水或表面水，当达到预期干燥目的时，停止干燥；

步骤D:经过微脱水处理过的煤炭，然后进入X射线干法分选系统或复合式干法分选系统进行排矸，通过一定时间的干法分选处理，即可得到所需产品。

实施例3：图3中。

步骤A：低变质程度煤通过利用发热量和生产成本两个评价指标确定最终要降低的灰分含量和水分量，由于低变质程度煤含有灰分较高，首先选择利用降灰-再脱水工艺进行生产。

步骤B：低变质程度煤经皮带运输机通过溜槽给入到弹性分级筛进行干法深度分级，弹性分级筛筛孔尺寸为30mm，筛上+30mm物料进入破碎机，破碎后出料与弹性分级筛筛下-30mm物料一起进入X射线干法分选系统、复合式干法分选系统或流化床进行初步排矸；

步骤C：双层弹性分级筛的筛下-30mm物料及筛上经过破碎机破碎后的物料，进入X射线干法分选系统、复合式干法分选系统或流化床进行初步排矸，减小进入干燥设备的物料量，降低能量消耗，当达到预降灰目的时，停止干法分选过程；

步骤D：经过初步排矸后的煤炭，然后进入微波或振动混流装置进行微脱水处理，脱除煤炭外水或表面水，当达到预脱水目的后，停止干燥工艺，从而达到煤炭干燥干选，降灰提质的目的。