我國選煤廠設(shè)計(jì)及建設(shè)水平較以往雖然有了很大提高，但設(shè)計(jì)水平及工程質(zhì)量良莠不齊，一些選煤廠建成運(yùn)行后數(shù)質(zhì)量達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，剛投入運(yùn)行即大規(guī)模改造，甚至還有一些建完后處于關(guān)停狀態(tài)。這其中有設(shè)計(jì)方面的原因，也有決策方面的原因，本文結(jié)合設(shè)計(jì)工作經(jīng)驗(yàn)，談?wù)勥x煤廠設(shè)計(jì)建設(shè)過程中常出現(xiàn)的問題。


1、選煤廠建設(shè)規(guī)模


一般而言，礦井型選煤廠的建設(shè)規(guī)模應(yīng)與所服務(wù)礦井能力一致，中央型選煤廠應(yīng)綜合考慮周邊煤礦煤源來確定合適的建廠規(guī)模。但在設(shè)計(jì)中常出現(xiàn)“批小建大”或“批大建小”的情況。


(1)陜西彬長礦區(qū)某選煤廠，礦井設(shè)計(jì)規(guī)模為5.00Mt/a，最大提升能力1500t/h，選煤可研批復(fù)為5.00Mt/a，但實(shí)際設(shè)備處理能力按礦井最大提升能力1500t/h設(shè)計(jì)，相當(dāng)于8.00Mt/a選煤廠。


(2)內(nèi)蒙古鄂爾多斯某中央型選煤廠，可研批復(fù)8.00Mt/a，但實(shí)際輸運(yùn)系統(tǒng)按8.00Mt/a設(shè)計(jì)，選煤廠洗選能力按5.00Mt/a設(shè)計(jì)。


以上選煤廠建設(shè)不僅浪費(fèi)投資，而且建成后系統(tǒng)冗余度大，生產(chǎn)經(jīng)營成本高。


2、選煤廠工程設(shè)計(jì)順序


選煤廠設(shè)計(jì)一般分為方案設(shè)計(jì)、可行性研究、初步設(shè)計(jì)、施工圖設(shè)計(jì)4個(gè)階段，每個(gè)階段的側(cè)重點(diǎn)都不盡相同。


方案設(shè)計(jì)屬項(xiàng)目前期設(shè)計(jì)，是在充分了解業(yè)主的需求后做出的方案，一般會反復(fù)數(shù)次；可行性研究是項(xiàng)目申請要求立項(xiàng)的基礎(chǔ)文件，主要對項(xiàng)目建設(shè)的必要性、技術(shù)可行性、經(jīng)濟(jì)可行性、風(fēng)險(xiǎn)因素及對策進(jìn)行研究；初步設(shè)計(jì)的主要目的是指導(dǎo)施工圖設(shè)計(jì)、指導(dǎo)選煤廠合理建設(shè)、保證選煤廠建設(shè)技術(shù)方案順利實(shí)施和合理控制建設(shè)投資；施工圖設(shè)計(jì)為項(xiàng)目施工用的設(shè)計(jì)，指導(dǎo)施工進(jìn)行項(xiàng)目建設(shè)。


目前我國的選煤廠建設(shè)設(shè)計(jì)過程不太規(guī)范，存在選煤廠建設(shè)完成后再重新補(bǔ)充可研、初步設(shè)計(jì)的情況。初設(shè)滯后于施工圖將發(fā)揮不出初設(shè)指導(dǎo)施工圖、控制投資的作用。經(jīng)常發(fā)生初設(shè)評審時(shí)雖然專家提出了一些重要問題，如工藝流程、設(shè)備選型等，但現(xiàn)場設(shè)備已經(jīng)采購，土建基本完成，這些重要意見得不到落實(shí)，其后果不但對選煤廠的投資建設(shè)進(jìn)度產(chǎn)生影響，甚至影響到選煤廠建成后的使用情況。


3、設(shè)計(jì)資料的收集


選煤廠設(shè)計(jì)要收集煤質(zhì)資料、廠區(qū)資料、建廠條件資料、經(jīng)濟(jì)資料以及用戶的要求，但由于某些用戶不夠重視，不能夠及時(shí)提供這些資料，往往會造成設(shè)計(jì)返工，影響工期和工程質(zhì)量。


3.1地勘及地勘資料


地勘為建筑物設(shè)計(jì)的基本依據(jù)。地勘一般為設(shè)計(jì)院確定好布置后，由設(shè)計(jì)院直接（或轉(zhuǎn)給甲方）向地勘單位提出地勘要求，但實(shí)際上由于地勘需要一定的時(shí)間，大多數(shù)都是邊做地勘，邊做設(shè)計(jì)優(yōu)化，造成的結(jié)果是有時(shí)部分建筑物沒有地勘，只能參照臨近點(diǎn)做設(shè)計(jì)。更有部分企業(yè)不做地勘或者只做初勘不做詳勘。


(1)內(nèi)蒙古鄂爾多斯某選煤廠設(shè)計(jì)時(shí)只參照臨近場地地勘，而在建設(shè)時(shí)西邊加油站路面塌陷，這時(shí)才緊急對主廠房周邊進(jìn)行勘探，所幸廠區(qū)主要建筑未在采空區(qū)上，但前后耽誤了建設(shè)時(shí)間約半個(gè)月。


(2)內(nèi)蒙古鄂爾多斯某選煤廠原先設(shè)計(jì)為選煤廠+裝車站于一體，在可研立項(xiàng)通過后，設(shè)計(jì)院與甲方反復(fù)溝通約半年之久。先是主廠房區(qū)域位于神華神東采空區(qū)；待避開采空區(qū)重新規(guī)劃設(shè)計(jì)后，主要建筑又位于神華神東公司煤田上；最后只能將煤炭洗選功能去掉，僅保留裝車功能，這不僅耽誤了時(shí)間，也改變了原先的設(shè)計(jì)規(guī)劃。


(3)陜西某選煤廠的設(shè)計(jì)是根據(jù)第一版初設(shè)勘探，之后施工圖設(shè)計(jì)改動(dòng)量較大，最典型的屬濃縮池，設(shè)計(jì)按地勘報(bào)告屬濕陷性黃土，采用灰土擠密樁，總長10.7m，樁數(shù)4854根，現(xiàn)場打樁時(shí)發(fā)現(xiàn)為橡皮土，由于已開始打樁，為了保證施工周期，只能按設(shè)計(jì)進(jìn)行，增加了投資。


以上為不重視地勘所引發(fā)的成本增加、工程延長的實(shí)例。在選煤廠實(shí)際設(shè)計(jì)過程中應(yīng)重視地勘，也應(yīng)重視與地勘單位的溝通。


3.2煤質(zhì)資料


選煤試驗(yàn)資料主要有原煤（自然級）篩分浮沉試驗(yàn)，大塊破碎后（破碎級）篩分浮沉試驗(yàn)，煤粉篩分浮沉試驗(yàn)，煤泥浮選試驗(yàn)，煤和矸石泥化試驗(yàn)，煤泥水沉降試驗(yàn)。選煤試驗(yàn)資料是選煤工藝設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)依據(jù)，也是選后產(chǎn)品結(jié)構(gòu)定位的主要依據(jù)之一。試驗(yàn)資料的代表性直接關(guān)系到工藝設(shè)計(jì)的好壞。工藝設(shè)計(jì)所用煤質(zhì)資料應(yīng)與選煤廠投產(chǎn)后的煤質(zhì)資料一致或接近，否則可能導(dǎo)致選煤廠處理能力不達(dá)標(biāo)，甚至無法正常生產(chǎn)。


由于多數(shù)選煤廠為新建選煤廠，設(shè)計(jì)時(shí)礦井還未出煤，設(shè)計(jì)時(shí)可參照臨近選煤廠生產(chǎn)大樣，并應(yīng)充分考慮塊末煤的比例和煤泥量。


內(nèi)蒙古鄂爾多斯東勝煤田某礦主要可采煤層為2－2層、4－1層；礦井前期主要入洗2－2層煤、后期主要入洗4－1層煤。由于4－1層煤沒有詳細(xì)的篩分浮沉資料，設(shè)計(jì)采用2－2層可選性試驗(yàn)報(bào)告作為設(shè)計(jì)依據(jù)。其中大于13mm塊煤產(chǎn)率約為45%，設(shè)計(jì)只對灰分進(jìn)行了校正，未對產(chǎn)率進(jìn)行校正。實(shí)際洗選4－1煤層煤樣時(shí)大于13mm塊煤產(chǎn)率僅為35%，造成選煤廠末煤系統(tǒng)處理能力不夠，煤泥水系統(tǒng)嚴(yán)重不足。


3.3原料煤與產(chǎn)品煤的價(jià)格


煤價(jià)是核定選煤廠有無經(jīng)濟(jì)效益的重要指標(biāo)，尤其是對中心型選煤廠來說，相比較于礦井型選煤廠，原煤的采購價(jià)格與產(chǎn)品煤的銷售價(jià)格對選煤廠的經(jīng)濟(jì)效益影響較大。


內(nèi)蒙古鄂爾多斯某中央型動(dòng)力煤選煤廠，設(shè)計(jì)規(guī)模為5.00Mt/a，主要生產(chǎn)150～80mm、80～30mm塊煤，30～0mm末煤選煤廠建成后，由于本集團(tuán)內(nèi)部煤礦產(chǎn)量有限，原煤主要以采購?fù)鈦砻簽橹?。由于?yōu)質(zhì)原煤價(jià)格高，而劣質(zhì)原煤洗選后精煤回收率又有限，項(xiàng)目試運(yùn)行期間，曾分別入洗過150～0mm、50～0mm原煤，但都沒有經(jīng)濟(jì)效益。目前主要利用外圍系統(tǒng)為周邊煤礦煤火車外運(yùn)提供裝車服務(wù)。整個(gè)選煤系統(tǒng)（投資約1億元）處于關(guān)停狀態(tài)。究其原因主要是對原煤市場及洗選精煤產(chǎn)品市場調(diào)研不充分，產(chǎn)品定位不準(zhǔn)確。


4、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)定位


產(chǎn)品定位是根據(jù)煤的牌號、物理和化學(xué)性質(zhì)、煤巖特性、工藝性能指標(biāo)確定產(chǎn)品的用途，再結(jié)合當(dāng)?shù)厥袌鲂枨筮M(jìn)行目標(biāo)市場定位。產(chǎn)品準(zhǔn)確定位后需根據(jù)當(dāng)?shù)厥袌鰞r(jià)格等情況，依據(jù)最大經(jīng)濟(jì)效益原則進(jìn)一步優(yōu)化。


陜西彬長礦區(qū)某井田煤炭的煤質(zhì)特征及工藝性能和用途歸納如下：區(qū)內(nèi)各煤層為低內(nèi)水(Mad=4.35%)、低灰～中灰(Ad=15.21%)、低硫(St，d=0.98%)、低磷(Pt，d=0.021%)、富油、中高揮發(fā)分(Vdaf=32.25%)，中等軟化溫度(ST=1273℃)，高熱值(Qgr，d=27.49MJ/kg)、不粘煤31號(BN31)，可磨性為難磨煤(HGI=59)。產(chǎn)品結(jié)構(gòu)定位為塊煤氣化用煤，末煤高爐噴吹煤。但末煤作為噴吹煤存在以下問題：一是該礦煤質(zhì)是良好的動(dòng)力發(fā)電用煤，雖可作為高爐噴吹煤，但揮發(fā)分較高，可磨性較差，市場競爭力不強(qiáng)，在高爐噴吹煤需求有限的情況下銷路難以打開；二是高爐噴吹煤對煤質(zhì)有嚴(yán)格要求，目前常用的是無煙煤及無煙煤與貧瘦煤或長焰煤配比。用不粘煤做高爐噴吹煤，在市場推廣上從實(shí)驗(yàn)到應(yīng)用還需一段時(shí)間。


實(shí)際上該選煤廠建成后，因高爐噴吹煤市場推不開，末煤產(chǎn)品銷路不暢，致使其末煤重介分選系統(tǒng)和干擾床煤泥分選系統(tǒng)長時(shí)間閑置不用，閑置設(shè)備費(fèi)用達(dá)1800多萬元。


5、工藝設(shè)計(jì)


5.1原煤是否需要全入洗


選煤廠設(shè)計(jì)時(shí)不應(yīng)盲目追求動(dòng)力煤全入洗。電廠末煤是否需要全部入洗，要認(rèn)真分析末煤質(zhì)量和電廠對煤質(zhì)的要求，合理確定分選下限。國內(nèi)不少動(dòng)力煤選煤廠按塊末煤分別入洗設(shè)計(jì)，投產(chǎn)后末煤系統(tǒng)基本不開，造成設(shè)備閑置和投資浪費(fèi)。末煤全入洗，一方面產(chǎn)生更多的煤泥、矸石，精煤質(zhì)量有所提高，但產(chǎn)率下降，降低選煤廠的整體效益；另一方面在煤炭富集的陜北、內(nèi)蒙古等地，不少選煤廠將煤泥隨矸石一起排掉，造成資源的浪費(fèi)。


5.2工藝選擇


國內(nèi)常見的動(dòng)力煤選煤廠采用塊煤入洗，末煤旁路工藝。塊煤分選常用的為重介質(zhì)淺槽、跳汰工藝，兩種選煤方法都各有其優(yōu)缺點(diǎn)，各有其適用范圍，設(shè)計(jì)時(shí)需根據(jù)煤質(zhì)、分選密度、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)等條件綜合考慮。


重介質(zhì)淺槽分選工藝的優(yōu)點(diǎn)為：分選效率高；分選密度調(diào)節(jié)范圍寬、控制精度高；分選粒度范圍寬，對入洗原煤質(zhì)量適應(yīng)性強(qiáng)。缺點(diǎn)為：增加了重介質(zhì)的凈化回收工序，工藝流程相對復(fù)雜；介質(zhì)對設(shè)備管道磨損比較嚴(yán)重；當(dāng)要求循環(huán)介質(zhì)密度大于1.8kg/L時(shí)，高密度懸浮液難以配置。


跳汰分選工藝的優(yōu)點(diǎn)為：工藝技術(shù)成熟，工藝流程相對簡單，維護(hù)管理方便，加工成本低；可以不受分選密度的限制。缺點(diǎn)為：在分選難選和較難選煤時(shí)，跳汰選煤的分選效率明顯低于重介質(zhì)選煤的分選效率；當(dāng)分選密度低于1.4kg/L時(shí)，跳汰機(jī)難以操控，不能保證正常分選；循環(huán)水耗量大，煤泥水系統(tǒng)負(fù)荷大。


6、施工組織


一座大型選煤廠建設(shè)工程一般分包給多個(gè)施工單位，如土建施工單位、設(shè)備安裝單位、配電及控制單位、管道安裝單位等，各施工單位之間不可避免地存在交叉。此時(shí)應(yīng)注意以下問題。


(1)土建單位與安裝單位的配合。一般情況土建具備了安裝條件，安裝單位進(jìn)場安裝，但也發(fā)生過土建單位為了趕進(jìn)度，將主廠房本應(yīng)該留出的安裝墻砌上，造成設(shè)備安裝只能通過主廠房頂部吊進(jìn)去，大大增加了設(shè)備的安裝難度。


(2)管道安裝與電纜敷設(shè)的配合。現(xiàn)場經(jīng)常發(fā)生電纜敷設(shè)先于管道安裝的情況，造成管道與電纜相互干擾，部分電纜需修改敷設(shè)路徑。因此，在施工時(shí)應(yīng)先安裝管道后敷設(shè)電纜。同時(shí)，在設(shè)計(jì)電纜橋架或走線時(shí)要與管道的布置相結(jié)合，設(shè)計(jì)中避免管道與主要橋架的干擾。


7、結(jié)束語


結(jié)合近幾年的設(shè)計(jì)實(shí)踐，筆者認(rèn)為，要做好選煤廠設(shè)計(jì)，必須要重視資料的準(zhǔn)確性，前期工作需從多角度、多層次發(fā)現(xiàn)問題；在施工圖階段，應(yīng)從大處著眼，小處著手，多注意細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)。施工時(shí)應(yīng)重視施工單位間的協(xié)調(diào)配合。