Plate and frame chamber diaphragm filter presses
introductory
煤矿的无烟煤属国家稀缺煤种，经洗选加工后方可作为喷吹煤、化工用煤。如果不进行洗选加工而仅靠售卖原煤，则煤质无法保证，影响商品煤销售，极大地降低经济效益，也不符合国家煤炭资源利用政策。建成洗煤厂后对煤炭进行洗选加工，洗选产品就地地销，可以充分发挥汽车或火车运能，矸石可用于矸石电厂、砖厂或直接就地回填处理，减少矸石的无效运输。根据当前市场行情可知，原煤经洗选加工后作为喷吹煤及化工用煤将带来显著的经济效益。综上所述，新建一座选煤厂是十分必要的。
1选煤厂基本情况
山西焦煤山煤国际鹿台山煤业有限公司选煤厂服务于山煤集团鹿台山煤矿，是矿井型选煤厂。建设规模0.90Mt/a，工作制度为每年工作330d，每日工作16h，每日处理原煤2727.27t，每小时处理原煤170.45t。选煤厂位于现有工业广场内，主场建设场地位于现有生产系统西侧预留空地，消防、生产用水水源均由矿井统一考虑。矿井可提供的水质、水量能够满足选煤厂建设的需要。现有消防、生产给水管网满足所需水量、水压要求。本次新增人员利用现有生活用水设施，不增加生活给水管网。生活用水1.75m3/d，生产补加水218.18m3/d（0.08m3/t入洗量），一次火灾消防用水291.6m3。矿井已有一座锅炉房，锅炉房内预留有一台锅炉的安装位置。本次设计在已有锅炉房内增加一台热水锅炉，新增建（构）筑物采暖管路取自已有的供热管网。已有管网能够满足本工程所需的负荷要求。煤仓均采用散热器供暖方式，供暖热媒为锅炉房提供的95°C/70°C热水。为排除余热、余湿，主厂房除采用自然通风外，还设置了屋顶风机强制通风换气。所有原煤转运皮带、二次扬尘及皮带受料点处均设置喷雾抑尘装置，以减少煤尘的产生。除采用喷雾降尘设施外，还设置了轴流风机强制通风，改善现场工作环境。本工程在主厂房旁设低压配电室，电源引自现有矿井变电所10kV母线段，在现有矿井变电所内新增一台10kV高压柜作为配出电源柜。采用单根ZR-YJV22-10kV3×70mm2阻燃交联聚乙烯铠装电缆直埋敷设至主厂房配电室。矿井变电所的负荷余量可以满足选煤厂的建设需要。山西焦煤山煤集团鹿台山煤业有限公司位于沁水县西南14km处张村乡冯村附近，行政区划隶属张村乡管辖。该矿区西部紧邻张村乡至沁水县城的县级公路，可达沁水县城，与侯马—晋城二级公路相接，同时可达侯马—月山铁路线沁水火车站，交通十分便利。项目总造价为3.22068×107元，吨煤投资为35.79元，其中，土建工程投资为1.05592×107元，设备及工器具购置投资为0.82581×107元，安装工程投资为0.69364×107元，工程建设其他费用投资为0.46301×107元，工程预备费投资为0.18230×107元。
2工艺流程设计本厂的选煤方法为：0～50mm无压三产品重介分选，0.25～1.00mm粗煤泥TCS（智能粗煤泥分选机）分选，0～0.25mm细煤泥浓缩压滤脱水回收。工艺流程分为原煤准备系统、主选系统、粗煤泥分选系统、细煤泥回收系统、介质系统等。
2.1原煤准备系统本矿井已经建有原煤筛分系统，筛分粒度为50mm。+50mm原煤进入块煤分选系统处理（不在本工程范围内），-50mm原煤经仓储后进入主选系统分选。
2.2主选系统原煤（0～50mm）不脱泥，直接进入无压三产品分选，溢流经脱介、脱水、分级，产生+25mm块精煤和1～25mm末精煤，1～25mm末精煤再经离心机脱水成为喷吹煤（或动力煤）产品；中煤经脱介、脱水、分级，其中，+25mm块中煤与块精煤混合后进入现有方仓储存，1～25mm末中煤再经离心机脱水成为动力煤产品；底流经脱介、脱水后成为矸石产品。
2.3粗煤泥分选系统主选系统脱介产生的稀介质及分流的合格介质经磁选机磁选，磁选尾矿经煤泥浓缩分级旋流器分级，底流（0.25～1.00mm）粗煤泥进入TCS分选，溢流经弧形筛、煤泥离心机脱水后，粗精煤泥与主选系统末精煤（1～25mm）混合成为喷吹煤（或动力煤）产品，TCS底流经高频筛脱水后与重介矸石一起进入矸石仓。
2.4细煤泥回收系统煤泥浓缩分级旋流器溢流、弧形筛筛下水汇集后，进入浓缩机澄清、浓缩，浓缩机底流泵入filter press脱水，压滤煤泥单独作为产品销售，压滤机滤液返回浓缩机澄清，浓缩机溢流作为澄清水循环使用。
2.5介质系统主选系统溢流、中流、底流经弧形筛、直线筛脱介产生的合格介质返回合格介质桶循环使用，稀介质进入磁选机磁选后，精矿返回合格介质桶循环使用。外购磁铁矿粉加水搅拌混匀后，由加介泵打入合格介质桶（或稀介桶），完成介质补加，及时补充产品带走的磁铁矿粉或磁选尾矿损失的磁铁矿粉，以维持介质系统的平衡及分选密度的稳定。
3主要设备选型
3.1设备选型原则选煤厂生产系统是“流水线”式作业，设备选型必须全盘考虑，实现全厂设备的整体配套和可靠，防止“木桶效应”影响全套系统的可靠性。据此并依招标文件的要求，本工程设备选型以先进、可靠、经济、合理为原则。主要洗选设备及生产辅助设备的关键部件选用进口组装，其他设备采用国内知名厂家先进可靠的设备；所有设备尽可能选用规模和系统能力相配套的大型设备，以简化系统、方便管理。同类设备及大型部件（包括电动机、减速器、液力耦合器、泵类）尽量采用一种规格，减少不同规格的数量，以减少备品备件种类；在保证设备性能的前提下，其规格型号、制造厂家和技术特征的选择尽量考虑其通用性和一致性。同类设备选择同一制造厂家，以减少备品备件种类和降低采购管理难度。
3.2主要设备选型确定无压三产品重介旋流器选用一段直径900mm、二段直径650mm的国产优质产品。该设备分选精度高，处理能力强，运行平稳。精煤、中矸脱介筛均选用3073型直线筛，其中，中矸脱介筛采用双通道设计，两台设备型号统一的备件可互换，结构合理，可以实现设备大型化，具有处理能力强，分级、脱介效果好，生产稳定等特点[9-10]。精煤和中煤离心机分别选用国产Φ1200mm和Φ900mm的立式离心脱水机，其优点在于物料物理水分少，入料上限大，设备驱动、齿轮和轴承均避开了浆料，防止浆料损坏这些部件。维修时不需要全部拆除离心机，维修方便。煤泥离心机选用Φ1200mm的立式离心脱水机，该设备处理能力强，产品水分少，使用效果好。磁选机选用美国艺利公司组装设备，1219mm×2972mm型，背靠背布置，该设备采用当前最先进的磁路设计，用最合理的筒槽布置，以使重介中的磁铁矿粉得到最大程度的回收。粗煤泥分选机采用TCS，要求能够实现底流有动力连续稳定排料。依据调控分选密度的需要，可以对底流排料量实施连续数字化控制，最小可以排到零，也可以调控足够小的底流排料量并连续生产。TCS的入料、底流、顶水和补水配备进口流量计，对入料、顶水、底流、溢流流量实时监控。配套专用顶水泵及变频器，泵的开停由集控系统控制。压滤机采用国内先进的隔膜快开式压滤机，过滤面积S=800m2，该设备运行平稳可靠，耗电量低，全过程自动控制，隔膜压榨，使压榨后的滤饼含湿率降到28%以内。
3.3工业控制系统设备选型选煤厂控制系统范围为从原煤仓至1号转载点带式输送机开始至筒仓上末精煤皮带及方仓上全部新增的电气设备。控制系统采用西门子或欧姆龙PLC（可编程逻辑控制器）。在主厂房配电室设置控制主站及分站，该控制系统可以对主厂房、浓缩车间、介质库、1号转载点、煤泥卸载点、现有方仓改造及相关栈桥的全部电气设备进行控制。选煤厂集控室设置在主厂房配电室。上位机与控制系统的PLC之间采用工业以太网方式通信，通过运行组态软件实现对全厂范围内设备的监控。在选煤厂集控室内设置工控机1台（采用研华工控机CPU2.0G、4G内存、500G硬盘，配备24英寸液晶显示器），同时配置1台A4多功能激光打印机。
4选煤工艺布置
4.1布置原则布置总体格局要与地形地貌、风向条件紧密结合，统筹兼顾，因地制宜，并留有场内运输空间，布置紧凑，节约用地。根据整个区域场地的设计标高和规划厂区道路情况，合理地确定工业场地场坪标高，以减少土方工程量。结合工艺流程布置，做到功能分区明确，场地布置紧凑。厂前区开阔，检修通道合理。在满足工艺布置和交通运输合理的前提下，力求人货分流、路径短捷、作业方便，减少相互交叉和折返运输，布置美观大方。总平面布置充分结合现有场地条件及现有地面生产设施的布置情况，合理规划，尽量不影响现有地面生产设施。主要车间工艺布置合理，空间利用率高，生产管理方便，检修操作空间适当，各系统搭配合理简捷，工艺调整控制灵活顺畅。
4.2车间布置鹿台山煤矿工业场地现有3座Φ15m筒仓，本次工程将最西侧筒仓改造为原煤仓，将原煤仓下原有车道封闭，仓下给煤机溜槽延长进入新增的原煤皮带。仓上设施利用现有的。主厂房的结构形式为钢筋砼框架结构，单独基础。厂房内设有重介洗选系统、粗煤泥分选回收系统、细煤泥压滤回收系统、介质系统及清扫水系统。主厂房车间主要分为四层进行布置，各层布置情况简述如下：在厂房一层主要布置有合介桶、稀介桶、煤泥水桶及对应的泵，以及末精煤离心机、末中煤离心机、粗煤泥离心机，产品皮带从厂房负一层出厂，另浓缩机的底流泵、循环水泵以及TCS顶水泵布置在厂房一层，空压机房布置于厂房底层；厂房二层主要布置有精煤脱介筛、中矸脱介筛、压滤煤泥收集刮板、振动弧形筛；厂房三层主要布置有三产品重介旋流器、filter press、磁选机、TCS尾矿高频筛以及TCS；厂房的顶层布置有块原煤入洗皮带机头、分级旋流器组以及消防水箱。主厂房整个车间内布置有封闭楼梯间和提升孔，在车间内布置有5t的电动葫芦，负责主厂房内设备的检修。采用1座Φ18m的双层混凝土浓缩池，上层为浓缩池，下层为事故放料池。靠近浓缩池设置有入料缓冲箱及循环水池。浓缩机底流泵及澄清水泵、TCS顶水泵布置在主厂房内底层靠近浓缩车间的一侧，在浓缩池下层的事故水池内布置有1台事故池回水泵。现有3座筒仓，除最西侧筒仓作为原煤仓外，东侧2座筒仓仍作为产品煤仓。经分选的末精煤由出厂皮带进入现有筛分楼运至筒仓小块皮带，再运输至现有筒仓储存。现有6座8m×8m方仓经重新规划用来储存+50mm块煤、25～50mm中块煤、-25mm筛限下及中煤、矸石。方仓顶部增加2层用来布置产品胶带输送机的驱动装置。块煤溜槽采取设置缓冲台等防碎措施，避免块煤落仓时摔碎。
5结语根据山西焦煤山煤国际鹿台山煤业有限公司的实际情况，对新建选煤厂进行了设计，主要包括工艺流程设计、主要设备选型以及选煤工艺布置。工艺流程分为原煤准备系统、主选系统、粗煤泥分选系统、细煤泥回收系统、介质系统等。无压三产品重介旋流器选用一段直径900mm、二段直径650mm的国产优质产品。磁选机选用美国艺利公司组装设备。主厂房的结构形式为钢筋砼框架结构，单独基础。厂房内设有重介洗选系统、粗煤泥分选回收系统、细煤泥压滤回收系统、介质系统及清扫水系统。
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