150万吨选煤厂主厂房初步设计优秀设计.doc

目录一 设计任务书11.1 设计任务11.2 作业内容11.3 注意事项1二 煤质资料及分析32.1 筛分资料的综合32.2 浮沉资料的综合7三 工艺流程的计算133.1 工艺流程计算的依据133.2 准备作业的计算153.3 跳汰选作业的计算163.4 煤泥解决及浮选作业的计算173.5 水量流程的计算203.6 工艺流程数据的综合22四 工艺流程的评述24五 设备选型与计算265.1 设备选型原则265.2 筛分设备的选型计算275.3 破碎设备的选型计算275.4 分选设备的选型计算275.5 脱水设备的选型计算28六 工艺布置336.1 工艺布置原则336.2 重选车间工艺布置336.3 浮选车间工艺布置33七 工艺设计评述34八 结束语35附录：设备清单36参考文献37一 设计任务书本作业是在给定原料煤资料、工艺流程和其他一些已知条件的基础上，为设计某矿井选煤厂而进行的原料煤资料综合与分析、工艺流程计算及重要工艺设备选型等工作。通过本作业，加深对所学知识的理解，对整个选煤系统的有一个整体结识。因此规定同学们在老师的指导下，参考有关资料，独立认真地完毕本设计。1.1 设计任务解决能力为150万吨/年的矿井选煤厂，服务年限为40年以上，工作制度每年工作330天，天天工作16小时(即两班生产、一班检修)，原煤牌号为气煤，入厂的原料煤为该矿A、B两层煤，其中A层占入厂原煤39%、B层占入厂原煤61%。有关原料煤资料详见后表，工艺流程图见后图。最终产品质量规定：精煤灰分10.00%10.50%，精煤水分Mt12%。1.2 作业内容1.对入厂原煤资料进行分析，了解入厂原煤性质；根据给定的工艺流程、选煤方法及入选粒度上下限等进行资料综合，并进行校正；求得入选原煤的粒度组成和密度组成，由此绘制出原煤可选性曲线，分析入选原煤的性质。2.按照给定的工艺流程，对各工艺作业进行数质量和水量的计算，跳汰产品计算表附后，并绘制出数质量流程图。3.根据流程计算的结果编制出选煤产品设计平衡表、最终产品平衡表和水量平衡表。相关计算表格附后。4.根据流程计算的结果，对准备、跳汰、浮选和浓缩等车间的重要设备进行计算与选型，并按工艺作业顺序列出重要设备选型计算指标表。相关表格附后。1.3 注意事项1.原煤资料综合和流程计算时，对于和Ad规定小数后面两位有效数字；对于Q、Mt及W等规定小数后面一位有效数字。2.再选机入料密度组成即为主选中煤产品的密度组成；在计算时要注意占本级和占全样的百分数问题；不完善度取I主=0.16，I再=0.18，边界平均密度-1.3密度级取1.20，+1.8密度级的e，矸石段取2.0，中煤段取1.9，分派指标由近似公式法计算出t值，查t-F(t)表得出，再选机中煤段分选密度按“等原则”拟定，并编写在说明书的“工艺流程的计算”章节中。3.由于煤泥量不大，灰分不高，所以流程计算中可酌情考虑将所有煤泥并入溢流精煤。4.因缺少浮选实验资料，计算浮选作业时取浮选精煤Ad=10%，浮选精煤占本级产率的78%，浮选精煤和浮选尾煤按数质量平衡原则计算。5.说明书文字叙述与图表应很好配合，文字编写到哪里，图表就附在哪里，并规定书写工整，笔迹清楚。二 煤质资料及分析煤质资料的综合，要根据工艺流程的特点（本作业为混合入选）进行，目的是借此评估煤的可选性，绘制可选性曲线和进行工艺流程的计算。本作业是混合该矿A、B两层原煤进行分选，其中A层占入厂原煤39%，B层占入厂原煤61%，原煤的筛分、浮沉组成都应按这个选煤量的比例分项综合在一起。2.1 筛分资料的综合1.入厂混合原煤筛分资料的综合一方面应根据设计任务书拟定各层煤在入厂混合原煤中所占的比例，然后将各层煤各粒级分别换算成占入厂混合原煤的百分数。综合上述换算的各数值（即将各层煤的同一粒级数量加到一起），得出入厂原煤的综合数量。再用加权平均的方法计算综合后各粒级原煤的灰分。归纳上述计算结果，得出入厂混合原煤筛分组成综合表，表1所示。通过对入厂原煤筛分实验数据的综合可以分析出该入厂原煤有如下特性：（1）该矿A层原煤灰分为25.18%，属中档灰分煤，其中50mm级含量为31.49%，灰分为32.41%；可见矸含量为8.06%，属高含矸量煤；原煤中各粒级的产率随粒度减小而减小，说明煤的硬度大，煤质较硬；原煤中各粒级煤的灰分随粒度的减少而减少，说明煤的质地较脆，易碎，而矸石的质地较硬。（2）该矿B层原煤灰分为14.38%，属低中灰分煤，其中50mm级含量为27.74%，灰分为13.34%；可见矸含量为0.52%，属低含矸量煤；原煤中各粒度级产率比较接近，说明原煤的粒度分散均匀；原煤中各粒级煤的灰分与该层原煤总灰分比较接近，说明该层原煤煤质均匀。（3）入厂综合原煤灰分为18.59%，属低中灰分煤，其中50mm级含量为29.20%，灰分为21.36%；可见矸含量为3.47%，属中档含矸量煤；原煤中各粒级的产率随粒度减小而减小，说明煤的硬度大，煤质较硬；原煤中各粒级煤的灰分随粒度的减少而减少，说明煤的质地较脆，易碎，而矸石的质地较硬。2.入厂原煤破碎级筛分资料的综合根据入厂原煤中各层煤大于入选上限的原煤破碎到小于入选上限的粒度组成，按各层煤大于入选上限的数量占入厂混合原煤的比例进行综合。然后用加权平均的方法求各粒级的灰分，即得入厂原煤破碎级筛分综合表，表2所示。表1 入厂原煤筛分实验综合表级别（mm)产品名称A层（A=39%)B层（B =61%)综合 数量（%）灰分Ad（%）数量（%）灰分Ad（%）数量（%）灰分Ad（%）占本层占全样占本层占全样12345678910100煤14.33 5.59 14.50 17.41 10.62 11.58 16.21 12.59 夹矸煤0.68 0.27 43.66 0.00 0.27 43.66 矸石5.16 2.01 79.47 0.12 0.07 83.40 2.09 79.61 小计20.17 7.87 32.10 17.53 10.69 12.07 18.56 20.56 100-50煤8.18 3.19 16.74 9.76 5.95 12.59 9.14 14.04 夹矸煤0.24 0.09 45.82 0.05 0.03 46.60 0.12 46.01 矸石2.90 1.13 77.62 0.40 0.24 83.28 1.38 78.62 小计11.32 4.41 32.95 10.21 6.23 15.53 10.64 22.75 50-2512.68 4.95 27.36 12.30 7.50 15.88 12.45 20.44 25-13煤10.99 4.29 24.24 8.02 4.89 16.27 9.18 19.99 136煤15.45 6.03 23.00 14.03 8.56 16.10 14.58 18.95 63煤14.78 5.76 18.81 15.59 9.51 14.03 15.27 15.83 3-0.5煤7.98 3.11 17.51 11.32 6.91 12.74 10.02 14.22 -0.5煤6.63 2.59 16.78 11.00 6.71 13.93 9.30 14.72 总计煤100.00 39.00 25.18 100.00 61.00 14.38 100.00 18.59 表2 原煤破碎级筛分实验综合表级别（mm)A层（A=12.28%)B层（B=16.92%)综 合数量（%）灰分Ad（%）数量（%）灰分Ad（%）数量（%）灰分Ad（%）占本层占全样占本层占全样12345678950-2533.14 4.07 37.48 31.93 5.40 15.37 9.47 24.87 25-1319.89 2.44 32.84 20.51 3.47 13.70 5.91 21.61 13620.74 2.55 29.07 20.07 3.40 12.26 5.94 19.46 6311.73 1.44 23.90 10.46 1.77 10.96 3.21 16.77 3-0.57.42 0.91 19.66 8.63 1.46 9.63 2.37 13.48 -0.57.08 0.87 18.40 8.40 1.42 10.51 2.29 13.50 总计100.00 12.28 30.55 100.00 16.92 13.04 29.20 20.40 3.入厂原煤自然级筛分资料的综合根据入厂原煤各层煤小于入选上限的自然级筛分资料，各粒级占混合原煤的百分数，按同粒级相加，即得入厂混合原煤自然级中该粒级的百分数。然后用加权平均的方法求各粒级的灰分，即得入厂原煤自然级筛分综合表，表3所示。表3 原煤自然级筛分实验综合表级别（mm)A层B层综 合占全样（%）Ad（%）占全样（%）Ad（%）数量（%）灰分Ad（%）123456750-254.95 27.36 7.50 15.88 12.45 20.44 25-134.29 24.24 4.89 16.27 9.18 19.99 1366.03 23.00 8.56 16.10 14.58 18.95 635.76 18.81 9.51 14.03 15.27 15.83 3-0.53.11 17.51 6.91 12.74 10.02 14.22 -0.52.59 16.78 6.71 13.93 9.30 14.72 总计26.72 21.86 44.08 14.78 70.80 17.45 4.自然级和破碎级混合原煤筛分资料的综合根据以上求得的混合原煤自然级和破碎级的筛分资料，各粒级占混合原煤的百分数，按同粒级相加，即得混合原煤中该粒级的百分数。然后用加权平均的方法求各粒级的灰分，即得破碎级和自然级混合原煤筛分组成综合表，表4所示。原煤的筛分实验结果综合时会产生误差，使得实验前后的数量百分数和灰分百分数不一致，所以筛分实验综合结果应进行综合灰分的校正。筛分实验结果灰分的校正方法是运用筛分资料综合前的灰分为基准校正综合后的灰分，使综合前后的总计灰分数值相一致。一方面应计算灰分的校正值：=Ad前- Ad后=18.59%-18.31%=0.23%；然后分别在筛分后的每一粒级的加权平均灰分值上加灰分校正值；最后加权平均计算出各粒级的合计灰分，如表4中各粒级合计灰分为18.59%，与综合前的总计灰分相一致。 表4 原煤自然级和破碎级筛分实验综合表级别（mm)自然级破碎级综 合校正后灰分Ad(%)产率（%）灰分Ad（%）产率（%）灰分Ad（%）产率（%）灰分Ad（%）灰分累 计12345678950-2512.45 20.44 9.47 24.87 21.92 22.35 22.63 22.63 25-139.18 19.99 5.91 21.61 15.09 20.62 20.90 21.93 13614.58 18.95 5.94 19.46 20.53 19.10 19.38 21.02 6315.27 15.83 3.21 16.77 18.48 16.00 16.28 19.87 3-0.510.02 14.22 2.37 13.48 12.39 14.08 14.36 19.09 -0.59.30 14.72 2.29 13.50 11.59 14.48 14.76 18.59 总计70.80 17.45 29.20 20.40 100.00 18.31 18.59 18.59 2.2 浮沉资料的综合1.入厂原煤各层煤自然级与破碎级50-0.5mm浮沉资料的综合根据各层煤自然级、破碎级50-0.5mm的浮沉资料和各层煤中自然级、破碎级所占的重量百分数进行综合。也就是先将本层煤自然级及破碎级50-0.5mm中各浮沉级占本级的重量百分数换算成占全样自然级与破碎级混合煤的百分数，相应的灰分按加权平均法求出，表5、表6所示。各层煤自然级和破碎级占全样的重量百分数可以从两层原煤自然级、破碎级筛分实验综合表中查得。表5 A层煤自然级和破碎级50-0.5mm浮沉实验综合表密度级自然级破碎级综 合数量（%）灰分Ad（%）数量（%）灰分Ad（%）数量（%）灰分Ad（%）占本级占全样占本级占全样占本级占全样123456789101.815.35 3.60 73.22 27.48 3.12 80.18 19.31 6.72 76.45 小计100.00 23.43 22.66 100.00 11.35 32.88 100.00 34.78 26.00 煤泥2.91 0.70 22.06 0.51 0.06 24.20 2.14 0.76 22.22 总计100.00 24.13 22.64 100.00 11.41 32.84 100.00 35.54 25.92 2.入选原煤浮沉资料的综合入选原煤是原煤中各层煤自然级与破碎级的总和。因此，可根据各层煤自然级与破碎级的综合浮沉资料及各层煤在其中所占的重量百分数进行综合。方法同前，表7所示。表6 B层煤自然级和破碎级50-0.5mm浮沉实验综合表密度级自然级破碎级综 合数量（%）灰分Ad（%）数量（%）灰分Ad（%）数量（%）灰分Ad（%）占本级占全样占本级占全样占本级占全样123456789101.85.43 1.96 69.61 4.20 0.64 69.18 5.06 2.60 69.50 小计100.00 36.01 14.20 100.00 15.34 13.75 100.00 51.35 14.06 煤泥3.63 1.36 20.10 1.04 0.16 19.81 2.87 1.52 20.07 总计100.00 37.37 14.41 100.00 15.50 13.82 100.00 52.87 14.24 原煤的浮沉实验结果综合时会产生误差，使得实验前后的数量百分数和灰分百分数不一致，所以浮沉实验综合结果应进行校正。浮沉实验结果的校正有两种方法，一种是灰分校正值法，另一种是数量百分数（产率）调整法。具体运用哪种方法进行校正，重要取决于灰分校正值的大小。一方面应计算灰分的校正值：=Ad筛- Ad浮=17.64%-17.45%=0.19%0.2%，所以应采用灰分校正值法进行浮沉实验资料的校正。灰分校正值法即以浮沉前+0.5mm级灰分为基准，校正浮沉后+0.5mm粒级灰分，不需要校正浮沉煤泥的灰分。此方法与前面的筛分资料的灰分校正法基本相同。一方面通过前面的计算知道灰分的校正值=0.19%；然后分别在入选原煤浮沉实验结果综合表的各密度级灰分值上分别加灰分校正值；最后重新加权平均计算出校正后的小计灰分和总计灰分，如表7中浮沉后+0.5mm总计灰分为17.64%，与浮沉前+0.5mm粒度级的总计灰分相一致。表7 A B层煤 50-0.5毫米浮沉实验结果综合表密度级A层B层综 合数量（%）灰分Ad（%）数量（%）灰分Ad（%）数量（%）灰分Ad（%）占本级占全样占本级占全样占本级占全样123456789101.89.34 5.55 71.95 14.10 3.76 78.30 10.82 9.32 74.51 小计100.00 59.44 17.53 100.00 26.69 21.89 100.00 86.14 18.88 煤泥3.35 2.06 20.77 0.82 0.22 20.97 2.58 2.28 20.79 总计100.00 61.50 17.64 100.00 26.91 21.88 100.00 88.41 18.93 表8 A、B层煤50-0.5mm入选密度组成表密度级密度组成浮物累计沉物累计邻近物含量校正前校正后产率(%)Ad(%)产率(%)Ad(%)密度产率(%)产率(%)Ad(%)产率(%)Ad(%)12345678910111.810.82 74.51 10.82 74.68 100.00 19.05 10.82 74.68 1.80 4.10 小计100.00 18.88 100.00 19.05 煤泥2.58 20.79 2.58 20.96 总计100.00 18.93 100.00 19.10 由以上的入厂原煤筛分实验数据以及50-0.5mm浮沉实验综合数据可以分析出入选原煤的性质如下：（1）由表7可以看出，入选A层煤低密度含量较大，1.50kg/L密度级含量达62.28%，累计灰分为11.53%，其中1.80kg/L密度级含量为9.32%，灰分为74.51%，说明矸石含量较高，浮沉煤泥含量为2.28%，灰分为20.79%，较原生煤泥灰分高6.07%，说明矸石有轻度的泥化现象。（2）入选B层煤低密度含量较大，1.50kg/L密度级含量达82.88%，累计灰分为9.44%，其中1.80kg/L密度级含量为5.06%，灰分为69.50%，说明矸石含量较低，浮沉煤泥含量为2.87%，灰分为20.07%，较原生煤泥灰分高6.14%，说明矸石产生了泥化的现象。（3）由表7、表8中综合校正后的数据可以看出，混合入选原煤低密度含量较大，1.50kg/L密度级含量占全样的81.19%，累计灰分为9.91%，其中1.80kg/L密度级含量为9.37%，灰分为74.03%，说明矸石含量较高，浮沉煤泥含量为2.65%，灰分为20.79%，较原生煤泥灰分高6.30%，说明入选原煤的矸石产生了泥化现象。3.可选性曲线的绘制图1 入选原煤可选性曲线三 工艺流程的计算3.1工艺流程计算的依据表3-1 50-0.5毫米级主选跳汰产品计算表密度原煤矸石中煤精煤d1本产d入2本产d本产d1.810.82 74.68 98.39 66.74 10.64 74.68 0.17 99.58 1.24 0.17 74.68 0.00 0.00 74.68 小计100.00 19.05 0.00 100.00 15.95 60.76 0.00 0.00 100.00 13.94 17.83 100.00 70.12 9.81 表3-2 50-0.5毫米级再选跳汰产品计算表密度原煤矸石中煤精煤YAdE1Y本Y产AdY入E2Y本Y产AdY本Y产Ad1.81.24 74.68 97.21 9.15 1.21 74.68 0.03 98.81 0.12 0.03 74.68 0.00 0.00 74.68 小计100.00 17.83 0.00 100.00 13.18 34.96 0.00 0.00 100.00 28.93 19.01 100.00 57.89 13.34 表 3-3 50-0.5毫米级主选跳汰产品实际平衡表产品名称数量%灰分Ad%Y产Y全精煤70.12 56.68 9.81 中煤13.94 11.26 17.83 矸石15.95 12.89 60.76 小计100.00 80.83 19.05 次生煤泥6.00 5.30 19.05 浮沉煤泥2.58 2.28 20.79 总计100.00 88.41 19.09 表 3-4 50-0.5毫米级再选跳汰产品实际平衡表产品名称数量%灰分Ad%Y产Y全精煤57.89 6.13 13.34 中煤28.93 3.06 19.01 矸石13.18 1.40 34.96 小计100.00 10.59 17.83 次生煤泥6.00 0.68 17.83 总计100.00 11.26 17.83 表3-5 50-0.5毫米级主、再选跳汰产品实际平衡表产品名称产率Y原%灰分Ad%精煤主选精煤56.68 9.81 再选精煤6.13 13.34 合计62.81 10.15 中 煤4.46 24.00 矸 石12.89 60.76 煤泥次生煤泥5.98 18.91 浮沉煤泥2.28 20.79 原生煤泥11.59 14.76 合计19.85 16.70 合 计100.00 18.59 3.2准备作业的计算1. 小时解决量Qi= =1500000/(330*16)=284.1t/h由表1-1 入厂原煤分组综合表中，求第9，第10两列加权平均可得选煤厂入料灰分Ad=21.62 %（1）预先筛分作业由表1可知，预先筛分作业的入料：1=100%，Ad，1=21.62 %，Q1= Qi=284.1t/h。由于500mm不分级跳汰选，预先筛分和破碎作业的产物最终混合进入跳汰作业，故设筛分效率=100%。设筛孔为50mm,由入厂原煤精度组成资料易得：筛上物： 3 =+50=+100 +100-50=70.80%Ad3=（+100Ad+100 +100-50Ad100-50）/3=29.20 % Q3= Qi3=284.170.80%=201.14t/h 筛下物： 2=0-3=29.20% Ad2=（1Ad，1-2Ad3）/2 =21.36% Q2=Q1-Q3=82.96t/h（2) 检查性手选作业由于是检查性手选，只选出铁块、木等杂物，所以手选前后原煤数质量不变，根据数质量平衡原则有： 4=0, A4=0, Q4=0，5=2=29.20% ， Ad,5= Ad,2=21.36 % Q5= Q2=82.96t/h（3) 破碎作业 由于在开路破碎流程中，破碎后原煤仅改变粒度组成，其数质量部发生改变，筛分实验破碎级的粒度特性，代表本作业的结果。可得： 6=5=29.20% Ad，6= Ad，5=21.36 % Q6=Q5=82.96t/h3.3 跳汰选作业计算(1)主选跳汰机产品数质量计算：入料： 7=3+6=100%， Ad，7=(3A3+6A6)/7=18.59% Q7= Q3+ Q6=284.1t/h由于煤泥量不大，灰分也不高，所以流程计算中，可设所有煤泥进入精煤溢流，则溢流精煤： 8=精+泥 =精+（原泥+浮泥+次泥） =75.85% Ad，8 =11.54% Q8= Qi8=284.175.85%=215.48t/h中煤： 9=中=11.26% Ad，9= Ad，中=17.83% Q9= Qi9=284.111.26%=32t/h矸石： 10=矸=12.89% Ad，10= Ad，矸=60.76% Q10= Qi- Q8- Q9=36.62t/h（2）再选作业：再选机入料以主选中煤为入料，则9=中=11.26% Ad，9= Ad，中=17.83% Q9= Q中=32t/h设次生煤泥所有进入溢流，则溢流精煤： 11=精+次泥=6.81% Ad，11=（精Ad，精+次泥A次泥）/ 11 =13.79% Q11= Qi11=284.16.81%=19.34t/h中煤（涉及矸石）： 15=9-11=4.46% Ad，15=(9Ad,9-11Ad,11)/15 =24.00% Q15= Q9-Q11=12.67t/h最后根据主再选产品平衡表，编制出主再选数质量综合平衡表3-5（3） 跳汰精煤脱水分级作业计算： 设筛孔为13mm，主选再选溢流精煤合并进入单层筛，筛分效率=100%，则入料为： 14=11+8=82.65% Ad，14=(11Ad,11+8Ad,8)/14= 11.73%