中煤科工集团北京华宇工程有限公司 河南省平顶山市 467000
摘要：近年来，粗煤泥分选设备以其经济、实用、高效的特点促进了选煤工艺的发展。天津美腾科技有限公司开发的新型TCS智能分选机于2015年进行了工业试验，并在选煤厂技术改造项目中得到了应用，有效解决了粗煤泥排矸的技术难题。本文论述了TCS智能粗煤泥分选机的研制及应用。
关键词：TCS智能粗煤泥分选机；传统TBS粗煤泥分选机；应用效果
TCS智能粗煤泥分离选机与TBS粗煤泥分选机的分选原理相同，但前者以其独特的排料装置及干扰装置，实现了分选效果的提高与分选范围的拓展，实现了尾矿的连续稳定排料，提高了设备的可靠性及分选稳定性。TCS智能粗煤泥分选机分选密度范围宽，分选精度高，能实现高密度排矸，适用于各选煤厂粗煤泥的分选。
一、选煤厂概述
某选煤厂是一座处理能力15Mt/a的现代化矿井型选煤厂，生产工艺为：150～50mm块煤重介质浅槽分选，50～1.5mm末煤有压两产品重介质旋流器主、再选，小于1.5mm粗煤泥经两段旋流器组浓缩后，分别用刮刀卸料离心机和沉降过滤离心机脱水回收，细煤泥采用浓缩机、快开压滤机回收。由于小于1.5mm的煤泥直接脱水回收，既未实现精煤产率最大化，又拉低了混煤发热量，因此应提高煤泥质量，优化选煤厂产品结构，提高企业经济效益。由于该选煤厂入洗原煤为气煤，变质程度相对较低，煤泥的可浮性较差，所以本次工艺优化仅考虑增加粗煤泥分选系统，不考虑煤泥浮选。
二、传统TBS粗煤泥分选机
TBS粗煤泥分选机主要由入料缓冲筒、执行器、探测器、锥形阀门及锥形阀座、扰动板、控制系统构成。TBS粗煤泥分选机经过不断完善，在国内已有比较成熟的应用。矿浆切向给入设备的入料井，按预定的压力和流速由泵将水打入分选机底部的分配器，通过扰动板均匀分布到干扰床分选机底部，形成向上的扰动水流，下降的物料与上升水流相遇而形成干扰层或称沸腾床层。入料中的颗粒在分选机中作干扰沉降运动，由于颗粒间密度和粒度的不同，其干扰沉降速度存在差异，从而为分选提供了依据。当达到稳定状态时，密度低于干扰床层平均密度的颗粒流向槽体上部，密度高于干扰床层平均密度的颗粒离开床层进入沉物流，并通过底部的排料口排出。排料阀门由干扰床层内的密度传感器发出的信号控制。该设备处理能力大、分选效率高，分选粒级宽，下限可达0.15mm，上限可达3mm；TBS粗煤泥分选机的不完善度值为0.1～0.2。设备自带一套密度控制系统，保证分选密度的精确性，分选密度范围1.4～1.9 g/cm3，分选密度调节方便，可实现低密度分选，对入料煤质变化的适应性强，在分选密度范围内，精煤灰分稳定。由于TBS粗煤泥分选机采用间断性的排料机制，尾矿通过由PID控制器控制的排料阀门间断性排出，无法实现尾矿连续稳定排料，无法保证排出较纯的矸石。
三、TCS智能粗煤泥分选机概述
新型智能粗煤泥分选机TCS（Telligent Coarse Sepemtor）是天津美滕公司在TBS基础上自主创新研制出来的一种新型的智能粗煤泥分选设备，主要由驱动装置、智能干扰装置、行走平台、分选简体、入料桶、密度计、顶水喷嘴、底流箱等组成。该设备能对3～0.3mm的煤泥实现高效分选，克服了传统TBS分选机不适宜高密度排矸的弊端，适合于现有选煤工艺要求的宽级别粗煤泥分选。TCS智能粗煤泥分选机依靠上升水流与智能干扰器共同作用，根据物料粒度的不同或密度的不同对物料进行分选。它和TBS一样通过上升水流和物料流互相干扰，从而在槽体内产生稳定的“干扰床层”。当入料颗粒以一定的速度沉降，水流通过槽体以一定的速度上升，颗粒沉降速度与上升水流速度相等时，颗粒就会悬浮在槽体中，形成干扰床层，进而产生“干扰沉降”的情况。和TBS一样，入料中密度大于干扰床层密度的颗粒将克服上升流的作用、穿透床层向下运动成为沉淀物，但排料过程中，最终在尾矿泵的作用下通过底部排料口排出。排料系统根据起分选作用的床层内的密度传感器发出的信号控制，主要依靠控制尾矿泵频率和定压补水阀门开度控制沉淀物排放量，从而达到控制分选床层密度的目的。
四、工艺系统改造
改造前后的粗煤泥分选工艺流程分别见图1和图2。改造后的主要工艺为：1.5～0.25mm粗煤泥（分级旋流器底流）进入TCS智能粗煤泥分选机分选，分选的精煤采用浓缩旋流器＋弧形筛＋煤泥离心机联合脱水回收后掺入洗混煤，分选出的尾矿采用弧形筛＋高频筛脱水后进入矸石胶带外排。末煤再选系统的磁选尾矿，根据其灰分高低，既能直接进入煤泥水桶，也能进入TCS智能粗煤泥分选机精矿桶由煤泥离心机直接回收。其他粒级洗选工艺不变。
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五、应用效果分析
1、单机试验检查。在正常生产情况下（顶水Q＝60m3/h），对TCS智能粗煤泥分选机的入料、精矿、尾矿分别采样，按照《煤用重选设备工艺性能评定方法》（GB/T15715-2014）对TCS智能粗煤泥分选机分选精度进行了检测，结果见表1。由表1可知，在TCS智能粗煤泥分选机全负荷生产过程中，原煤的临近密度物含量为17.03％时，总错配物含量为6.65％，可能偏差为0.086，优于传统TBS粗煤泥分选机。
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2、实际应用情况。在实际应用过程中，TCS智能粗煤泥分选机与传统TBS粗煤泥分选机的差异有：1）TCS智能粗煤泥分选机底流排放采用定压水稀释、变频泵抽取的方式，即使底流浓度很高也可实现连续、准确、稳定排放，特别适用于小流量排矸，可连续排放高灰底流。2）TCS智能粗煤泥分选机桶内设置上下两套密度计，可通过密度计差值分析桶内床层情况，发现异常及时处理。
3、TCS智能粗煤泥分选机增加了低速搅拌装置（转速小于1周/min），将底层重产物向底流口推送，避免了局部堆积的情况，使底层床层更加稳定。
4、TCS智能粗煤泥分选系统智能化升级后，整个系统可用IPD进行远程操作，控制系统全部实现自动化、电控化。TCS智能粗煤泥分选机的缺点是，由于增加了底流排放用定压水，而且底流排放、搅拌都增加了电力负荷，因此水耗、电耗比TBS粗煤泥分选机略高。
综上所述，TBS粗煤泥分选机在粗煤泥低密度分选上有良好的效果，但由于其排料结构特性使排料口磨损快、易堵塞，导致分选密度波动较大，尾矿排放不连续且灰分较低。而TCS智能粗煤泥分选机既能高密度排矸，又可实现低密度分选，可根据实际煤质变化和生产情况及时调整分选密度，选后粗精煤产品质量稳定，保证了掺混后的混精煤产品的质量和回收率，实现粗煤泥的灵活掺混，同时TCS智能粗煤泥分选机能实现高尾矿灰分连续稳定排料，性能更优于传统TBS粗煤泥分选机。
参考文献：
［1］王洪立.TBS粗煤泥分选机及应用［J］.选煤技术，2015（06）.
［2］邱广雷.TCS智能粗煤泥分选机的研制及应用［J］．煤炭加工与综合利用，2018（07）.