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1、TBS 在张双楼选煤厂的应用卫中宽中煤邯郸设计工程有限责任公司，河北 邯郸 056031摘要：文章详细介绍了 TBS 的工作原理及其在张双楼选煤厂的应用，对今后选煤厂设计提出了几点建议，并就该设备在使用过程中暴露出的问题提出了改进措施。张双楼选煤厂的生产实践证明 1-0.25mm 粒级采用 TBS 分选，可降低介耗及油耗，节省运营成本，提高企业经济效益，是一种值得推广的粗煤泥分选设备。关键词：选煤厂；TBS；应用；效果；设计张双楼选煤厂隶属于徐州矿务集团有限公司，设计处理能力为 180 万吨/年，采用的选煤工艺为：50-1mm 粒级采用脱泥有压三产品重介旋流器分选；1-0.25mm 粒级采用
2、TBS 分选；-0.25mm 粒级采用浮选。主要产品为灰分小于 8%的冶炼配焦精煤。1 TBS 的工作原理及结构特征1）工作原理TBS 是一种利用上升水流在槽体内产生紊流的干扰沉降分选设备。TBS 槽内的紊流床层被视为自生介质床层，它可把粒度小于 5mm 物料分为两个粒度级，或利用物料比重的不同来分选物料。一定压力和流速的上升水流进入压力水箱，通过紊流板均匀地分布到 TBS 底部。固体物料进入 TBS 后在上升水流的作用下开始分层，粗颗粒高密度的物料集中于槽体的底部，细颗粒和低密度物料则流向槽体上部。2）工作过程随着物料的连续给入，细而轻的物料不断溢流至溢流收集槽，高密度的物料通过由 PID
3、闭环控制器控制的排料阀门排出。密度传感器浸入到紊流层中相应高度，对槽体内的床层密度进行不间断的监测。当床层的密度达到或超出设定值，控制器即送出一个 420mA 的信号到执行机构，执行机构开始动作，并打开底流排料阀排料，直至床层密度降低至设定值，排料阀门关闭。通过 PID 控制器控制排料阀开启，使槽体内干扰床层保持稳定的设定密度。执行机构的行程大约为 40mm，在此范围内自由、平稳地运动，排料阀在执行机构的作用下同时动作。3）主要结构组成（1）入料井物料沿切线方向给入入料井，入料直接进入到 TBS 的中部。整个入料井采用了含 90氧化铝的瓷砖作为内衬以防止磨损，入料井的材质为 Q235 钢。（2
4、）执行机构执行机构由气缸（或电液动执行器）和定位器组成，定位器接收来自就地控制器或控制系统 PLC 的420mA 的电流信号。每个执行机构与排料阀门相连，执行机构向下运动使排料阀离开阀座以打开阀门。每个执行机构都有手动控制装置以防备定位器失灵时可进行人工调节和日常检修维护。（3）传感器TBS 工作原理示意图位于 TBS 槽中部的传感器采集紊流床层的密度，将一个 420mA 的电流信号输入控制系统的 PLC 或就地控制箱，床层的任何密度变化都反馈至控制系统，并最终通过控制系统去操作执行机构。（4）球形阀门组件排料阀及阀座 排料阀置于 TBS 槽体底部的阀座内，当紊流床层比重增加超出设定值，需要阀
5、门开启排料时，执行机构便推动排料阀推杆向下使锥形阀离开阀座排出粗重的物料。锥形阀及其阀座都由含 90氧化铝陶瓷制成以保证这些部件的耐磨性。（5）紊流板紊流板的作用是使上升水流均匀地分布于整个槽体床层底部，每块紊流板上分布一定数量的孔，孔径为 5mm，孔的数量和布置方式是经过精密计算得出的，每个孔均装有可以更换的耐磨塞，紊流板材质为Q235 钢。（6）桶体桶体为圆形结构，其材质为 Q235 钢。4）控制系统TBS 的控制系统包括传感器、控制器和执行机构，通过调整控制系统的设定密度值，使紊流床层达到所要求的密度。如前所述，紊流床层的密度是由浸入到紊流槽内的传感器监测的。为使紊流床层的密度保持稳定，
6、控制器将来自床层密度计的实际值与设定值进行比较，通过 PID 闭环控制确定输出值即阀门开度，由控制器传出的420mA 电流信号到执行机构控制排料阀开启或关闭，通过控制底流物料的排出量，达到控制床层密度的目的。2 TBS 的应用效果1）2006 年 10 月，张双楼选煤厂进入试运行阶段，TBS 产品的化验数据见表 1，从中可以看出 TBS 分选机精煤产品质量稳定，达到了很好的分选效果。表 1 张双楼选煤厂 TBS 产品化验数据汇总表生产日期 密度/g.L -1 精煤灰分/%2006.11.30 1.48 9.762006.12.03 1.47-1.50 9.942006.12.11 1.49 8
7、.99注：上表中数据的采样地点为 TBS 溢流口，经脱泥脱水后，精煤灰分均小于 8%，分选效果很好。2）张双楼选煤厂入洗原煤中煤泥量大（原生煤泥量达 17.76%，3-0.5mm 粒级产率达 27.79%） ，预先脱泥后，1-0.25mm 粒级采用 TBS 分选机分选，可以有效避免大直径旋流器分选下限高的弊端，并为重介旋流器创造理想的分选环境。其次，由于脱泥筛、脱介筛筛孔的增大，介耗明显降低，从而使运营成本大幅降低。生产实践证明，粗煤泥采用 TBS 分选，吨煤介耗可降低 0.5kg 左右，经济效益显著。3）TBS 的成功应用，不仅减少了入浮煤泥量，节约了浮选成本，而且减轻了煤泥水系统的负荷，继
8、而降低了整个系统的运营成本，实现了经济效益最大化。3 设计中需要注意的几个问题及改进措施1）为保证 TBS 实现高效分选，设计建议对上游作业的分级旋流器入料泵配变频器。因为 TBS 分选机对入料粒度及浓度要求相对严格，分级旋流器运行的好坏直接影响到 TBS 的分选效果，采用变频器控制分级旋流器入料泵，可以有效缓解分级旋流器流量及入口压力的大幅波动，为 TBS 实现高效分选创造最TBS 结构示意图佳的入料条件。实践证明，分级旋流器的底流浓度控制在 4060，分级粒度控制在 0.25mm 左右时，TBS 的分选效果最佳。2）为使物料在桶体中保持必要的连续“紊流”状态，TBS 分选机上升水流的供水水
9、压范围宜控制在70100kpa 之间，供水（循环水即可）量约为 1020m 3/m2h，可由固定的专用供水水源及管路供水，设计时需要在供水管路上安装流量计和调压阀，以保持供水压力及流量稳定。供 TBS 用的循环水如果浓度过高会影响分选效果，如果循环水的浓度过高可考虑加一部分清水。3）TBS 的下游作业（精煤产品回收）应将脱水与脱泥两个环节并重，有些设计单位仅注意到 TBS 精煤产品的脱水环节，采用简单的固定筛以期达到脱泥脱水的目的，这是不够的。因为脱泥脱水这两个环节都很重要，完善的脱泥脱水工艺可使 TBS 精煤灰分进一步下降 12 个百分点，不至于影响最终精煤灰分。在工艺环节的设置上，由于 T
10、BS 分选机溢流（精煤）浓度低、流量大，宜采用脱泥脱水效率高的振动弧形筛或高频筛进行预先脱泥脱水，这样设计不仅能使高灰细泥及时脱除，而且有助于保证煤泥离心机的入料浓度要求。4）由于设置了 TBS 分选工艺，进入浮选的粒度变细，浓度变稀，所以设计时就必须注意浮选设备的选型问题。从入料浓度、粒度考虑，宜做好矿浆预处理工作，并选择对细粒级分选效果好且选择性强的浮选机（含浮选柱和浮选床） ，如采用普通的多槽式机械搅拌浮选机，可将浮选槽数增加至 5 槽或 6 槽，以保证浮选效果。5）从工艺布置的角度考虑，TBS 宜远离振动设备，因为强烈振动会影响 TBS 内密度探杆的测控精度，从而影响分选效果及精煤质量
11、。设计认为 TBS 地脚螺栓与板面连接可采用橡胶弹簧或其他柔性固定方式，以达到减震缓冲的效果，其次尽量将 TBS 布置成独立模块，以最大限度的降低振动对其分选过程的干扰。6）TBS 的执行机构有两种：气动执行机构和电液动执行机构。气动执行机构相对复杂，对气体质量要求较高，优点是动作迅速。电液动执行机构不用配套风源，只需要电源即可，布置比较简单，但恶劣条件下电液动执行器有时会出现漏油现象。笔者建议选型时应全面比较，选择经济可靠的设备。7）执行器与排料阀门之间有一根挺长的拉杆，主要是实现排料阀门的打开与关闭；桶体内还有一根探杆，探测头位于末端，实际上是一个压力传感器，主要是监测分选床层的密度。为了
12、检修方面，往往TBS 上方需要留足够的空间，以便拉杆和探杆可以抽出，这无疑增加了厂房高度及基建投资。笔者认为这个拉杆和探杆完全可以按照分体结构设计，即将一根长的拉杆或探杆分体成 23 根短的拉杆或探杆，拉杆可以做成实心的，探杆可以做成空心的。这样可以大大降低 TBS 所在层的高度，厂房布置更加紧凑、美观，并节省基建费用。4 总结1）TBS 结构简单，潜在故障率低，设备顶部敞开，内部直观，维修方便，设计紧凑，占用空间小，便于布置。维修时主要是检查阀门、分离室底板等部件的磨损情况，而且一般三个月检查一次，整机平均寿命可达 10 年以上，节省了大量人力和物力 1。2）TBS 有一套精确的密度控制系统
13、，分选密度完全可调可控，对入料煤质变化的适应性强，分选密度范围宽（1.41.9g/L） ，在分选密度范围内，精煤灰分稳定。只要设定好分选密度，就能连续生产，无需人员看守，是一种高效节能的粗煤泥分选设备。3）TBS 的成功应用，填补了粗煤泥分选领域的一块空白，发挥了承上启下的作用，不啻于是一场波及面广泛的强度地震，对选煤厂设计产生了深远的影响。TBS 分选与重介旋流分选、浮选联合使用，打破了沉积多年的传统选煤工艺设计，尤其是对不脱泥无压给料三产品重介旋流分选（含煤泥重介）的炼焦煤选煤工艺形成了极大的挑战，被誉为选煤工艺设计的一次技术性革命，必将引领中国选煤工艺实现跨越式发展。其次，结合近年来模块
14、化大厅式厂房布置的发展趋势，张双楼选煤厂的工艺流程更具推广潜力，尤其是在炼焦煤选煤厂工艺设计中很有推广前景 2。* 本文曾在中国煤炭2008 年 3 期发表，现经过部分修改。参考文献：1 赵德春.TBS 分选机在盘南公司选煤厂的应用J.煤炭加工与综合利用，2007， （4）：782 卫中宽.TBS 引领选煤工艺的跨越式发展J.煤，2007， （12）：2324-27作者简介：卫中宽（1979-） ，男，陕西扶风人，工程师，2003 年毕业于中国矿业大学矿物加工工程专业，现就职于中煤邯郸设计工程有限责任公司，从事选煤厂设计与咨询工作。作者单位：中煤邯郸设计工程有限责任公司单位地址：河北省邯郸市滏河北大街 114 号电话：0310-7106512手机：13931014077电子邮箱：
