Угольно -обогатительная фабрика ( УПЗ ; также известная как углеобогатительная фабрика ( ТЭЦ ), углеперерабатывающая фабрика , обогатительная фабрика , опрокидывающая или промывочная фабрика ) — это установка, которая отмывает уголь от почвы и породы , дробит его на куски разного размера ( сортировка), складирует сорта, подготавливая их к транспортировке на рынок, и чаще всего также загружает уголь в железнодорожные вагоны, баржи или корабли.
Чем больше этих отходов можно удалить из угля, тем ниже его общая зольность , тем выше его рыночная стоимость и тем ниже затраты на его транспортировку .
Уголь, доставляемый из шахты, подчиняющейся углеобогатительной фабрике, называется рядовым, или РОМ, углем. Это сырье для ЦКЗ, состоящее из угля, горных пород, промпродукта, минералов и примесей. Загрязнение обычно возникает в процессе добычи полезных ископаемых и может включать детали машин, использованные расходные материалы и детали землеройных инструментов. Рядовой уголь может иметь большую вариабельность влажности и максимального размера частиц.
Уголь необходимо хранить на различных этапах процесса подготовки и транспортировать по объектам ТЭЦ. Перевалка угля является частью более широкой области погрузки-разгрузки сыпучих материалов , а также сложной и важной частью CPP.
Запасы обеспечивают резервную мощность различных частей CPP. Рядовой уголь поставляется с большими вариациями производительности в тоннах в час (т/ч). Отвал ПЗУ используется для того, чтобы на обогатительную установку можно было подавать уголь с более низкой постоянной скоростью. Простой отвал образуется с помощью техники, сбрасывающей уголь в кучу либо из самосвалов , складываемых в кучи бульдозерами , либо с помощью конвейерных стрел. Более контролируемые склады формируются с использованием штабелеров для формирования штабелей по длине конвейера и реклаймеров для извлечения угля, когда это необходимо для погрузки продукта, и т. д. Более высокие и широкие отвалы уменьшают площадь земли, необходимую для хранения заданного тоннажа угля. Большие запасы угля имеют меньшую скорость потерь тепла, что приводит к более высокому риску самовозгорания.
Передвижные штабелеры с подъемной стрелой , установленные между питающим конвейером, обычно используются для создания запасов угля.
Туннельные конвейеры могут питаться через щелевой бункер непрерывного действия или бункер под отвалом для возврата материала. Для подачи угля в питатели можно использовать фронтальные погрузчики и бульдозеры. Иногда фронтальные погрузчики являются единственным средством извлечения угля из отвала. Это требует низких первоначальных капитальных затрат, но гораздо более высоких эксплуатационных расходов, измеряемых в долларах за переработанную тонну. Отвалы большой емкости обычно утилизируются с помощью роторных реклаймеров . Они могут достичь очень высоких показателей.
Отбор проб угля является важной частью контроля процесса производства и сбыта угля. Отборочная проба представляет собой разовую пробу угля в определенной точке технологического потока и, как правило, не очень репрезентативна. Стандартные пробы отбираются с установленной периодичностью либо в течение определенного периода времени, либо для каждой партии. Отбор проб угля состоит из нескольких типов пробоотборных устройств. Пробоотборник с поперечным разрезом имитирует метод отбора проб со стопорным поясом, определенный стандартом, первоначально опубликованным Американским обществом по испытаниям и материалам ( ASTM ). Пробоотборник с поперечным разрезом монтируется непосредственно над конвейерной лентой, пробоотборник падающего потока размещается в головной части ленты. На обогатительной фабрике есть несколько точек, из которых многие угольные предприятия выбирают пробу. Необработанный уголь перед поступлением на завод. Отказ, чтобы посмотреть, что упустил завод. Затем чистый уголь, чтобы точно увидеть, что отправляется. Пробоотборник настраивается в соответствии с тоннами в час, футами в минуту и верхним размером продукта на реальной ленте. Проба отбирается, затем измельчается, затем отбирается дополнительная проба и возвращается на основную ленту. Образец отправляется в независимую лабораторию для тестирования, где результаты будут переданы как покупателю, так и поставщику. Во многих случаях покупатель также повторно пробует уголь после его получения, чтобы «перепроверить» результаты. Непрерывное измерение золы, влаги, ккал (БТЕ), серы, Fe, Ca, Na и других элементов, составляющих уголь, осуществляется с помощью перекрестно-ленточных элементных анализаторов. Эту информацию можно периодически калибровать по лабораторным данным для каждого метода.
Характеристики промываемости запаса угля оцениваются путем получения данных о выделении пробы рядового угля. Высвобождение относится к количеству физического разрушения, необходимого для освобождения угля от других материалов различной плотности. Материал низкой плотности – это чистый уголь, тогда как материал высокой плотности – это отходы (порода). Материал промежуточной плотности называется промпродуктом .
Данные о высвобождении обычно получают путем анализа плавучести и погружения. Процедуры этого анализа подробно описаны в австралийском стандарте AS 4156.1 – 1994 «Подготовка угля. Уголь высшего сорта. Испытание на плавучесть и погружение». [ нужна цитата ]
Дробление уменьшает общий размер верхней части рыхлого угля, что облегчает его транспортировку и переработку на CPP. Требования к дроблению являются важной частью проектирования CPP, и существует множество различных типов.
Сита на сортировочной установке используются для группировки технологических частиц по диапазонам размеров. Обезвоживающие сита используются для удаления поверхностной воды из продукта. Сита могут быть статическими, механически вибрирующими или электромеханически вибрирующими. Настилы сит могут быть изготовлены из различных материалов, таких как пружинная сталь, нержавеющая сталь, мягкая сталь или полиуретан (ПУ).
В методах гравитационного разделения используются разные относительные плотности разных марок угля и отбросов.
Отсадочные машины представляют собой метод гравитационного разделения крупного угля. Различные типы мокрых приспособлений включают в себя:
В методах гравитационного разделения с плотной средой используется такой материал, как магнетит, для образования среды более плотной, чем вода, для облегчения разделения.
Различные типы DMB включают в себя:
Циклон представляет собой конический резервуар, в который уголь вместе с мелкоизмельченным магнетитом (средой) подается тангенциально к коническому входному отверстию и короткой цилиндрической секции с заданным расходом и давлением, за которым следует коническая секция, где происходит разделение. Фракции с более высоким удельным весом , подвергающиеся большим центробежным силам, отрываются от центрального ядра и опускаются вниз к вершине вдоль стенки корпуса циклона и выходят в виде отходов/промежуточного продукта через выпускное отверстие нижнего потока, также известное как патрубок. Более легкие частицы улавливаются восходящим потоком и выводятся в виде чистого угля через переливное отверстие циклона через вихревой искатель. Из перепускного отверстия уголь попадает в переливную камеру и выгружается на следующую стадию процесса.
Поступление жидкости начинается во внешних областях корпуса циклона. В сочетании с вращательным движением, которым он ограничен, это создает внешнюю спираль. Существование верхнего центрального выпускного отверстия и неспособность всей жидкости выйти через выпускное отверстие вершины конуса способствуют миграции внутрь некоторой части жидкости из внешней движущейся массы. Количество внутренней миграции увеличивается по мере приближения к вершине, т.е. радиус уменьшается, и жидкость, которая течет в этом мигрирующем потоке, в конечном итоге меняет направление своей вертикальной скорости и течет вверх к циклону через выходное отверстие потока, т.е. искатель вихря. Поскольку он одновременно вращается, в результате получается внутренняя спираль.
Циклон Heavy Media может быть облицован керамической плиткой очень высокого качества или изготовлен из Ni-hard (очень твердый сплав чугуна, содержащий никель) со специально разработанным спиральным профилем. Циклон — это сердце промывочной установки на мойке тяжелых материалов. Это неподвижная часть и, следовательно, требует минимального обслуживания. Однако давление на входе в циклон является очень важным фактором, и рекомендуется поддерживать минимальное давление примерно D x 9 x 9,81 x плотность/100 (в барах), где D = внутренний диаметр циклона в мм. Важно отметить, что давление, при котором пульпа (смесь угля и магнетита) вводится в циклон, является основным средством управления силами внутри циклона. При уменьшении давления в отброс/промпродукт будет поступать больше угля, что ухудшает эффективность сепарации.
Если по какой-либо причине питающий насос циклона не может обеспечить необходимое давление на входе в циклон, подачу следует немедленно прекратить, а трубопроводы, бак и насос должны быть тщательно проверены на предмет засорения, а любые заклинивания должны быть надлежащим образом устранены. очищаются перед запуском контура или подачи.
Мелкий уголь очищают методами пенной флотации. Денверские флотомашины и флотомашины Джеймсона представляют собой два используемых метода флотации. Спирали обеспечивают простое, недорогое и достаточно эффективное разделение более мелкого материала в зависимости от плотности и размера частиц.
Вода из продукта удаляется для уменьшения массы и стекает на отвал. Существуют различные методы обезвоживания, в том числе:
Обезвоживание крупного угля:
Обезвоживание мелкой фракции угля:
Вода из хвостохранилищ удаляется для повторного использования воды. На этой части процесса используются фильтры, центрифуги и загустители. Черная вода представляет собой разновидность хвостохранилищ . Его производят как побочный продукт, который обычно помещают в водохранилище для угольных шламов, которые могут стать источниками экологических катастроф.
Загустители используются для обезвоживания шламов хвостов или продукта. Сгуститель представляет собой большой круглый резервуар, который используется для отделения твердого материала от воды в питательной суспензии. Отделенная вода осветляется и повторно используется в качестве технической воды на ТЭЦ.
Загустители выбираются в зависимости от объема перерабатываемой суспензии. Типичные размеры варьируются от 13 до 40 метров в диаметре и 3-4 метра в высоту. [1] Дно сгустителя имеет коническую форму и плавно спускается к центру.
Сырье подается в питательный колодец, расположенный в центре сгустителя, ближе к верху. Перед подачей в сгуститель в сырье обычно добавляют флокулянт .
Загустевшая масса перемещается к центру нижней части сгустителя с помощью больших грабель, вращающихся вокруг резервуара. Скорость вращения очень низкая, а крутящие моменты привода могут быть высокими, особенно для сгустителей большего диаметра. Крутящий момент привода обычно контролируется постоянно, поскольку высокая плотность может привести к выходу из строя граблей и приводного оборудования. Грабли могут иметь возможность подниматься для уменьшения крутящего момента привода.
Загустевшая суспензия, также называемая нижним потоком сгустителя, откачивается из нижней части сгустителя. В случае товарного угля перед отправкой обычно требуется дальнейшее обезвоживание. Сгущенные хвосты можно перекачивать в хвостохранилище, объединять с отходами большего размера для утилизации (совместное захоронение) или дополнительно обезвоживать перед захоронением.
Контроль и контрольно-измерительные приборы являются очень важной частью CPP. Измерения расхода, плотности, уровня содержания золы и влаги являются входными данными для системы управления. ПЛК широко используются при проектировании предприятий. Для управления процессом обычно используются системы SCADA . Другие приборы, встречающиеся на заводах, включают измерители плотности и онлайн- анализаторы элементного угля .
В 1810 году немец Эрнст Фридрих Вильгельм Линдиг, пионер угледобывающей промышленности, изобрел углеобогатительную установку.