150万吨选煤厂主厂房设计毕业设计.doc

机械工程系|毕业设计说明书设计题目 150万吨选煤厂主厂房设计 学科专业 选 矿 技 术 作者姓名 指导教师 日期 2013年4月 20日新疆工程学院机械工程系毕业设计任务书学 生 姓 名张宁专 业 班 级选矿技术10-1设 计 题 目150万吨选煤厂主厂房设计接受任务日期2013年4月3日完成任务日期2013年4月18日指 导 教 师方菲 杜佳指导教师单位新疆工程学院设计目标1、年处理能力为1.5Mt/a；2、工作制度每年工作330天，每天工作16h；3、入厂原料煤为该矿A、B两层煤，其中A层占43%，B层占57%；4、最终产品质量要求：精煤灰分Ad=10.55-11.00%，精煤水分Mt12%；5、主、再洗跳汰机的不完善度可分别取I主0.16，I再0.18；6、边界平均密度1.3密度级可取1.20，1.8密度级，矸石段可取2.0，中煤段可取1.9；7、因缺少浮选试验资料，计算浮选作业时可取本级产率浮精78%，灰分Ad=10%。设计要求1、 对入厂原料煤资料进行综合、分析，绘制出原煤可选性曲线并评定原料煤的可选性；2、 根据工艺流程进行数质量和水量的计算；3、 编制选煤产品实际平衡表，选煤最终产品平衡表和水量平衡表；4、 根据流程计算结果进行主要设备及辅助设备的选型；5、 绘制选煤厂主厂房的设计布置图。设计指导记录1、第一周数据处理，流程计算。2、第二周、三周草图。3、第四周、五周、六周正视图。4、第七周检查设计说明书及图纸。5、4.19-4.21答辩。参考资料1、 谢广元，张明旭，边炳鑫.选矿学.徐州：中国矿业大学出版社，20012、 戴少康.选煤工艺设计的思路与方法M.北京:煤炭工业出版社.2003 3、 郝凤印.选煤手册M.北京:煤炭工业出版社.1993 4、 选煤设计研究院.选煤厂设计手册（工艺部分）M.北京:煤炭工业出版社.1978 5、 李贤国，刘峰.选煤实用计算M.徐州:中国矿业大学出版社.1996年6、 于寿珍.选煤厂工艺流程与选煤设备选型计算M.北京:煤炭工业出版社.1990 注：此表发给学生后由指导教师填写，学生按此表要求开展毕业设计工作。新疆工程学院机械工程系毕业设计成绩表学 生 姓 名张宁专 业 班 级选矿技术10-1设 计 题 目150万吨选煤厂主厂房设计指导教师（签名）指导教师单位指导教师评语评阅成绩： 评阅教师签字： 年    月    日答辩记录成绩： 提问教师签字： 年    月    日答辩小组意见答辩成绩： 答辩小组组长签字： 年    月    日目录一 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163.3品脱水和煤泥水处理作业的计算173.5 水量流程计算203.6工艺流程数据的综合23四工艺流程的评述24五 选型选型与计算265.1设备选型原则265.2筛分设备的选型与计算275.3破碎设备的选型与计算275.4分选设备的选型与计算275.5脱水设备的选型与计算28六 工艺布置326.1工艺布置原则326.2 重选车间工艺布置326.3 浮选车间工艺布置32七 工艺设计的评述33八 结束语34附录35参考文献：36一 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、工艺流程计算及主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认识。因此要求同学们在老师的指导下，参考有关资料，独立认真地完成本设计。1.1 设计任务处理能力为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，每天工作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43%、B层占入厂原煤57%。有关原料煤资料详见后表，工艺流程图见后图。最终产品质量要求：精煤灰分10.55%11.00%，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主要设备进行计算与选型，并按工艺作业顺序列出主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要求小数后面两位有效数字；对于Q、Mt及W等要求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，分配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”确定，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全部煤泥并入溢流精煤。4.因缺乏浮选试验资料，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，并要求书写工整，字迹清晰。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，目的是借此评定煤的可选性，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43%，B层占入厂原煤57%，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首先应根据设计任务书确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试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%，属中等灰分煤，其中>50mm级含量为30.83%，灰分为32.41%；可见矸含量为21.86%，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降低，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39.74%，灰分为14.78%；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19.03%，属低中灰分煤，其中>50mm级含量为70.57%，灰分为17.87%；可见矸含量为2.71%，属中等含矸量煤；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降低，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 入厂原煤筛分组成综合表A层K1=43%B层K2=57%综合级别（毫米）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14.336.1614.517.419.9211.5816.0912.7夹矸煤0.680.2943.6600.2943.66矸石5.162.2279.470.120.0783.42.2979.59小计20.178.6732.117.539.9912.0718.6721.38100-50煤8.183.5216.749.765.5612.599.0814.2夹矸煤0.240.145.820.050.0346.60.1345.99矸石2.91.2577.620.40.2383.281.4878.49小计11.324.8732.9510.215.8215.5310.6923.46大于50合计31.4913.5432.4127.7415.8113.3429.3522.1450-25煤12.685.4527.3612.37.0115.8812.4620.925-13煤10.994.7324.248.024.5716.279.320.32136煤15.456.642314.03816.114.6419.2363煤14.786.3618.8115.598.8914.0315.2416.023-0.5煤7.983.4317.5111.326.4512.749.8814.4-0.5煤6.632.8516.78116.2713.939.1214.82小于50合计68.5129.4621.8672.2641.1914.7870.6517.73总计煤1004325.181005714.3810019.03表2 原煤破碎级筛分组成综合表级别(毫米)A层k1"=13.54B层k2'=15.81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1234678950-2533.144.4937.4831.935.0515.379.5425.7725-1319.892.6932.8420.513.2413.75.9422.3813620.742.8129.0720.073.1712.265.9820.156311.731.5923.910.461.6510.963.2417.33-0.57.42119.668.631.369.632.3713.88-0.57.080.9618.48.41.3310.512.2913.82总计10013.5430.5510015.8113.0429.3521.123.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 原煤自然级筛分组成综合表级别(毫米)A层B层综合占全样%灰分Ad%占全样%灰分Ad%数量（%）灰分Ad(%)123456750-255.4527.367.0115.8812.4620.925-134.7324.244.5716.279.320.321366.6423816.114.6419.23636.3618.818.8914.0315.2416.023-0.53.4317.516.4512.749.8814.4-0.52.8516.786.2713.939.1214.82总计29.4621.8641.1914.7870.6517.734.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。原煤的筛分试验结果综合时会产生误差，使得试验前后的数量百分数和灰分百分数不一致，所以筛分试验综合结果应进行综合灰分的校正。筛分试验结果灰分的校正方法是利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。首先应计算灰分的校正值：=Ad前- Ad后=19.03%-18.72%=0.30%；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19.03%，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组成综合表级别(毫米)自然级破碎级综合校正后灰分Ad%占全样%灰分Ad%占全样%灰分Ad%数量（%）灰分Ad(%)各粒级累计12345678950-2512.4620.99.5425.772223.0123.3123.3125-139.320.325.9422.3815.2321.1221.4322.5413614.6419.235.9820.1520.6219.519.821.566315.2416.023.2417.318.4816.2516.5520.353-0.59.8814.42.3713.8812.2514.314.619.55-0.59.1214.822.2913.8211.4114.6214.9219.03总计70.6517.7329.3521.1210018.7219.0319.032.2 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、破碎级筛分试验综合表中查得。表5 A层煤自然级和破碎级 50-0.5毫米浮沉试验综合表自然级破碎级综合浮沉密度数量（%）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占本层占全样12345678910<1.35.941.534.284.230.535.15.382.064.491.3-1.445.6111.788.7938.514.829.6143.2916.69.031.4-1.520.825.3815.3816.382.0516.2819.377.4315.631.5-1.66.431.6626.017.020.8825.816.622.5425.941.6-1.85.851.5139.016.380.838.56.022.3138.83>1.815.353.9773.2227.483.4480.1819.317.4176.45小计10025.8322.6610012.5232.8810038.3526煤泥2.910.7722.060.510.0624.22.140.8422.22总计10026.6122.6410012.5832.8410039.1925.922.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 50-0.5毫米浮沉试验综合表自然级破碎级综合浮沉密度数量（%）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占本层占全样12345678910<1.316.285.485.534.20.64.7412.676.085.451.3-1.454.7618.438.6766.559.548.5458.2827.978.631.4-1.515.65.2515.4316.692.3915.8815.937.6415.571.5-1.64.481.5125.214.350.6224.384.442.1324.971.6-1.83.451.1635.694.010.5731.283.621.7434.23>1.85.431.8369.614.20.669.185.062.4369.5小计10033.6514.210014.3313.7510047.9814.06煤泥3.631.2720.11.040.1519.812.871.4220.07总计10034.9214.4110014.4813.8210049.414.24原煤的浮沉试验结果综合时会产生误差，使得试验前后的数量百分数和灰分百分数不一致，所以浮沉试验综合结果应进行校正。浮沉试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。具体利用哪种方法进行校正，主要取决于灰分校正值的大小。首先应计算灰分的校正值：=Ad筛- Ad浮=19.52%-19.36%=0.15%<0.2%，所以应采用灰分校正值法进行浮沉试验资料的校正。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。首先通过前面的计算知道灰分的校正值=0.15%；然后分别在入选原煤浮沉试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19.52%，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毫米浮沉试验结果综合表自然级破碎级综合浮沉密度数量（%）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占本层占全样12345678910<1.311.797.015.264.211.134.919.438.145.211.3-1.450.7930.218.7253.4814.368.951.6244.578.781.4-1.517.8710.6315.416.554.4416.0617.4615.0715.61.5-1.65.333.1725.635.591.525.225.414.6725.51.6-1.84.492.6737.575.111.3735.484.694.0536.86>1.89.745.7972.0815.054.0478.5411.399.8374.74小计10059.4817.8710026.8522.6710086.3419.36煤泥3.322.0420.840.790.2121.122.552.2620.87总计10061.5317.9710027.0722.6610088.5919.4表8 A B层混合煤 50-0.5毫米级入选浮沉组成表浮沉密度浮沉组成浮物累计沉物累计邻近密度物含量校正前校正后数量%灰分Ad%数量%灰分Ad%分选密度数量数量r%灰分Ad%数量r%灰分Ad%1234567891011<1.39.435.219.435.369.435.3610019.521.3-1.451.628.7851.628.9361.068.3890.5720.991.361.061.4-1.517.4615.617.4615.7578.5110.0238.9436.991.469.081.5-1.65.4125.55.4125.6583.9211.0321.4954.231.522.871.6-1.84.6936.864.6937.0188.6112.416.0863.851.67.75>1.811.3974.7411.3974.8910019.5211.3974.891.74.69小计10019.3610019.521.84.24小计占总计0000.15煤泥2.5520.872.5521.02总计10019.410019.56由以上的入厂原煤筛分试验数据以及50-0.5mm浮沉试验综合数据可以分析出入选原煤的性质如下：（1）入选A层煤低密度含量较大，<1.50kg/L密度级含量26.09%，累计灰分为10.55%，其中<1.40kg/L密度级含量高18.66%，灰分为8.53%，说明有条件生产低灰精煤。>1.80kg/L密度级含量为7.41%，灰分为76.45%，说明矸石含量较高，浮沉煤泥含量为0.84%，灰分为22.22%，较原生煤泥灰分高，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41.69%，累计灰分为9.43%，其中<1.40kg/L密度级含量34.05%，灰分为6.69%，说明有条件生产低灰精煤。>1.80kg/L密度级含量为2.43%，灰分为69.50%，说明矸石含量较低，浮沉煤泥含量为1.42%，灰分为20.07%，较原生煤泥灰分高，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67.78%，累计灰分为9.87%，其中<1.40kg/L密度级含量52.71%，灰分为8.22%，说明有条件生产低灰精煤的可能。>1.80kg/L密度级含量为9.83%，灰分为74.74%，说明矸石含量较高，浮沉煤泥含量为2.26%，灰分为20.87%，较原生煤泥灰分高，说明入选原煤的矸石产生了泥化现象。3.可选性曲线的绘制综上入选原煤浮沉资料的综合，可以绘制出入选原煤的可选性曲线，图1所示。H-R可选性曲线包括五条曲线:基元灰分曲线、浮物累计曲线、沉物累计曲线、密度曲线和邻近物曲线。其中基元灰分曲线与两X轴的交点可以利用数学建模的方法求出，具体参见选煤数学模型。图2-1 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Rp1中煤Rp2精煤d1本产d入2本产d本产d2.00 3.00 4.00 5.00 6=2*4/1007.00 8=2-69.00 10.00 11=8*9/10012.00 13.00 14=8-1115.00 <1.39.43 5.36 0.00 0.00 0.00 5.36 9.43 0.00 0.00 0.00 5.36 13.21 9.43 5.36 1.3-1.451.62 8.93 0.00 0.00 0.00 8.93 51.62 6.64 19.24 3.43 8.93 67.50 48.20 8.93 1.4-1.517.46 15.75 0.00 0.00 0.00 15.75 17.46 32.85 32.21 5.73 15.75 16.42 11.72 15.75 1.5-1.65.41 25.65 5.14 2.57 0.28 25.65 5.13 65.61 18.91 3.37 25.65 2.47 1.77 25.65 1.6-1.84.69 37.01 26.92 11.68 1.26 37.01 3.42 92.20 17.74 3.16 37.01 0.37 0.27 37.01 >1.811.39 74.89 81.28 85.74 9.26 74.89 2.13 99.33 11.90 2.12 74.89 0.02 0.01 74.89 小计100.00 19.52 100.00 10.80 69.20 89.20 100.00 17.80 27.12 100.00 71.40 10.11 表3-2 50-0.5毫米级再选跳汰产品计算表密度密度原煤矸石Rp1中煤Rp2精煤YAdE1Y本Y产AdY入E2Y本Y产AdY本Y产Ad0123456789101112131415<1.3-1.305.360005.3600005.36005.361.3-1.41.31.419.248.930008.9319.249.074.611.758.9337.8717.58.931.4-1.51.41.532.2115.7500015.7532.2134.6529.4611.1615.7545.5621.0515.751.5-1.61.51.618.9125.657.358.731.3925.6517.5263.9529.5811.2125.6513.676.3225.651.6-1.81.61.817.7437.0129.2232.575.1837.0112.5589.6329.711.2537.012.821.337.01>1.81.811.974.8978.5158.79.3474.892.5698.576.652.5274.890.080.0474.89小计小计10027.12010015.9158.260010037.8828.6210046.215.17产品名称数量%灰分Ad%Y产Y全精煤1.30 0.00 37.01 中煤11.25 0.00 37.01 矸石5.18 0.00 37.01 小计17.74 2.52 0.00 次生煤泥6.00 0.00 0.00 浮沉煤泥0.00 0.00 37.01 总计100.00 2.52 0.00 表 3-3 50-0.5毫米级主选跳汰产品实际平衡表表 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46.20 6.26 15.17 中煤37.88 5.14 28.62 矸石15.91 2.16 58.26 小计100.00 13.56 27.12 次生煤泥6.00 0.87 27.12 浮沉煤泥0.00 0.00 0.00 总计100.00 14.42 27.12 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57.85 10.11 再选精煤6.26 15.17 合计64.11 10.61 中 煤7.29 37.38 矸 石8.75 69.20 煤泥次生煤泥6.18 20.58 浮沉煤泥2.26 20.87 原生煤泥11.41 14.92 合计19.85 17.36 合 计100.00 19.03 3.2准备作业的计算一、筛分作业1、入料：1=100% Q1=284.091t/hQ1为原煤的小时入选量（t/h）已知：碾处理能力为1.5Mt/a；工作制度每年工作330天，每天工作16h；即可知每小时的处理量为Q1=1500000/330/16=284.091吨每小时A1= 19.03%A1为入选原煤灰分（%）由表一 入厂原煤筛分组成综合表可知A1=19.03%2、筛下物2=-d*=29.353*100%=29.35%查表一 入厂原煤筛分组成综合表可知-d=70.0%由原煤不分级入选，筛孔尺寸d=50mm.取=100%。Q2= Q1*2=284.091. *29.35t/h=83.38 t/hA2=22.14%当=100%时，A2= A -d，即可知A-d =17.872%由表一 入厂原煤筛分组成综合表可知A1=19.025%3、筛下物3=1-2=100%-83.38%=70.65%Q3= Q1- Q2=284.091-83.38t/h=200.703t/hA3=（1*A1-2*A2）/3=（100*19.025-29.35*22.14）/70.65%=17.73%二、检查性手选手选前后，煤的数质量不变。5=2=22.35%，Q5= Q2=83.38 t/h，A5= A2=22.14%。三、破碎作业破碎前后，煤的数质量不变。6=5=22.35%，Q6= Q5=83.38 t/h，A6= A=22.14%。主再选跳汰流程计算1、主选跳汰作业三（1）入料7=29.35%A7= A1=19.03 %Q7= Q原=