選煤廠工藝管道設(shè)計(jì)的探討

葉慧峰

(中煤科工集團(tuán)北京華宇工程有限公司，北京 100120)

選煤廠工藝管道設(shè)計(jì)的探討

葉慧峰

(中煤科工集團(tuán)北京華宇工程有限公司，北京 100120)

合理設(shè)計(jì)和布置生產(chǎn)管道是選煤廠運(yùn)轉(zhuǎn)順暢、降低生產(chǎn)成本的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。文章結(jié)合典型動力煤選煤廠工藝管道設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，介紹了選煤廠工藝管道管徑、管材、閥門和管件的選取依據(jù)，闡述了管道布置的原則及過程，提出了三維設(shè)計(jì)是未來管道設(shè)計(jì)的發(fā)展方向，總結(jié)了動力煤選煤廠工藝管道設(shè)計(jì)安裝過程的注意事項(xiàng)，為其他選煤廠管道設(shè)計(jì)提供了有益借鑒。

動力煤；選煤廠；工藝管道；設(shè)計(jì)；建議

十二五期間，我國煤炭建設(shè)主要集中在新疆、內(nèi)蒙、山西、寧夏等西北地區(qū)，這些地區(qū)的選煤廠大多屬于動力煤選煤廠[1]。隨著采煤機(jī)械化程度大幅度提高以及煤層開采深度的增加，原煤煤質(zhì)變差，可選性降低。針對難選煤、極難選煤，大多數(shù)動力煤選煤廠采用重介選煤[2]。重介選煤廠的懸浮液通常采用管道運(yùn)輸至立輪、淺槽、重介旋流器等分選設(shè)備中。為了確保選煤廠運(yùn)轉(zhuǎn)通暢，達(dá)到工藝洗選指標(biāo)，滿足洗水閉路循環(huán)的要求，降低運(yùn)行、生產(chǎn)成本，關(guān)鍵在于合理地設(shè)計(jì)和布置生產(chǎn)管道。文章將對動力煤選煤廠工藝管道設(shè)計(jì)進(jìn)行探討。

1 典型動力煤選煤廠工藝管道

以內(nèi)蒙古鄂爾多斯地區(qū)紅慶梁煤礦選煤廠為例，該廠原煤設(shè)計(jì)處理能力為6.0 Mt/a，主要生產(chǎn)80～30 mm洗中塊、30～8 mm洗混粒煤、<8 mm末煤三種產(chǎn)品。

選煤工藝為：150～8 mm粒級塊煤采用淺槽重介分選，<8 mm粒級末煤不分選，其中8～0.25 mm粒級末煤離心脫水，<0.25 mm粒級細(xì)煤泥快開隔膜壓濾機(jī)回收。該選煤廠洗選工藝主要包括三個(gè)環(huán)節(jié)：原煤分級、重介分選與煤泥水處理回收；工藝生產(chǎn)管道包括清水、循環(huán)水、煤泥水、重介、壓濾、地漏、壓風(fēng)七大系統(tǒng)。

2 管道主要組成件選用原則

2.1 管徑

工藝管道一般分為壓力管道和自流管道，管徑的選型主要考慮介質(zhì)在管道內(nèi)的流量和流速。

在設(shè)計(jì)時(shí)，清水管、循環(huán)水管、煤泥水管、重介管等管道管徑可以按照《給水排水設(shè)計(jì)手冊》相關(guān)公式或水力計(jì)算表選取和計(jì)算；壓風(fēng)管道管徑可以通過壓風(fēng)管道計(jì)算公式計(jì)算。

2.2 管材

耐磨管、無縫鋼管、焊接鋼管是重介選煤廠常用的管道。采用磁鐵礦粉作為介質(zhì)，會嚴(yán)重磨損管路，選取管材時(shí)應(yīng)充分考慮管道內(nèi)介質(zhì)屬性、管道的耐磨使用壽命，以保證選煤工藝可靠和安全。目前應(yīng)用較多的耐磨管有稀土合金管、增韌高鋁陶瓷管、塑料合金管、聚氨酯鋼橡復(fù)合管等。對于有壓力的煤泥水系統(tǒng)管道以及清水/循環(huán)水管道、壓風(fēng)/地漏系統(tǒng)管道，常采用無縫鋼管或者焊接鋼管；對于一般自流的煤泥水管道，采用直縫卷焊鋼管即能滿足要求。

2.3 閥門

選煤廠常用的閥門有閘閥、截止閥、蝶閥、球閥、止回閥等。介質(zhì)管道、煤泥水管道等通常選用閘閥；循環(huán)水管道和壓風(fēng)管道通常選用閘閥、蝶閥、截止閥、球閥、止回閥等。

閥門的控制方式有電控液動、電動、氣動及手動四種方式，其中：電控液動閥門開啟力矩大，可根據(jù)運(yùn)行情況調(diào)整閥門開啟度，通常用在濃介質(zhì)和合格介質(zhì)管道上；電動閥門因具有可調(diào)節(jié)、開啟方便、體積小等特點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用[4]；氣動閥門因其動作響應(yīng)快，價(jià)格便宜，經(jīng)常應(yīng)用在選煤廠管道設(shè)計(jì)中；手動閥門一般應(yīng)用于工人容易操作的小直徑管道上。

設(shè)計(jì)中應(yīng)根據(jù)工藝要求、使用壽命、生產(chǎn)操作要求以及方便檢修操作的原則來選取閥門。

2.4 管件

管件主要是指異徑管、三通、彎頭等。生產(chǎn)管道與管件之間通常采用焊接、法蘭連接方式。焊接牢固耐久，接頭強(qiáng)度高，嚴(yán)密性好，成本低，常應(yīng)用于管道拆卸困難及不易磨損堵塞的部分。考慮到生產(chǎn)需要和檢修方便，在易磨損的管道之處通常采用法蘭連接，法蘭盤的數(shù)量應(yīng)考慮投資成本[5]?？紤]到檢修方便的要求，在自流管道起點(diǎn)處，不宜設(shè)置彎頭，應(yīng)設(shè)置帶有法蘭盤的斜三通?，F(xiàn)場管道安裝時(shí)，彎頭通常采購標(biāo)準(zhǔn)件，異徑管和三通可現(xiàn)場制作，管道和管件通過法蘭和焊接連接。對于耐磨管道而言，通常是耐磨管道生產(chǎn)廠家按圖紙要求加工，再到現(xiàn)場拼接組裝管件?，F(xiàn)場切割極易破壞耐磨材料，降低后續(xù)耐磨管道使用壽命，因此加工耐磨管件需較為精確。

3 管道布置

在管道布置方面，一般是根據(jù)質(zhì)量工藝流程圖流量計(jì)算出各管道系統(tǒng)管道直徑，再根據(jù)各個(gè)系統(tǒng)中物料特性選取管道材質(zhì)；結(jié)合設(shè)備流程圖，在選煤專業(yè)安裝關(guān)系圖上明確各個(gè)系統(tǒng)管路走向及坡度；并需考慮到土建結(jié)構(gòu)，包括門窗、主次梁、預(yù)留洞孔等大小和位置，提前與電氣專業(yè)設(shè)計(jì)人員溝通，避免管道與電纜橋架相碰；同時(shí)也應(yīng)注意管道與非標(biāo)設(shè)備的連接，盡量做到美觀大方、簡潔實(shí)用。

3.1 布置原則

布置原則要滿足以下幾點(diǎn)要求：應(yīng)滿足工藝需要，確保工藝設(shè)備安裝、操作、改造及維修要求；盡量靠近梁和柱布置，保持直線，減少彎頭數(shù)量，注意設(shè)備檢修空間要求；管道不宜布置在電纜橋架上方，不宜穿過配電室、集控室；布置應(yīng)避開電纜預(yù)留洞孔。

3.2 平面布置

管道平面布置圖主要標(biāo)示各系統(tǒng)管道在各層平面的定位，并進(jìn)行不同顏色的區(qū)分，標(biāo)明直徑大小。需注意同一層各系統(tǒng)管道標(biāo)高，以保證各系統(tǒng)管道不相碰。

3.3 剖面布置

管道剖面圖主要從側(cè)面反映出管道的空間位置，應(yīng)充分結(jié)合廠房土建結(jié)構(gòu)，合理布置管道支架與吊架的固定位置，同時(shí)在滿足工藝布置、煤流走向、土建結(jié)構(gòu)的要求下，盡量縮短管道走向距離，減少彎頭、保證管道坡度，滿足閥門操作及管道安裝檢修空間的要求[6]。在各剖面管道布置完成后，應(yīng)根據(jù)管道平面布置進(jìn)行檢查，做到互不影響。

3.4 材料匯總

分別對各個(gè)系統(tǒng)管道管材、法蘭、彎頭、三通、閥門進(jìn)行統(tǒng)計(jì)匯總，由經(jīng)濟(jì)專業(yè)機(jī)構(gòu)對管道投資進(jìn)行施工圖預(yù)算。

從管道布置過程可見，傳統(tǒng)管道設(shè)計(jì)采用Autocad等二維軟件繪制管道軸測圖和平面圖，呈現(xiàn)形式單一，無法直接反映選煤廠各設(shè)備、建筑物及相連管道的空間位置關(guān)系。由于選煤廠各系統(tǒng)管道眾多、互相穿插，設(shè)計(jì)極易發(fā)生錯(cuò)誤，很難及時(shí)發(fā)現(xiàn)管道之間的碰撞情況。同時(shí)還需要結(jié)合土建、機(jī)制、電氣的施工資料圖進(jìn)行設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)周期較長。為了有效縮短設(shè)計(jì)周期，提高設(shè)計(jì)效率，避免后續(xù)管道施工時(shí)的返工，降低企業(yè)成本，三維管道設(shè)計(jì)將會是未來選煤廠管道設(shè)計(jì)的發(fā)展方向[7]。

4 管道設(shè)計(jì)的建議

(1)在空間允許的情況下，自流管道應(yīng)選用較大的水力坡度，尤其是介質(zhì)管道，盡量垂直布置，減少水平流動距離。

(2)渣漿泵與入料桶中間連接管下端應(yīng)設(shè)計(jì)槽鋼支架，緩解泵運(yùn)行或停止瞬間產(chǎn)生的抖動。

(3)為了防止介質(zhì)在管道內(nèi)沉積，濃介質(zhì)泵管道應(yīng)保證有向加介桶或池的坡度。

(4)介質(zhì)分選設(shè)備入料管道要充分預(yù)留密度計(jì)與壓力傳感器的安裝空間。

(5)雙層脫介篩上、下層均應(yīng)設(shè)計(jì)兩排噴水，設(shè)計(jì)獨(dú)立手動閘門。兩噴嘴間距保持200 mm，第一排噴嘴應(yīng)距離稀介質(zhì)與合格介質(zhì)分隔位置300 mm，第二排噴嘴距離脫介篩出料端1 200 mm，以保證脫介效果[8-10]。

(6)地漏周圍應(yīng)適當(dāng)加大土建抹面坡度，主管管徑以150 mm為宜。

(7)工藝管道設(shè)計(jì)要保證人行通道，充分考慮設(shè)備檢修空間。

(8)在工藝管道設(shè)計(jì)完成后，應(yīng)綜合檢查電纜橋架、消防水管、暖管相對位置關(guān)系，避免各專業(yè)管道互相干涉交叉，給后續(xù)安裝帶來不便。

5 結(jié)語

管道是連接工藝設(shè)備的橋梁和紐帶，管道設(shè)計(jì)是選煤廠設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)之一，選煤廠管道布置的合理與否，直接影響選煤廠工藝指標(biāo)以及煤泥水閉路循環(huán)能否實(shí)現(xiàn)。選煤廠管道設(shè)計(jì)應(yīng)充分綜合選煤廠相關(guān)數(shù)據(jù)和指標(biāo)要求，進(jìn)行科學(xué)合理地設(shè)計(jì)，既要做到整體美觀實(shí)用，又要確保長期穩(wěn)定運(yùn)行。

[1] 建瑞革.動力煤選煤廠的選煤工藝設(shè)計(jì)[J].煤炭工程，2012(S1)：59-61.

[2] 趙 偉，楊 麗，周 磊，等.降低重介分選系統(tǒng)介質(zhì)消耗的實(shí)踐與探討[J].煤炭加工與綜合利用，2012(1)：39-42.

[3] 煤炭工業(yè)部設(shè)計(jì)研究院.選煤廠設(shè)計(jì)手冊[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，1978.

[4] 梁少彤，程 安，孟 瑩.選煤廠工藝管道設(shè)計(jì)的探討[J].煤炭加工與綜合利用，2015(7)：64-66，69.

[5] 郭 展，包永紅，李毅紅，等.選煤廠工藝管道的設(shè)計(jì)[J].選煤技術(shù)，2011(1)：68-70.

[6] 劉 輝.重介選煤廠生產(chǎn)管道的工藝設(shè)計(jì)[J].潔凈煤技術(shù)，2013，19(2)：123-125.

[7] 黃 波，韋 彬，李志勇，等.基于SolidWorks的選煤廠管道設(shè)計(jì)[J].煤炭工程，2014，46(10)：91-93.

[8] 陳 均.準(zhǔn)格爾地區(qū)動力煤選煤工藝設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)[J].煤炭加工與綜合利用， 2015(5)：59-60，63.

[9] 郭牛喜，陶能進(jìn)，李明輝.我國特大型現(xiàn)代化選煤廠設(shè)計(jì)的實(shí)踐與展望[J].煤炭工程，2012(S1):82-85.

[10] 郝耀偉.淺談我國動力煤選煤廠現(xiàn)代化及特大型的發(fā)展趨勢[J].煤，2015(9):75-76.

An investigation into design of process pipeline of coal preparation plant

YE Hui-feng

(Beijing Huayu Engineering Co., Ltd., China Coal Technology & Engineering Group, Beijing 100120, China)

Rational design and layout of process pipeline is a key link for enabling a coal preparation plant to realize coal processing with reduced cost. On the basis of the experience gained in the design of the process pipeline for a typical power coal washery, the paper elaborates on the criteria for the selection of pipe size, material, fittings and valves, as well as the pipelining principle and process. It suggests that the direction of development of coal preparation plant process pipeline design be directed towards the adoption of the 3-dimensional design mode. Finally, the points requiring special attention in the process of the design and installation of the piping system in proper coal preparation plant are summarized. The experience gained in this respect may serve as a valuable reference for the design of pipework in other plants.

power coal; coal preparation plant; process pipework; design; suggestion

1001-3571(2016)04-0080-03

TD948.6

A

2016-07-27

10.16447/j.cnki.cpt.2016.04.022

葉慧峰(1978—)，男，內(nèi)蒙古自治區(qū)滿洲里市人，高級工程師，主要從事選煤廠工程設(shè)計(jì)。

E-mail：fengye708@126.com Tel：13811021816

葉慧峰. 選煤廠工藝管道設(shè)計(jì)的探討[J]. 選煤技術(shù)，2016(4)：80-82.