選煤廠多套系統(tǒng)管路結(jié)構(gòu)布置探討

曲學(xué)新

(山東能源淄礦集團山東博選礦物資源技術(shù)開發(fā)有限公司，山東 濟寧 272173)

選煤廠工藝設(shè)備布置是一個廠的設(shè)計基礎(chǔ)，工藝決定設(shè)備布置，設(shè)備布置決定管線布置。對于多套系統(tǒng)的選煤廠，由于設(shè)計思路不同，管線布置呈現(xiàn)出多樣性，一般傾向于系統(tǒng)之間備用，即2套系統(tǒng)相互獨立但互為備用，一套系統(tǒng)出現(xiàn)故障，啟用另一套系統(tǒng)。管線布置表現(xiàn)為系統(tǒng)內(nèi)垂直聯(lián)系，2套系統(tǒng)之間很少存在管線相互交匯；也有的選煤廠管線布置采用設(shè)備互為備用，一臺設(shè)備故障，馬上撤換為另一套系統(tǒng)的同類設(shè)備，管線成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。目前隨著設(shè)備的大型化，更傾向于單套系統(tǒng)運行，但是對于老舊選煤廠，目前仍維持2套甚至3套系統(tǒng)運行的局面，對于這類選煤廠，在技術(shù)改造時必須注意管線的結(jié)構(gòu)設(shè)計，否則對生產(chǎn)運行會帶來意想不到的麻煩。選煤廠技術(shù)改造時必須充分考慮管路結(jié)構(gòu)布置和管徑的影響因數(shù)。

將管路布置結(jié)構(gòu)分為順序結(jié)構(gòu)和網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。管路順序結(jié)構(gòu)布置是指各設(shè)備按照工藝流程的煤流順序連接，類似“穿糖葫蘆”，這種布置結(jié)構(gòu)很常見，單系統(tǒng)選煤廠就是這樣布置的，結(jié)構(gòu)簡單，生產(chǎn)、維修方便，即使在多套系統(tǒng)的選煤廠，各系統(tǒng)內(nèi)部管路也應(yīng)采用順序布置；管路網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)布置是指2套及2套以上的選煤系統(tǒng)互為備用，系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)備不僅順序布置，系統(tǒng)之間的相同設(shè)備又相互通過管路連接，類似“漁網(wǎng)”。新建的選煤廠一般不采用這種管路布置方式，部分老舊選煤廠還存在這種布置方式。下面具體分析一下管路網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)布置的利弊。

1 管路網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)布置的弊端與處置措施

正通選煤廠是采用重介分選工藝的動力煤選煤廠，設(shè)計2套重介淺槽分選系統(tǒng)處理塊煤，2套重介旋流器主洗系統(tǒng)處理末煤，1套重介旋流器再選系統(tǒng)處理末煤矸石，2套水力分級旋流器+TBS流化床分選系統(tǒng)處理粗煤泥。2套系統(tǒng)同時運行的總處理能力才能達到與礦井設(shè)計能力匹配，管路相互交錯連接，通過閥門控制切換流向。

設(shè)計的初衷似乎是為了達到單臺設(shè)備互為備用的目的，由于2套系統(tǒng)的設(shè)備型號、處理能力完全相同，一旦某臺設(shè)備出現(xiàn)故障，可以快速切換改為單系統(tǒng)運行。但在實際運行過程中，2套系統(tǒng)必須同時運行，由于閥門舌板磨損造成內(nèi)漏很難發(fā)現(xiàn)，管路內(nèi)的介質(zhì)或煤泥水流量也沒有計量控制，造成2套系統(tǒng)的流量分配不勻。這樣的設(shè)計造成管路復(fù)雜，維護運行困難。

例如，342、343、344 3臺末煤磁選機布置于主廠房四樓，其在三樓的尾礦管管路和塊煤預(yù)濕篩的篩下水合并后又通過閥門分配到三樓的脫泥篩作為沖水使用，裹挾煤泥的沖水又匯集到一起，再次通過閥門分配到2個煤泥桶內(nèi)。系統(tǒng)布置見圖1、圖2。

圖1 正通選煤廠342～344末煤一段稀介磁選機尾礦管路

圖2 正通選煤廠342～344末煤一段稀介磁選機精礦管路

同樣，342、343、344磁選機的精礦管路也是先匯集后重新分配。

這樣的管路布置，要想達到預(yù)期效果必須在閥門后的管路上安裝流量計，根據(jù)檢測流量的大小來調(diào)節(jié)閥門開度實現(xiàn)自動控制，全廠的閥門、流量計還要通過控制軟件來實現(xiàn)水平衡自動調(diào)節(jié)?？刂葡到y(tǒng)復(fù)雜，帶來管理、運行、維護維修的困難。

2 改變工藝流程必須注意保持系統(tǒng)水平衡

系統(tǒng)比較靈活的選煤廠，要特別注意管線布置和管徑設(shè)計，防止?jié)M足工藝靈活性引起的水平衡失衡問題。如正通選煤廠TBS運行和停用時，計算煤泥濃度變化如下：

(1)按設(shè)計參數(shù)計算原煤破碎至小于75 mm時粒度特性曲線見圖3。

圖3 煤泥粒度特性曲線

查圖3粒度特性曲線：小于1 mm煤泥產(chǎn)率為11.5%。

干基煤泥理論產(chǎn)率為11.5%×85%=9.78%，式中：85%為篩分效率。

(2)按設(shè)計參數(shù)計算原煤破碎至小于75 mm時，煤泥水濃度：

1)TBS運行

2)TBS停用

式中：946.97 t/h為原煤入洗量，8%為原煤水分值，13%為脫泥篩下物的水分值，1 055.14 m3/h為濃縮池循環(huán)水量，103.18 m3/h為進煤泥桶前產(chǎn)品帶走的水量，180 m3/h為TBS干擾水量。

煤泥水濃度增加量為：102.80 g/L-84.46 g/L=18.34 g/L。

煤泥水濃度升高的原因就是停用TBS時，只是將TBS用管路“短路”，停掉了TBS干擾水，分級旋流器底流直接進入煤泥弧形篩，然后經(jīng)煤泥離心機脫水后進入煤倉。而煤泥桶補水管路設(shè)計如圖4所示。

圖4 煤泥桶補水管路設(shè)計布置

從DN150管子上引出1路DN100的支管，然后又分為2路DN100的管子，1路用手動閥門控制開度，另1路用手動閥門和自動閥門控制流量，但自動閥門支路出現(xiàn)故障時，使用手動閥門支路控制。由于沒有考慮停用TBS后，TBS干擾泵也隨著停掉，這樣系統(tǒng)中水量就減少了180 m3/h左右，而由于最上面的1條支管管徑也為DN100，與下面的2條支管管徑相同，即使2條支路同時打開閥門，由于節(jié)流作用，水量也不會增加多少。水量的減少，引起煤泥水濃度上升了18.34 g/L，達到了102.8 g/L，沒有留有煤質(zhì)變化引起煤泥量增加的富?？臻g，造成分級旋流器分級效果下降。分析原因后，將上面引出的DN100支管路更換為DN150，問題得到了改善。改造后如圖5所示。

圖5 改造后煤泥水管道布置

3 結(jié) 語

近幾年我國設(shè)計組建的選煤廠新型廠房，突破了傳統(tǒng)廠房多層框架結(jié)構(gòu)的格局，主廠房工藝布置的發(fā)展從多層框架向單層大空間發(fā)展。在單層大空間廠房內(nèi)，設(shè)備可以采用獨立模塊式結(jié)構(gòu)支撐。設(shè)備大型化，作業(yè)環(huán)節(jié)單機化，全廠大系統(tǒng)化。這些選煤廠工藝布置的發(fā)展新方向，可以有效避免工藝管線交匯帶來的缺陷。

正通選煤廠的改造實例充分表明，管路結(jié)構(gòu)布置在選煤廠運行中的重要性。尤其對于老選煤廠的舊廠房多系統(tǒng)工藝改造，需注意系統(tǒng)內(nèi)上下設(shè)備管線一一對應(yīng)，多套系統(tǒng)之間不應(yīng)有過度交匯，同時管徑設(shè)計要充分考慮工藝流程變更的適應(yīng)性，防止給以后的系統(tǒng)運行帶來管理、維護維修的困難。