選煤廠工藝管道設計的探討

葉慧峰

(中煤科工集團北京華宇工程有限公司，北京 100120)

選煤廠工藝管道設計的探討

葉慧峰

(中煤科工集團北京華宇工程有限公司，北京 100120)

合理設計和布置生產管道是選煤廠運轉順暢、降低生產成本的關鍵環節。文章結合典型動力煤選煤廠工藝管道設計經驗，介紹了選煤廠工藝管道管徑、管材、閥門和管件的選取依據，闡述了管道布置的原則及過程，提出了三維設計是未來管道設計的發展方向，總結了動力煤選煤廠工藝管道設計安裝過程的注意事項，為其他選煤廠管道設計提供了有益借鑒。

動力煤；選煤廠；工藝管道；設計；建議

十二五期間，我國煤炭建設主要集中在新疆、內蒙、山西、寧夏等西北地區，這些地區的選煤廠大多屬于動力煤選煤廠[1]。隨著采煤機械化程度大幅度提高以及煤層開采深度的增加，原煤煤質變差，可選性降低。針對難選煤、極難選煤，大多數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輸至立輪、淺槽、重介旋流器等分選設備中。為了確保選煤廠運轉通暢，達到工藝洗選指標，滿足洗水閉路循環的要求，降低運行、生產成本，關鍵在于合理地設計和布置生產管道。文章將對動力煤選煤廠工藝管道設計進行探討。

1 典型動力煤選煤廠工藝管道

以內蒙古鄂爾多斯地區紅慶梁煤礦選煤廠為例，該廠原煤設計處理能力為6.0 Mt/a，主要生產80～30 mm洗中塊、30～8 mm洗混粒煤、<8 mm末煤三種產品。

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粒級細煤泥快開隔膜壓濾機回收。該選煤廠洗選工藝主要包括三個環節：原煤分級、重介分選與煤泥水處理回收；工藝生產管道包括清水、循環水、煤泥水、重介、壓濾、地漏、壓風七大系統。

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在管道內的流量和流速。

在設計時，清水管、循環水管、煤泥水管、重介管等管道管徑可以按照《給水排水設計手冊》相關公式或水力計算表選取和計算；壓風管道管徑可以通過壓風管道計算公式計算。

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，會嚴重磨損管路，選取管材時應充分考慮管道內介質屬性、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、聚氨酯鋼橡復合管等。對于有壓力的煤泥水系統管道以及清水/循環水管道、壓風/地漏系統管道，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。介質管道、煤泥水管道等通常選用閘閥；循環水管道和壓風管道通常選用閘閥、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，可根據運行情況調整閥門開啟度，通常用在濃介質和合格介質管道上；電動閥門因具有可調節、開啟方便、體積小等特點而被廣泛應用[4]；氣動閥門因其動作響應快，價格便宜，經常應用在選煤廠管道設計中；手動閥門一般應用于工人容易操作的小直徑管道上。

設計中應根據工藝要求、使用壽命、生產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，接頭強度高，嚴密性好，成本低，常應用于管道拆卸困難及不易磨損堵塞的部分。考慮到生產需要和檢修方便，在易磨損的管道之處通常采用法蘭連接，法蘭盤的數量應考慮投資成本[5]。考慮到檢修方便的要求，在自流管道起點處，不宜設置彎頭，應設置帶有法蘭盤的斜三通。現場管道安裝時，彎頭通常采購標準件，異徑管和三通可現場制作，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廠家按圖紙要求加工，再到現場拼接組裝管件。現場切割極易破壞耐磨材料，降低后續耐磨管道使用壽命，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，一般是根據質量工藝流程圖流量計算出各管道系統管道直徑，再根據各個系統中物料特性選取管道材質；結合設備流程圖，在選煤專業安裝關系圖上明確各個系統管路走向及坡度；并需考慮到土建結構，包括門窗、主次梁、預留洞孔等大小和位置，提前與電氣專業設計人員溝通，避免管道與電纜橋架相碰；同時也應注意管道與非標設備的連接，盡量做到美觀大方、簡潔實用。

3.1 布置原則

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

3.2 平面布置

管道平面布置圖主要標示各系統管道在各層平面的定位，并進行不同顏色的區分，標明直徑大小。需注意同一層各系統管道標高，以保證各系統管道不相碰。

3.3 剖面布置

管道剖面圖主要從側面反映出管道的空間位置，應充分結合廠房土建結構，合理布置管道支架與吊架的固定位置，同時在滿足工藝布置、煤流走向、土建結構的要求下，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，應根據管道平面布置進行檢查，做到互不影響。

3.4 材料匯總

分別對各個系統管道管材、法蘭、彎頭、三通、閥門進行統計匯總，由經濟專業機構對管道投資進行施工圖預算。

從管道布置過程可見，傳統管道設計采用Autocad等二維軟件繪制管道軸測圖和平面圖，呈現形式單一，無法直接反映選煤廠各設備、建筑物及相連管道的空間位置關系。由于選煤廠各系統管道眾多、互相穿插，設計極易發生錯誤，很難及時發現管道之間的碰撞情況。同時還需要結合土建、機制、電氣的施工資料圖進行設計，設計周期較長。為了有效縮短設計周期，提高設計效率，避免后續管道施工時的返工，降低企業成本，三維管道設計將會是未來選煤廠管道設計的發展方向[7]。

4 管道設計的建議

(1)在空間允許的情況下，自流管道應選用較大的水力坡度，尤其是介質管道，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設計槽鋼支架，緩解泵運行或停止瞬間產生的抖動。

(3)為了防止介質在管道內沉積，濃介質泵管道應保證有向加介桶或池的坡度。

(4)介質分選設備入料管道要充分預留密度計與壓力傳感器的安裝空間。

(5)雙層脫介篩上、下層均應設計兩排噴水，設計獨立手動閘門。兩噴嘴間距保持200 mm，第一排噴嘴應距離稀介質與合格介質分隔位置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)地漏周圍應適當加大土建抹面坡度，主管管徑以150 mm為宜。

(7)工藝管道設計要保證人行通道，充分考慮設備檢修空間。

(8)在工藝管道設計完成后，應綜合檢查電纜橋架、消防水管、暖管相對位置關系，避免各專業管道互相干涉交叉，給后續安裝帶來不便。

5 結語

管道是連接工藝設備的橋梁和紐帶，管道設計是選煤廠設計的重要環節之一，選煤廠管道布置的合理與否，直接影響選煤廠工藝指標以及煤泥水閉路循環能否實現。選煤廠管道設計應充分綜合選煤廠相關數據和指標要求，進行科學合理地設計，既要做到整體美觀實用，又要確保長期穩定運行。

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

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

[3] 煤炭工業部設計研究院.選煤廠設計手冊[M].北京：煤炭工業出版社，1978.

[4] 梁少彤，程 安，孟 瑩.選煤廠工藝管道設計的探討[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計[J].選煤技術，2011(1)：68-70.

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

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

[8] 陳 均.準格爾地區動力煤選煤工藝設計經驗[J].煤炭加工與綜合利用， 2015(5)：59-60，63.

[9] 郭牛喜，陶能進，李明輝.我國特大型現代化選煤廠設計的實踐與展望[J].煤炭工程，2012(S1):82-85.

[10] 郝耀偉.淺談我國動力煤選煤廠現代化及特大型的發展趨勢[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，內蒙古自治區滿洲里市人，高級工程師，主要從事選煤廠工程設計。

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

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