論選煤廠濃縮車間給水排水設(shè)計(jì)

劉權(quán)（煤炭工業(yè)太原設(shè)計(jì)研究院，山西　太原　030001）

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論選煤廠濃縮車間給水排水設(shè)計(jì)

劉權(quán)
（煤炭工業(yè)太原設(shè)計(jì)研究院，山西太原030001）

摘要：闡述了選煤廠濃縮車間的組成、作用及定位方式，對(duì)濃縮池中濃縮機(jī)的選型與設(shè)置進(jìn)行了研究，探討了提高濃縮池煤泥水濃縮沉淀效果的方法，并從循環(huán)水池、加藥設(shè)備、管道等方面，對(duì)濃縮車間泵房的設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行了分析，有助于水洗選煤廠濃縮車間給水排水的合理設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：選煤廠，濃縮車間，泵房，循環(huán)水池

0　引言

近些年受國(guó)家鼓勵(lì)政策影響，風(fēng)能、水能、太陽(yáng)能等清潔能源，以及頁(yè)巖氣、煤層氣、可燃冰等替代能源開(kāi)發(fā)利用水平的提高，減少了煤炭在能源消耗中的比重。原煤全入選成為煤炭行業(yè)發(fā)展的必然選擇，選煤工藝主要包括跳汰、重介等水洗工藝。選煤廠濃縮車間是選煤工藝中煤泥水的重要處理車間，也是確保選煤全廠煤泥水不外排的關(guān)鍵車間。因此，在水洗選煤廠給水排水設(shè)計(jì)中，濃縮車間是非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，本文就水洗選煤廠濃縮車間設(shè)計(jì)中的一些問(wèn)題展開(kāi)探討。

1　濃縮車間的組成

選煤廠濃縮車間主要包括工作濃縮機(jī)（池）、事故濃縮機(jī)（池）及泵房等；泵房主要包括循環(huán)水池、生產(chǎn)水池及泵房車間等。濃縮車間的布置形式根據(jù)具體項(xiàng)目的實(shí)際地形來(lái)定，大致可分為：左右式濃縮池（互為備用）和泵房、上下式濃縮池和泵房、獨(dú)立上下式濃縮池等；其中獨(dú)立上下式濃縮池緊鄰選煤廠主廠房，以便將工藝水泵布置在主廠房?jī)?nèi)。

我國(guó)產(chǎn)煤地區(qū)多集中在北方寒冷地區(qū)，在個(gè)別極寒地區(qū)，濃縮車間濃縮池冬季易結(jié)冰，不僅影響煤泥沉淀，而且影響濃縮機(jī)正常運(yùn)行，因此在極寒地區(qū)濃縮車間的濃縮池加蓋布置于室內(nèi)，確保濃縮機(jī)正常工作運(yùn)行。

2　濃縮車間的作用

選煤廠設(shè)計(jì)采用洗水閉路循環(huán)，煤泥廠內(nèi)回收的工藝流程。選煤廠生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的煤泥水，全部進(jìn)入濃縮車間一臺(tái)煤泥濃縮機(jī)分段投加絮凝劑進(jìn)行澄清濃縮處理，濃縮機(jī)溢流作為循環(huán)水重復(fù)使用，濃縮機(jī)底流至壓濾機(jī)回收煤泥，濾液水返回煤泥濃縮機(jī)。絮凝劑添加設(shè)備配置監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)煤泥沉降速度和澄清水濁度的監(jiān)測(cè)，并反饋信號(hào)，自動(dòng)控制藥劑的投加量，保證煤泥水系統(tǒng)的沉降效果，得到合格的澄清水。

全廠各構(gòu)、建筑物內(nèi)的跑、冒、滴、漏、地板沖洗水及設(shè)備放水等，經(jīng)收集后均進(jìn)入煤泥濃縮機(jī)處理，另外還設(shè)有一座同直徑事故濃縮池，當(dāng)工作濃縮機(jī)發(fā)生故障時(shí)，可容納其內(nèi)全部煤泥水，這樣可以保證在任何情況下煤泥水循環(huán)使用、不外排。

3　濃縮機(jī)的選型

左右式每座濃縮池設(shè)置相應(yīng)直徑濃縮機(jī)，上下式濃縮池在上層池設(shè)置相應(yīng)直徑濃縮機(jī)。選煤廠濃縮車間濃縮機(jī)直徑，按表面負(fù)荷計(jì)算時(shí)公式如下：

D =（4Q/πp）1/2。

其中，D為濃縮機(jī)直徑，m；Q為進(jìn)入濃縮機(jī)煤泥水量，m3/h；p為濃縮機(jī)處理能力，m3/m2·h。

濃縮機(jī)處理能力參見(jiàn)GB 50359—2005煤炭洗選工程設(shè)計(jì)規(guī)范中第7.2條；項(xiàng)目設(shè)計(jì)選值時(shí)，p值宜偏小。濃縮機(jī)的選型還應(yīng)結(jié)合煤質(zhì)特性如泥化程度、疏水特性、沉淀速度等因素，在允許的情況下，濃縮機(jī)直徑最好放大一級(jí)。

4　濃縮車間的定位

濃縮車間濃縮機(jī)入料（煤泥水）主要來(lái)自選煤廠主廠房，其次來(lái)自各輔助車間及洗后煤煤倉(cāng)。濃縮車間的入料來(lái)源決定其盡量靠近選煤廠主廠房布置，盡可能減少直線距離。

選煤廠主廠房濃縮車間濃縮機(jī)煤泥水出料管道標(biāo)高、濃縮機(jī)入料管接口處標(biāo)高等決定濃縮車間多采用半地下布置，濃縮車間與主廠房之間的工藝管道通過(guò)室外支架或地溝相連接。當(dāng)采用室外支架時(shí)，支架凈空高度距地面不小于4 m，便于車輛通行；支架間距滿足最小直徑管道支吊架的最大允許間距；支架帶有操作平臺(tái)時(shí)，支架四周設(shè)護(hù)欄確保操作人員安全。當(dāng)采用地溝時(shí)，一般選用半通行地溝，造價(jià)適中且方便維護(hù)檢修；地溝蓋板保證廠區(qū)內(nèi)最大荷載車輛正常通行。

5　濃縮池煤泥水的沉淀

影響濃縮池煤泥水沉淀的因素比較復(fù)雜，其中包括水溫、水中雜質(zhì)性質(zhì)、濃度及水利條件等。為提高濃縮池煤泥水濃縮沉淀效果，常用的方法是投加絮凝劑或同時(shí)投加絮凝劑和凝聚劑（無(wú)機(jī)電解質(zhì)等）。

絮凝劑是有一定線性長(zhǎng)度的高分子聚合物，選煤廠大都選用聚丙烯酰胺，呈粉末狀，使用時(shí)必須先溶解。溶解順序是先在攪拌桶中加水，然后再加絮凝劑同時(shí)開(kāi)始攪拌，攪拌時(shí)葉輪的轉(zhuǎn)速小于400 r/min，時(shí)間為1 h～1.5 h。若轉(zhuǎn)速過(guò)高，時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，容易使絮凝劑分子鏈斷裂，降低絮凝劑使用效果。配置的濃度一般為0.1%～0.15%，絮凝劑的用量一定不能過(guò)大，否則不僅增加成本，而且絮凝效果也不一定好。

絮凝劑用于煤泥水處理時(shí)，其用量最好控制在0.1%～1%（按體積計(jì)）以內(nèi)。絮凝劑現(xiàn)用現(xiàn)配，不宜長(zhǎng)時(shí)間存放。絮凝劑添加一般采用多點(diǎn)加入法，實(shí)踐證明，把絮凝劑加到濃縮機(jī)的入料溜槽或管道中，絮凝效果較好。

凝聚劑（無(wú)機(jī)電解質(zhì)等）水解是吸熱反應(yīng)，冬季運(yùn)行時(shí)低溫煤泥水凝聚劑水解緩慢，低溫煤泥水的粘度大，煤泥顆粒布朗運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度減弱，碰撞機(jī)會(huì)少，不利于煤泥脫穩(wěn)凝聚，因而濃縮車間冬季運(yùn)行一般不添加凝聚劑。

6　泵房

1）循環(huán)水池。

濃縮機(jī)（池）溢流自流進(jìn)入循環(huán)水池，其容積按循環(huán)水泵10 min～15 min流量設(shè)計(jì)，在地形允許的情況下適當(dāng)加大循環(huán)水池容積。循環(huán)水池正常工作時(shí)保證半池作業(yè)，以確保主廠房停車檢修時(shí)，能夠容納主廠房?jī)?nèi)所有桶內(nèi)的泄空煤泥水；同時(shí)也可避免錯(cuò)誤操作造成的循環(huán)水溢流污染環(huán)境。

循環(huán)水池一般情況下為無(wú)頂蓋水池，當(dāng)水池上沿距地面低于1.5 m時(shí)，池子周邊加設(shè)欄桿確保安全。所有以循環(huán)水為水源的水泵均設(shè)吸水罩，并在吸水罩上敷設(shè)5 mm網(wǎng)格的鐵絲網(wǎng)，這樣可避免大塊雜質(zhì)進(jìn)入泵體，影響水泵正常運(yùn)行，現(xiàn)場(chǎng)管理多選用輕質(zhì)蓋板遮蓋循環(huán)水池，避免二次污染。

2）生產(chǎn)水池。

生產(chǎn)水池是全廠選煤耗水的補(bǔ)水水源，根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)其容積按0.25 d～1 d的補(bǔ)充水量設(shè)計(jì)，生產(chǎn)用水水質(zhì)滿足GB 50810—2012煤炭工業(yè)給水排水設(shè)計(jì)規(guī)范選煤用水水質(zhì)要求。生產(chǎn)水池加設(shè)池頂蓋以確保水質(zhì)免受污染，池頂大多與循環(huán)水池池頂同高。

3）泵房車間。

a.水泵。濃縮車間泵房中的循環(huán)水泵、底流泵等選用可輸送含固體顆粒、磨蝕性漿體的渣漿泵。泵的軸封形式多采用副葉輪動(dòng)力密封加填料密封，也可采用全機(jī)械密封。副葉輪動(dòng)力密封加填料密封優(yōu)點(diǎn)是可靠實(shí)用、成本低，缺點(diǎn)是泵在工作時(shí)需添加軸封及冷卻用水，其用水量從選煤全廠總補(bǔ)水量中扣除，從而滿足選煤洗水閉路循環(huán)、不外排的要求。全機(jī)械密封優(yōu)點(diǎn)是無(wú)需添加軸封及冷卻用水，缺點(diǎn)是成本高，且密封件易破碎。

在選煤廠設(shè)計(jì)中，煤泥水系統(tǒng)的不均衡系數(shù)為額定小時(shí)能力基礎(chǔ)上取值1.25。水泵在選型時(shí)，其流量盡可能同水泵有效工況曲線內(nèi)的高流量段相重疊，這樣可以避免水泵電機(jī)偏大，從而降低全廠能耗。

b.自動(dòng)加藥設(shè)備。自動(dòng)加藥系統(tǒng)是將干粉狀絮凝劑或液體凝聚劑的藥劑自動(dòng)制備、投加并監(jiān)測(cè)濃縮池煤泥沉降情況，自動(dòng)調(diào)節(jié)藥量的一個(gè)全自動(dòng)藥劑控制投加系統(tǒng)，也即藥劑制備系統(tǒng)、藥劑投加系統(tǒng)和煤泥監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)。監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)是獨(dú)立于藥劑制備及投加的一個(gè)部分，安裝在濃縮機(jī)上，監(jiān)測(cè)濃縮池煤泥沉降速度和溢流水的濁度（透光度），并及時(shí)反饋信號(hào)，分別控制絮凝劑或凝聚劑的投加量，從而保證煤泥合理的沉降速度，又可得到合格的溢流澄清水。

藥劑制備目前通用的是通過(guò)漩渦氣泵將藥劑自動(dòng)吸入料斗，因而在施工設(shè)計(jì)中除考慮設(shè)備自身合理布置空間外，還應(yīng)考慮藥劑存放的空間，一般存放于泵房?jī)?nèi)，便于及時(shí)加藥。藥劑加藥頻率及藥量由濃縮池溢流水出流水質(zhì)決定。

c.管道。泵房?jī)?nèi)管道布置遵循簡(jiǎn)單、實(shí)用的原則，所有管道綜合考慮統(tǒng)一布置，盡量避免管道穿越設(shè)備正上方或隔斷起吊設(shè)備，影響設(shè)備后期的檢修更換。管道同設(shè)備連接處、重要管件（三通、彎頭）及經(jīng)常檢修直管段等采用快速接頭或法蘭連接，方便拆卸更換。

對(duì)濃縮機(jī)底流泵的吸口管段確保其7%左右的最小設(shè)計(jì)管道坡度，避免底流泵長(zhǎng)時(shí)間檢修或停產(chǎn)時(shí)，管道內(nèi)煤泥淤積沉淀影響后續(xù)運(yùn)行。為防止發(fā)生該管段堵塞，設(shè)計(jì)時(shí)考慮增設(shè)循環(huán)沖洗管道（接自循環(huán)水泵出水管道）對(duì)其定期沖洗，沖洗管道設(shè)止回閥確保濃縮池底流不進(jìn)入循環(huán)水系統(tǒng)。

d.起吊設(shè)備。泵房?jī)?nèi)起吊設(shè)備一般為電動(dòng)或手動(dòng)葫蘆，最大起吊荷載由泵房?jī)?nèi)最大單體設(shè)備或設(shè)備配件重量決定。起吊梁設(shè)置在泵房?jī)?nèi)多數(shù)水泵的正上方，對(duì)于個(gè)別起吊設(shè)備不能到達(dá)的水泵設(shè)備處，在其樓板正上方處預(yù)埋起吊吊點(diǎn)，方便水泵后期檢修更換。

總之，濃縮車間是選煤廠所有煤泥水的最后處理環(huán)節(jié)，實(shí)際施工設(shè)計(jì)中在滿足現(xiàn)有規(guī)范的情況下，以不外排任何煤泥水為前提，合理靈活設(shè)計(jì)濃縮車間。同時(shí)嚴(yán)格管理煤泥水系統(tǒng)、加強(qiáng)對(duì)職工的教育、嚴(yán)控生產(chǎn)用水量，從而實(shí)現(xiàn)選煤廠洗水閉路循環(huán)無(wú)外排。

Discussion on water supply and drainage design of coal preparation plant enrichment workshop

Liu Quan
（Coal Industry Taiyuan Design Research Institute，Taiyuan 030001，China）

Abstract：This paper elaborated the composition，function and localization way of coal preparation plant enrichment workshop，researched the type selection and setting of thickener in thickening tank，discussed the method improvement of enrichment sedimentation effect of thickening tank slime water，and from the circular pool，dosing equipment，pipeline and other aspects，analyzed the design key points of enrichment workshop pump house，helpful to the reasonable design of water supply and drainage design of coal preparation plant enrichment workshop.

Key words：coal preparation plant，enrichment workshop，pump room，circular pool

中圖分類號(hào)：TU991

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-6825（2016）06-0119-02

收稿日期：2015-12-17

作者簡(jiǎn)介：劉權(quán)（1979-），男，工程師