水煤漿氣化磨煤廠房的布置

曲興韜(中國天辰工程有限公司，天津 300000)

水煤漿氣化磨煤廠房的布置

曲興韜(中國天辰工程有限公司，天津 300000)

本文介紹典型的水煤漿氣化技術中磨煤廠房的布置、布置方法和布置要點。

水煤漿氣化;磨煤廠房;跨度;高度

1 引言

典型的水煤漿氣化技術包括GE水煤漿加壓氣化、華理多噴嘴對置式水煤漿氣化等。煤漿制備裝置在水煤漿氣化技術中主要負責制備煤漿并給料，一般由磨煤廠房和給料廠房構成。其中制備煤漿的廠房通稱磨煤廠房。國內有些項目采用外購成品水煤漿的方式，則只設置給料廠房。

典型的磨煤廠房由貼臨的框架廠房和排架廠房構成。框架部分主要接收貯運系統的碎煤，經煤倉(煤儲斗)、煤稱量給料機輸送到磨煤機。根據煤質情況，碎煤輸送到磨煤機前，需要摻混石灰石的，需要配置石灰石輸送系統。碎煤輸送到磨煤機前的溜管部分，根據需要摻混濾液、新鮮水。國內有些項目根據需要同時摻混合成廢水或沉降槽黑水等。框架部分的底層可以布置添加劑系統、氮壓機等。

磨煤廠房的排架部分布置磨煤機組、磨煤機出料槽和磨煤機出料槽泵。磨煤機出料槽泵選用隔膜泵的情況較多，常見國外品牌有菲魯瓦、奇好等，國內品牌有沈冶機械等，近期國內項目，選用離心泵的情況逐漸增多。如果煤漿濃度達不到工藝要求需要配置提濃設施時，相關設備可布置在排架廠房內，布置不下時，可延伸布置到框架廠房內。

圖1 典型的兩套磨煤機組磨煤廠房布置圖

本文主要介紹水煤漿氣化配套的磨煤廠布置的方法和要點，不涉及粉煤氣化等類型的磨煤廠房。

2 磨煤廠房的跨度

2010年以前，水煤漿氣化技術的磨煤廠房的框架部分多為10m跨度單跨丙類封閉或半封閉式廠房，廠房整體高度在41米左右。汶川地震之后，新修訂的《建筑抗震設計規范》GB50011-2010對廠房布置有了更加嚴格的要求。磨煤廠房框架部分的布置方案因此發生變化。2016版的抗規延續了相關規定：

6．1．5 框架結構和框架—抗震墻結構中，框架和抗震墻均應雙向設置，柱中線與抗震墻中線、梁中線與柱中線之間偏心距大于柱寬的1/4時，應計入偏心的影響。

甲、乙類建筑以及高度大于24m的丙類建筑，不應采用單跨框架結構；高度不大于24m的丙類建筑不宜采用單跨框架結構。

8．1．5 一、二級的鋼結構房屋，宜設置偏心支撐、帶豎縫鋼筋混凝土抗震墻板、內藏鋼支撐鋼筋混凝土墻板、屈曲約束支撐等消能支撐或筒體。

采用框架結構時，甲、乙類建筑和高層的丙類建筑不應采用單跨框架，多層的丙類建筑不宜采用單跨框架。

磨煤廠房框架部分，也就是煤儲斗框架，介質為粉煤，生產類別為丙類。根據抗規的要求，框架部分可設計為兩跨多層廠房，通常情況下，根據煤儲斗的大小及配套設施的布置情況，可確定為7．5m+5m或6m+6m兩種情況。與排架廠房對應側跨度可按7．5m或6m。

磨煤廠房排架部分，介質為水煤漿，生產類別為丁類。根據《建筑設計防火規范》GB50016-2014表3．4．1注2的要求，框架廠房與排架廠房之間應設置防火墻。排架廠房抗風柱側根據磨煤機的能力、外形尺寸情況確定跨度，一般為7．5m+6m+6m+7．5m。

圖2 磨煤廠房輸煤皮帶交接

圖3 磨煤廠房轉運站交接

圖4 磨煤機層的高度關系

圖5 磨煤機與煤稱量給料機的高度關系

3 磨煤廠房的高度

影響磨煤廠房高度的因素比較多，不同項目，總圖布置不同、生產能力不同，廠房的布置方案也不同，需要根據實際情況調整布置方案。

3.1 輸煤皮帶層的高度

輸煤皮帶層的高度與煤貯運系統的整體布置方案有關，此層高度確定過程中，要結合總圖充分考慮貯運系統布置方案。一般煤的輸送在框架廠房有兩種交接方式：

(1)輸煤皮帶交接；(2)轉運站交接

當輸煤皮帶層與貯運系統無法直接銜接時，可以考慮在框架廠房頂部或貼臨外部設置轉運站。

3.2 磨煤機層的高度及排架廠房的高度

磨煤廠房排架部分，主要布置磨煤機。排架廠房內在磨煤機周圍設置一層樓面。此層樓面的高度與滾筒篩出口連接的磨煤機出料槽及磨煤機出料槽泵的安裝高度有關。滾筒篩與磨煤機直連。一般確定此層樓面高度的步驟如下：

(1)確定泵的形式，泵的基礎標高一般為200mm；(2)根據泵的資料進行配管研究，保證泵入口管道短而直；(3)保證磨煤機出料槽出口直連的下料閥閥桿有足夠的操作空間；(4)確定出料槽的基礎高度；(5)出料槽入口口徑一般大于滾筒篩出口口徑，滾筒篩出口管道需要插入出料槽一定空間。出料槽頂部一般設置攪拌器和人孔，上層樓面的高度要保證出料槽頂部有足夠的操作空間。

經過以上步驟，綜合考慮磨煤機的外形尺寸，可確定磨煤機中心標高和樓面高度。通常情況下，磨煤機中心高于樓面1．5m左右，這同時與磨煤機的能力，也就是筒體直徑有關。

磨煤機檢修用桁車的安裝高度，需要綜合考慮吊車噸位(吊鉤尺寸)、最大檢修件外形、吊裝空間凈空等因素，在此基礎上可確定排架廠房的高度。

3.3 煤稱量給料機的安裝高度

磨煤機入口與筒體中心線之間的角度一般為55°或60°。沿入口管方向設置彎頭和溜管與煤稱量給料機連接。磨煤機主軸承中心線與排架廠房軸線間距根據磨煤機外形情況確定，一般為3m～3．5m。根據以上信息可確定煤稱量給料機的安裝高度。封閉式煤稱量給料機的土建基礎一般高于樓面200mm。

3.4 煤倉(煤儲斗)高度的確定

在輸煤皮帶層高度、煤稱量給料機高度確定的前提下，可以確定煤倉(煤儲斗)的外形和高度。煤倉的容積通過工藝計算確定，需綜合考慮磨煤系統與氣化系統的配套情況。煤倉下錐段與煤稱量給料機之間設置雙曲線料斗。煤倉上部一般為混凝土結構，下部錐段為鋼結構。煤倉上部堆角一般為30°，下部錐段椎角一般不大于60°。

圖6 煤倉的高度關系

3.5 框架廠房的高度

框架廠房的高度，基于3．1～3．4所述內容，煤倉高度確定之后，框架廠房屋面高度的確定需要綜合如下因素：(1)輸煤皮帶及其附屬設備、檢修設施所需的空間高度；(2)輸煤皮帶層除塵系統、除塵器布置所需的空間高度；(3)配置石灰石系統的，綜合考慮石灰石儲斗上部除塵器的布置及空間高度要求。

當輸煤皮帶層除塵器處理能力很大，占用空間較大且與輸煤皮帶的布置沖突時，可將除塵器布置到框架頂部，采用此布置方案時，要考慮框架頂部屋面的承載需要、屋面保溫防水措施、安全欄桿的設置、優化防雷接地網的布置等。

圖7 除塵器布置在框架頂部的情況

3.6 磨煤廠房的高度

在排架廠房、框架廠房根據核心設備依序確定布置高度的前提下，繼續優化樓面設置，就可以確定磨煤廠房的高度，布置方案同時得以確定。

4 其它

(1)一般情況下，多臺磨煤機共用一臺加棒機，加棒機所在的區域一般為混凝土樓面。樓面集中堆棒時要考慮承載。可也考慮在吊裝孔地面區域設置集中的堆棒區。(2)磨煤機周圍的樓面，一般為花紋鋼板，當磨煤機臺數較多、廠房面積超規范(GB50016)要求時，也可考慮設置鋼格柵。鋼格柵的缺點是，當存在磨煤機或滾筒篩有煤漿泄露或檢修時有煤漿泄露的情況時，泄露煤漿會通過鋼格柵影響到下一層空間。(3)煤倉錐段、煤稱量給料機出口管、石灰石稱量給料機出口管，可根據需要，設置空氣炮或其它防止物料架橋堆積的措施。

5 結語

磨煤廠房是典型的框架廠房+排架排架廠房相結合的設計案例，且工藝介質既有粉料又有漿料，做好設備布置是完善管道布置的前提。磨煤廠房布置方案確定的過程中要充分考慮工藝需求和物料特性，做到有理有據，美觀實用。

圖8 典型磨煤廠房立面圖

[1]《建筑抗震設計規范》GB50011-2010(2016版)

[2]《建筑設計防火規范》GB50016-2014

[3]兗礦新型氣化爐及配套工程項目

[4]鄂爾多斯甲醇、二甲醚項目

[5]神華包頭煤制烯烴項目氣化裝置

[6]兗礦新疆醇氨聯產項目

[7]華鶴3052項目

[8]匯能煤制天然氣項目

[9]神華新疆煤基新材料項目等