選煤廠多套系統管路結構布置探討

曲學新

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

選煤廠工藝設備布置是一個廠的設計基礎，工藝決定設備布置，設備布置決定管線布置。對于多套系統的選煤廠，由于設計思路不同，管線布置呈現出多樣性，一般傾向于系統之間備用，即2套系統相互獨立但互為備用，一套系統出現故障，啟用另一套系統。管線布置表現為系統內垂直聯系，2套系統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備互為備用，一臺設備故障，馬上撤換為另一套系統的同類設備，管線成網狀結構。目前隨著設備的大型化，更傾向于單套系統運行，但是對于老舊選煤廠，目前仍維持2套甚至3套系統運行的局面，對于這類選煤廠，在技術改造時必須注意管線的結構設計，否則對生產運行會帶來意想不到的麻煩。選煤廠技術改造時必須充分考慮管路結構布置和管徑的影響因數。

將管路布置結構分為順序結構和網狀結構。管路順序結構布置是指各設備按照工藝流程的煤流順序連接，類似“穿糖葫蘆”，這種布置結構很常見，單系統選煤廠就是這樣布置的，結構簡單，生產、維修方便，即使在多套系統的選煤廠，各系統內部管路也應采用順序布置；管路網狀結構布置是指2套及2套以上的選煤系統互為備用，系統內部設備不僅順序布置，系統之間的相同設備又相互通過管路連接，類似“漁網”。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狀結構布置的利弊。

1 管路網狀結構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，設計2套重介淺槽分選系統處理塊煤，2套重介旋流器主洗系統處理末煤，1套重介旋流器再選系統處理末煤矸石，2套水力分級旋流器+TBS流化床分選系統處理粗煤泥。2套系統同時運行的總處理能力才能達到與礦井設計能力匹配，管路相互交錯連接，通過閥門控制切換流向。

設計的初衷似乎是為了達到單臺設備互為備用的目的，由于2套系統的設備型號、處理能力完全相同，一旦某臺設備出現故障，可以快速切換改為單系統運行。但在實際運行過程中，2套系統必須同時運行，由于閥門舌板磨損造成內漏很難發現，管路內的介質或煤泥水流量也沒有計量控制，造成2套系統的流量分配不勻。這樣的設計造成管路復雜，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。系統布置見圖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，要想達到預期效果必須在閥門后的管路上安裝流量計，根據檢測流量的大小來調節閥門開度實現自動控制，全廠的閥門、流量計還要通過控制軟件來實現水平衡自動調節。控制系統復雜，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水平衡

系統比較靈活的選煤廠，要特別注意管線布置和管徑設計，防止滿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)按設計參數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煤泥產率為11.5%。

干基煤泥理論產率為11.5%×85%=9.78%，式中：85%為篩分效率。

(2)按設計參數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為濃縮池循環水量，103.18 m3/h為進煤泥桶前產品帶走的水量，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，然后經煤泥離心機脫水后進入煤倉。而煤泥桶補水管路設計如圖4所示。

圖4 煤泥桶補水管路設計布置

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，沒有留有煤質變化引起煤泥量增加的富裕空間，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 語

近幾年我國設計組建的選煤廠新型廠房，突破了傳統廠房多層框架結構的格局，主廠房工藝布置的發展從多層框架向單層大空間發展。在單層大空間廠房內，設備可以采用獨立模塊式結構支撐。設備大型化，作業環節單機化，全廠大系統化。這些選煤廠工藝布置的發展新方向，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，管路結構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工藝改造，需注意系統內上下設備管線一一對應，多套系統之間不應有過度交匯，同時管徑設計要充分考慮工藝流程變更的適應性，防止給以后的系統運行帶來管理、維護維修的困難。