选煤厂工艺管道设计的探讨

叶慧峰

(中煤科工集团北京华宇工程有限公司，北京 100120)

选煤厂工艺管道设计的探讨

叶慧峰

(中煤科工集团北京华宇工程有限公司，北京 100120)

合理设计和布置生产管道是选煤厂运转顺畅、降低生产成本的关键环节。文章结合典型动力煤选煤厂工艺管道设计经验，介绍了选煤厂工艺管道管径、管材、阀门和管件的选取依据，阐述了管道布置的原则及过程，提出了三维设计是未来管道设计的发展方向，总结了动力煤选煤厂工艺管道设计安装过程的注意事项，为其他选煤厂管道设计提供了有益借鉴。

动力煤；选煤厂；工艺管道；设计；建议

十二五期间，我国煤炭建设主要集中在新疆、内蒙、山西、宁夏等西北地区，这些地区的选煤厂大多属于动力煤选煤厂[1]。随着采煤机械化程度大幅度提高以及煤层开采深度的增加，原煤煤质变差，可选性降低。针对难选煤、极难选煤，大多数动力煤选煤厂采用重介选煤[2]。重介选煤厂的悬浮液通常采用管道运输至立轮、浅槽、重介旋流器等分选设备中。为了确保选煤厂运转通畅，达到工艺洗选指标，满足洗水闭路循环的要求，降低运行、生产成本，关键在于合理地设计和布置生产管道。文章将对动力煤选煤厂工艺管道设计进行探讨。

1 典型动力煤选煤厂工艺管道

以内蒙古鄂尔多斯地区红庆梁煤矿选煤厂为例，该厂原煤设计处理能力为6.0 Mt/a，主要生产80～30 mm洗中块、30～8 mm洗混粒煤、<8 mm末煤三种产品。

选煤工艺为：150～8 mm粒级块煤采用浅槽重介分选，<8 mm粒级末煤不分选，其中8～0.25 mm粒级末煤离心脱水，<0.25 mm粒级细煤泥快开隔膜压滤机回收。该选煤厂洗选工艺主要包括三个环节：原煤分级、重介分选与煤泥水处理回收；工艺生产管道包括清水、循环水、煤泥水、重介、压滤、地漏、压风七大系统。

2 管道主要组成件选用原则

2.1 管径

工艺管道一般分为压力管道和自流管道，管径的选型主要考虑介质在管道内的流量和流速。

在设计时，清水管、循环水管、煤泥水管、重介管等管道管径可以按照《给水排水设计手册》相关公式或水力计算表选取和计算；压风管道管径可以通过压风管道计算公式计算。

2.2 管材

耐磨管、无缝钢管、焊接钢管是重介选煤厂常用的管道。采用磁铁矿粉作为介质，会严重磨损管路，选取管材时应充分考虑管道内介质属性、管道的耐磨使用寿命，以保证选煤工艺可靠和安全。目前应用较多的耐磨管有稀土合金管、增韧高铝陶瓷管、塑料合金管、聚氨酯钢橡复合管等。对于有压力的煤泥水系统管道以及清水/循环水管道、压风/地漏系统管道，常采用无缝钢管或者焊接钢管；对于一般自流的煤泥水管道，采用直缝卷焊钢管即能满足要求。

2.3 阀门

选煤厂常用的阀门有闸阀、截止阀、蝶阀、球阀、止回阀等。介质管道、煤泥水管道等通常选用闸阀；循环水管道和压风管道通常选用闸阀、蝶阀、截止阀、球阀、止回阀等。

阀门的控制方式有电控液动、电动、气动及手动四种方式，其中：电控液动阀门开启力矩大，可根据运行情况调整阀门开启度，通常用在浓介质和合格介质管道上；电动阀门因具有可调节、开启方便、体积小等特点而被广泛应用[4]；气动阀门因其动作响应快，价格便宜，经常应用在选煤厂管道设计中；手动阀门一般应用于工人容易操作的小直径管道上。

设计中应根据工艺要求、使用寿命、生产操作要求以及方便检修操作的原则来选取阀门。

2.4 管件

管件主要是指异径管、三通、弯头等。生产管道与管件之间通常采用焊接、法兰连接方式。焊接牢固耐久，接头强度高，严密性好，成本低，常应用于管道拆卸困难及不易磨损堵塞的部分。考虑到生产需要和检修方便，在易磨损的管道之处通常采用法兰连接，法兰盘的数量应考虑投资成本[5]。考虑到检修方便的要求，在自流管道起点处，不宜设置弯头，应设置带有法兰盘的斜三通。现场管道安装时，弯头通常采购标准件，异径管和三通可现场制作，管道和管件通过法兰和焊接连接。对于耐磨管道而言，通常是耐磨管道生产厂家按图纸要求加工，再到现场拼接组装管件。现场切割极易破坏耐磨材料，降低后续耐磨管道使用寿命，因此加工耐磨管件需较为精确。

3 管道布置

在管道布置方面，一般是根据质量工艺流程图流量计算出各管道系统管道直径，再根据各个系统中物料特性选取管道材质；结合设备流程图，在选煤专业安装关系图上明确各个系统管路走向及坡度；并需考虑到土建结构，包括门窗、主次梁、预留洞孔等大小和位置，提前与电气专业设计人员沟通，避免管道与电缆桥架相碰；同时也应注意管道与非标设备的连接，尽量做到美观大方、简洁实用。

3.1 布置原则

布置原则要满足以下几点要求：应满足工艺需要，确保工艺设备安装、操作、改造及维修要求；尽量靠近梁和柱布置，保持直线，减少弯头数量，注意设备检修空间要求；管道不宜布置在电缆桥架上方，不宜穿过配电室、集控室；布置应避开电缆预留洞孔。

3.2 平面布置

管道平面布置图主要标示各系统管道在各层平面的定位，并进行不同颜色的区分，标明直径大小。需注意同一层各系统管道标高，以保证各系统管道不相碰。

3.3 剖面布置

管道剖面图主要从侧面反映出管道的空间位置，应充分结合厂房土建结构，合理布置管道支架与吊架的固定位置，同时在满足工艺布置、煤流走向、土建结构的要求下，尽量缩短管道走向距离，减少弯头、保证管道坡度，满足阀门操作及管道安装检修空间的要求[6]。在各剖面管道布置完成后，应根据管道平面布置进行检查，做到互不影响。

3.4 材料汇总

分别对各个系统管道管材、法兰、弯头、三通、阀门进行统计汇总，由经济专业机构对管道投资进行施工图预算。

从管道布置过程可见，传统管道设计采用Autocad等二维软件绘制管道轴测图和平面图，呈现形式单一，无法直接反映选煤厂各设备、建筑物及相连管道的空间位置关系。由于选煤厂各系统管道众多、互相穿插，设计极易发生错误，很难及时发现管道之间的碰撞情况。同时还需要结合土建、机制、电气的施工资料图进行设计，设计周期较长。为了有效缩短设计周期，提高设计效率，避免后续管道施工时的返工，降低企业成本，三维管道设计将会是未来选煤厂管道设计的发展方向[7]。

4 管道设计的建议

(1)在空间允许的情况下，自流管道应选用较大的水力坡度，尤其是介质管道，尽量垂直布置，减少水平流动距离。

(2)渣浆泵与入料桶中间连接管下端应设计槽钢支架，缓解泵运行或停止瞬间产生的抖动。

(3)为了防止介质在管道内沉积，浓介质泵管道应保证有向加介桶或池的坡度。

(4)介质分选设备入料管道要充分预留密度计与压力传感器的安装空间。

(5)双层脱介筛上、下层均应设计两排喷水，设计独立手动闸门。两喷嘴间距保持200 mm，第一排喷嘴应距离稀介质与合格介质分隔位置300 mm，第二排喷嘴距离脱介筛出料端1 200 mm，以保证脱介效果[8-10]。

(6)地漏周围应适当加大土建抹面坡度，主管管径以150 mm为宜。

(7)工艺管道设计要保证人行通道，充分考虑设备检修空间。

(8)在工艺管道设计完成后，应综合检查电缆桥架、消防水管、暖管相对位置关系，避免各专业管道互相干涉交叉，给后续安装带来不便。

5 结语

管道是连接工艺设备的桥梁和纽带，管道设计是选煤厂设计的重要环节之一，选煤厂管道布置的合理与否，直接影响选煤厂工艺指标以及煤泥水闭路循环能否实现。选煤厂管道设计应充分综合选煤厂相关数据和指标要求，进行科学合理地设计，既要做到整体美观实用，又要确保长期稳定运行。

[1] 建瑞革.动力煤选煤厂的选煤工艺设计[J].煤炭工程，2012(S1)：59-61.

[2] 赵 伟，杨 丽，周 磊，等.降低重介分选系统介质消耗的实践与探讨[J].煤炭加工与综合利用，2012(1)：39-42.

[3] 煤炭工业部设计研究院.选煤厂设计手册[M].北京：煤炭工业出版社，1978.

[4] 梁少彤，程 安，孟 莹.选煤厂工艺管道设计的探讨[J].煤炭加工与综合利用，2015(7)：64-66，69.

[5] 郭 展，包永红，李毅红，等.选煤厂工艺管道的设计[J].选煤技术，2011(1)：68-70.

[6] 刘 辉.重介选煤厂生产管道的工艺设计[J].洁净煤技术，2013，19(2)：123-125.

[7] 黄 波，韦 彬，李志勇，等.基于SolidWorks的选煤厂管道设计[J].煤炭工程，2014，46(10)：91-93.

[8] 陈 均.准格尔地区动力煤选煤工艺设计经验[J].煤炭加工与综合利用， 2015(5)：59-60，63.

[9] 郭牛喜，陶能进，李明辉.我国特大型现代化选煤厂设计的实践与展望[J].煤炭工程，2012(S1):82-85.

[10] 郝耀伟.浅谈我国动力煤选煤厂现代化及特大型的发展趋势[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

叶慧峰(1978—)，男，内蒙古自治区满洲里市人，高级工程师，主要从事选煤厂工程设计。

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

叶慧峰. 选煤厂工艺管道设计的探讨[J]. 选煤技术，2016(4)：80-82.