论选煤厂浓缩车间给水排水设计

刘权（煤炭工业太原设计研究院，山西　太原　030001）



论选煤厂浓缩车间给水排水设计

刘权
（煤炭工业太原设计研究院，山西太原030001）

摘要：阐述了选煤厂浓缩车间的组成、作用及定位方式，对浓缩池中浓缩机的选型与设置进行了研究，探讨了提高浓缩池煤泥水浓缩沉淀效果的方法，并从循环水池、加药设备、管道等方面，对浓缩车间泵房的设计要点进行了分析，有助于水洗选煤厂浓缩车间给水排水的合理设计。

关键词：选煤厂，浓缩车间，泵房，循环水池

0　引言

近些年受国家鼓励政策影响，风能、水能、太阳能等清洁能源，以及页岩气、煤层气、可燃冰等替代能源开发利用水平的提高，减少了煤炭在能源消耗中的比重。原煤全入选成为煤炭行业发展的必然选择，选煤工艺主要包括跳汰、重介等水洗工艺。选煤厂浓缩车间是选煤工艺中煤泥水的重要处理车间，也是确保选煤全厂煤泥水不外排的关键车间。因此，在水洗选煤厂给水排水设计中，浓缩车间是非常重要的一个环节，本文就水洗选煤厂浓缩车间设计中的一些问题展开探讨。

1　浓缩车间的组成

选煤厂浓缩车间主要包括工作浓缩机（池）、事故浓缩机（池）及泵房等；泵房主要包括循环水池、生产水池及泵房车间等。浓缩车间的布置形式根据具体项目的实际地形来定，大致可分为：左右式浓缩池（互为备用）和泵房、上下式浓缩池和泵房、独立上下式浓缩池等；其中独立上下式浓缩池紧邻选煤厂主厂房，以便将工艺水泵布置在主厂房内。

我国产煤地区多集中在北方寒冷地区，在个别极寒地区，浓缩车间浓缩池冬季易结冰，不仅影响煤泥沉淀，而且影响浓缩机正常运行，因此在极寒地区浓缩车间的浓缩池加盖布置于室内，确保浓缩机正常工作运行。

2　浓缩车间的作用

选煤厂设计采用洗水闭路循环，煤泥厂内回收的工艺流程。选煤厂生产过程中产生的煤泥水，全部进入浓缩车间一台煤泥浓缩机分段投加絮凝剂进行澄清浓缩处理，浓缩机溢流作为循环水重复使用，浓缩机底流至压滤机回收煤泥，滤液水返回煤泥浓缩机。絮凝剂添加设备配置监测控制系统，实现对煤泥沉降速度和澄清水浊度的监测，并反馈信号，自动控制药剂的投加量，保证煤泥水系统的沉降效果，得到合格的澄清水。

全厂各构、建筑物内的跑、冒、滴、漏、地板冲洗水及设备放水等，经收集后均进入煤泥浓缩机处理，另外还设有一座同直径事故浓缩池，当工作浓缩机发生故障时，可容纳其内全部煤泥水，这样可以保证在任何情况下煤泥水循环使用、不外排。

3　浓缩机的选型

左右式每座浓缩池设置相应直径浓缩机，上下式浓缩池在上层池设置相应直径浓缩机。选煤厂浓缩车间浓缩机直径，按表面负荷计算时公式如下：

D =（4Q/πp）1/2。

其中，D为浓缩机直径，m；Q为进入浓缩机煤泥水量，m3/h；p为浓缩机处理能力，m3/m2·h。

浓缩机处理能力参见GB 50359—2005煤炭洗选工程设计规范中第7.2条；项目设计选值时，p值宜偏小。浓缩机的选型还应结合煤质特性如泥化程度、疏水特性、沉淀速度等因素，在允许的情况下，浓缩机直径最好放大一级。

4　浓缩车间的定位

浓缩车间浓缩机入料（煤泥水）主要来自选煤厂主厂房，其次来自各辅助车间及洗后煤煤仓。浓缩车间的入料来源决定其尽量靠近选煤厂主厂房布置，尽可能减少直线距离。

选煤厂主厂房浓缩车间浓缩机煤泥水出料管道标高、浓缩机入料管接口处标高等决定浓缩车间多采用半地下布置，浓缩车间与主厂房之间的工艺管道通过室外支架或地沟相连接。当采用室外支架时，支架净空高度距地面不小于4 m，便于车辆通行；支架间距满足最小直径管道支吊架的最大允许间距；支架带有操作平台时，支架四周设护栏确保操作人员安全。当采用地沟时，一般选用半通行地沟，造价适中且方便维护检修；地沟盖板保证厂区内最大荷载车辆正常通行。

5　浓缩池煤泥水的沉淀

影响浓缩池煤泥水沉淀的因素比较复杂，其中包括水温、水中杂质性质、浓度及水利条件等。为提高浓缩池煤泥水浓缩沉淀效果，常用的方法是投加絮凝剂或同时投加絮凝剂和凝聚剂（无机电解质等）。

絮凝剂是有一定线性长度的高分子聚合物，选煤厂大都选用聚丙烯酰胺，呈粉末状，使用时必须先溶解。溶解顺序是先在搅拌桶中加水，然后再加絮凝剂同时开始搅拌，搅拌时叶轮的转速小于400 r/min，时间为1 h～1.5 h。若转速过高，时间过长，容易使絮凝剂分子链断裂，降低絮凝剂使用效果。配置的浓度一般为0.1%～0.15%，絮凝剂的用量一定不能过大，否则不仅增加成本，而且絮凝效果也不一定好。

絮凝剂用于煤泥水处理时，其用量最好控制在0.1%～1%（按体积计）以内。絮凝剂现用现配，不宜长时间存放。絮凝剂添加一般采用多点加入法，实践证明，把絮凝剂加到浓缩机的入料溜槽或管道中，絮凝效果较好。

凝聚剂（无机电解质等）水解是吸热反应，冬季运行时低温煤泥水凝聚剂水解缓慢，低温煤泥水的粘度大，煤泥颗粒布朗运动强度减弱，碰撞机会少，不利于煤泥脱稳凝聚，因而浓缩车间冬季运行一般不添加凝聚剂。

6　泵房

1）循环水池。

浓缩机（池）溢流自流进入循环水池，其容积按循环水泵10 min～15 min流量设计，在地形允许的情况下适当加大循环水池容积。循环水池正常工作时保证半池作业，以确保主厂房停车检修时，能够容纳主厂房内所有桶内的泄空煤泥水；同时也可避免错误操作造成的循环水溢流污染环境。

循环水池一般情况下为无顶盖水池，当水池上沿距地面低于1.5 m时，池子周边加设栏杆确保安全。所有以循环水为水源的水泵均设吸水罩，并在吸水罩上敷设5 mm网格的铁丝网，这样可避免大块杂质进入泵体，影响水泵正常运行，现场管理多选用轻质盖板遮盖循环水池，避免二次污染。

2）生产水池。

生产水池是全厂选煤耗水的补水水源，根据运行经验其容积按0.25 d～1 d的补充水量设计，生产用水水质满足GB 50810—2012煤炭工业给水排水设计规范选煤用水水质要求。生产水池加设池顶盖以确保水质免受污染，池顶大多与循环水池池顶同高。

3）泵房车间。

a.水泵。浓缩车间泵房中的循环水泵、底流泵等选用可输送含固体颗粒、磨蚀性浆体的渣浆泵。泵的轴封形式多采用副叶轮动力密封加填料密封，也可采用全机械密封。副叶轮动力密封加填料密封优点是可靠实用、成本低，缺点是泵在工作时需添加轴封及冷却用水，其用水量从选煤全厂总补水量中扣除，从而满足选煤洗水闭路循环、不外排的要求。全机械密封优点是无需添加轴封及冷却用水，缺点是成本高，且密封件易破碎。

在选煤厂设计中，煤泥水系统的不均衡系数为额定小时能力基础上取值1.25。水泵在选型时，其流量尽可能同水泵有效工况曲线内的高流量段相重叠，这样可以避免水泵电机偏大，从而降低全厂能耗。

b.自动加药设备。自动加药系统是将干粉状絮凝剂或液体凝聚剂的药剂自动制备、投加并监测浓缩池煤泥沉降情况，自动调节药量的一个全自动药剂控制投加系统，也即药剂制备系统、药剂投加系统和煤泥监测控制系统。监测控制系统是独立于药剂制备及投加的一个部分，安装在浓缩机上，监测浓缩池煤泥沉降速度和溢流水的浊度（透光度），并及时反馈信号，分别控制絮凝剂或凝聚剂的投加量，从而保证煤泥合理的沉降速度，又可得到合格的溢流澄清水。

药剂制备目前通用的是通过漩涡气泵将药剂自动吸入料斗，因而在施工设计中除考虑设备自身合理布置空间外，还应考虑药剂存放的空间，一般存放于泵房内，便于及时加药。药剂加药频率及药量由浓缩池溢流水出流水质决定。

c.管道。泵房内管道布置遵循简单、实用的原则，所有管道综合考虑统一布置，尽量避免管道穿越设备正上方或隔断起吊设备，影响设备后期的检修更换。管道同设备连接处、重要管件（三通、弯头）及经常检修直管段等采用快速接头或法兰连接，方便拆卸更换。

对浓缩机底流泵的吸口管段确保其7%左右的最小设计管道坡度，避免底流泵长时间检修或停产时，管道内煤泥淤积沉淀影响后续运行。为防止发生该管段堵塞，设计时考虑增设循环冲洗管道（接自循环水泵出水管道）对其定期冲洗，冲洗管道设止回阀确保浓缩池底流不进入循环水系统。

d.起吊设备。泵房内起吊设备一般为电动或手动葫芦，最大起吊荷载由泵房内最大单体设备或设备配件重量决定。起吊梁设置在泵房内多数水泵的正上方，对于个别起吊设备不能到达的水泵设备处，在其楼板正上方处预埋起吊吊点，方便水泵后期检修更换。

总之，浓缩车间是选煤厂所有煤泥水的最后处理环节，实际施工设计中在满足现有规范的情况下，以不外排任何煤泥水为前提，合理灵活设计浓缩车间。同时严格管理煤泥水系统、加强对职工的教育、严控生产用水量，从而实现选煤厂洗水闭路循环无外排。

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

中图分类号：TU991

文献标识码：A

文章编号：1009-6825（2016）06-0119-02

收稿日期：2015-12-17

作者简介：刘权（1979-），男，工程师