曲学新

(山东能源淄矿集团山东博选矿物资源技术开发有限公司，山东 济宁 272173)

选煤厂工艺设备布置是一个厂的设计基础，工艺决定设备布置，设备布置决定管线布置。对于多套系统的选煤厂，由于设计思路不同，管线布置呈现出多样性，一般倾向于系统之间备用，即2套系统相互独立但互为备用，一套系统出现故障，启用另一套系统。管线布置表现为系统内垂直联系，2套系统之间很少存在管线相互交汇；也有的选煤厂管线布置采用设备互为备用，一台设备故障，马上撤换为另一套系统的同类设备，管线成网状结构。目前随着设备的大型化，更倾向于单套系统运行，但是对于老旧选煤厂，目前仍维持2套甚至3套系统运行的局面，对于这类选煤厂，在技术改造时必须注意管线的结构设计，否则对生产运行会带来意想不到的麻烦。选煤厂技术改造时必须充分考虑管路结构布置和管径的影响因数。

将管路布置结构分为顺序结构和网状结构。管路顺序结构布置是指各设备按照工艺流程的煤流顺序连接，类似“穿糖葫芦”，这种布置结构很常见，单系统选煤厂就是这样布置的，结构简单，生产、维修方便，即使在多套系统的选煤厂，各系统内部管路也应采用顺序布置；管路网状结构布置是指2套及2套以上的选煤系统互为备用，系统内部设备不仅顺序布置，系统之间的相同设备又相互通过管路连接，类似“渔网”。新建的选煤厂一般不采用这种管路布置方式，部分老旧选煤厂还存在这种布置方式。下面具体分析一下管路网状结构布置的利弊。

1 管路网状结构布置的弊端与处置措施

正通选煤厂是采用重介分选工艺的动力煤选煤厂，设计2套重介浅槽分选系统处理块煤，2套重介旋流器主洗系统处理末煤，1套重介旋流器再选系统处理末煤矸石，2套水力分级旋流器+TBS流化床分选系统处理粗煤泥。2套系统同时运行的总处理能力才能达到与矿井设计能力匹配，管路相互交错连接，通过阀门控制切换流向。

设计的初衷似乎是为了达到单台设备互为备用的目的，由于2套系统的设备型号、处理能力完全相同，一旦某台设备出现故障，可以快速切换改为单系统运行。但在实际运行过程中，2套系统必须同时运行，由于阀门舌板磨损造成内漏很难发现，管路内的介质或煤泥水流量也没有计量控制，造成2套系统的流量分配不匀。这样的设计造成管路复杂，维护运行困难。

例如，342、343、344 3台末煤磁选机布置于主厂房四楼，其在三楼的尾矿管管路和块煤预湿筛的筛下水合并后又通过阀门分配到三楼的脱泥筛作为冲水使用，裹挟煤泥的冲水又汇集到一起，再次通过阀门分配到2个煤泥桶内。系统布置见图1、图2。

图1 正通选煤厂342～344末煤一段稀介磁选机尾矿管路

图2 正通选煤厂342～344末煤一段稀介磁选机精矿管路

同样，342、343、344磁选机的精矿管路也是先汇集后重新分配。

这样的管路布置，要想达到预期效果必须在阀门后的管路上安装流量计，根据检测流量的大小来调节阀门开度实现自动控制，全厂的阀门、流量计还要通过控制软件来实现水平衡自动调节。控制系统复杂，带来管理、运行、维护维修的困难。

2 改变工艺流程必须注意保持系统水平衡

系统比较灵活的选煤厂，要特别注意管线布置和管径设计，防止满足工艺灵活性引起的水平衡失衡问题。如正通选煤厂TBS运行和停用时，计算煤泥浓度变化如下：

(1)按设计参数计算原煤破碎至小于75 mm时粒度特性曲线见图3。

图3 煤泥粒度特性曲线

查图3粒度特性曲线：小于1 mm煤泥产率为11.5%。

干基煤泥理论产率为11.5%×85%=9.78%，式中：85%为筛分效率。

(2)按设计参数计算原煤破碎至小于75 mm时，煤泥水浓度：

1)TBS运行

2)TBS停用

式中：946.97 t/h为原煤入洗量，8%为原煤水分值，13%为脱泥筛下物的水分值，1 055.14 m3/h为浓缩池循环水量，103.18 m3/h为进煤泥桶前产品带走的水量，180 m3/h为TBS干扰水量。

煤泥水浓度增加量为：102.80 g/L-84.46 g/L=18.34 g/L。

煤泥水浓度升高的原因就是停用TBS时，只是将TBS用管路“短路”，停掉了TBS干扰水，分级旋流器底流直接进入煤泥弧形筛，然后经煤泥离心机脱水后进入煤仓。而煤泥桶补水管路设计如图4所示。

图4 煤泥桶补水管路设计布置

从DN150管子上引出1路DN100的支管，然后又分为2路DN100的管子，1路用手动阀门控制开度，另1路用手动阀门和自动阀门控制流量，但自动阀门支路出现故障时，使用手动阀门支路控制。由于没有考虑停用TBS后，TBS干扰泵也随着停掉，这样系统中水量就减少了180 m3/h左右，而由于最上面的1条支管管径也为DN100，与下面的2条支管管径相同，即使2条支路同时打开阀门，由于节流作用，水量也不会增加多少。水量的减少，引起煤泥水浓度上升了18.34 g/L，达到了102.8 g/L，没有留有煤质变化引起煤泥量增加的富裕空间，造成分级旋流器分级效果下降。分析原因后，将上面引出的DN100支管路更换为DN150，问题得到了改善。改造后如图5所示。

图5 改造后煤泥水管道布置

3 结 语

近几年我国设计组建的选煤厂新型厂房，突破了传统厂房多层框架结构的格局，主厂房工艺布置的发展从多层框架向单层大空间发展。在单层大空间厂房内，设备可以采用独立模块式结构支撑。设备大型化，作业环节单机化，全厂大系统化。这些选煤厂工艺布置的发展新方向，可以有效避免工艺管线交汇带来的缺陷。

正通选煤厂的改造实例充分表明，管路结构布置在选煤厂运行中的重要性。尤其对于老选煤厂的旧厂房多系统工艺改造，需注意系统内上下设备管线一一对应，多套系统之间不应有过度交汇，同时管径设计要充分考虑工艺流程变更的适应性，防止给以后的系统运行带来管理、维护维修的困难。