选煤厂浓缩机入料管槽敷设方式探讨.pdf

缝 生筮2 期煤芷遮让2 l 中煤设计集团选煤设计研究院谢传贵李新峰陈磊张健张仲立 摘要本文仔细分析了选煤厂浓缩机U 形入料管系统的水力状况，介绍了系统设计要 点。指出采用该系统可以有效改善浓缩机中心稳料桶处的水力条件，提高浓缩机的处理效率， 改善厂区环境，减少建设投资。 关键词浓缩机入料管槽敷设方式 浓缩机是选煤厂煤泥水处理系统中常用的煤泥浓缩 设施，其入料方式直接影响到设备的处理效率。 浓缩机传统人料方式为明槽，高架设置。主厂房至浓 缩机外沿为矩形钢筋混凝土明槽。浓缩机外沿至浓缩机中 心为矩形钢槽。明槽分叉处采用闸板阀控制。这种人料 方式不易堵塞，管理简便，但在明槽分叉处往往有煤泥水 溢出槽外，且设计施工均较复杂造价相对较高。明槽终 点、浓缩机中心稳料桶处，存在落差，水流势能转变为动 能，冲击水面，导致入料桶周围水流呈开花状翻腾涌动，影 响浓缩机处理效率。 浓缩机入料的另一种方式，是架空管道人料。这是明 槽的一种改进形式。将钢筋混凝土及钢制矩形明槽改成 了钢管，设计施工都较简单，煤泥水在封闭状态下从主厂 房进入浓缩机，不会溢出污染厂区环境，但仍存在稳料桶 处水流动能过大、影响浓缩机处理效率的问题。 由于煤泥水中煤泥本身比重较大，大颗粒煤泥易在管 道中沉积，以至堵塞管道，因此，多年来，选煤厂浓缩机一 直采用上述的重力自流、顶部中心入料方式。 为了改善浓缩机入料桶处的水力状况，提高浓缩机的 处理效率，笔者根据煤泥水的特性，从水力学的角度，对入 料管系统进行了认真分析，认为采用其他较为先进的入料 方式也是可行的。其中静压自流、底部中心人料方式 又 称U 形入料管系统 较为理想。经过几个选煤厂的实际应 用，效果很好。现以某大型选煤厂设计为例，对浓缩机静 压自流、底部中心人料方式进行探讨。 l 煤泥水概况 该选煤厂设计规模为1 ．8 0 M t ，a ，采用跳汰、浮选工艺。 生产废水主要为浮选尾煤，煤泥粒度上限为0 ．5 0 姗，煤泥 比重1 ．4 5 ，煤泥水量为1 6 1 3 ．5 5m 3 ／h ，其中煤泥含量为 2 0 9 ，L o 所选煤泥水处理设备为∞0 m 浓缩机两台。主厂房 与浓缩池距离约舳m 。主厂房煤泥水出口标高1 7 ．4 0 I I l ，浓 缩池中心柱顶标高为3 ．1 0 m ，室外地面标高一O ．9 0 m 。 2 管道系统设计 圈lU 形入料臂系统 管道系统见图l 。图中A B 管段设在主厂房室内，B C 管段埋设在室外地下，埋深1 ．2 0 I I I ，D F 管段设在浓缩车间 泵房内地沟中，E J 、F G 管段设在浓缩池底，J l 、G H 管段设 在浓缩池中心柱中。主厂房内浮选尾煤经明槽自A 点进 入入料管，经U 形入料管系统在K 、H 两点分别进入浓缩 池。A 点与K 、H 点的高差均为1 4 ．3 0 m 。 根据煤泥水粒度组成，选用B ．C ．克诺罗兹公式 k O ．8 5 p [ 0 ．3 5 1 ．3 6 哦2 m ] 式中U 一临界流速，I I l ，s ； 卜煤泥水中固体物料比重校正系数； D 。一临界管径 m ； 卜攥泥水的稠度； P q ，s 1 0 0 ， 其中 广单位体积煤泥水中的固体重量，t ，秆； r 单位体积煤泥水中水的重量，t ，甜。 按照给定流量，经计算A E 管段D 。 O ．酗m ， K 1 ．3 9 I l l ，s ；删、E K 管段k O ．4 8 m ，k 1 ．删s 。根 据计算结果，考虑应该充分利用现有水头，减小管径，降低 造价，又使管中流速适中。确定A E 管段管径为嗍， 万方数据 2 2 堰芷遮 士迎 生筮2 期 V l 3 ．5 7 I I l ，8 ；E H 、E K 管段管径为D N 3 0 0 ，V 2 3 ．1 7 I I l ，s 。 选取A E H 管段作为最不利管段进行水力计算。以过 系统C 点的水平面为基准面，在A 点处取断面1 1 ，在H 点处取断面2 2 ，两处均符合渐变流条件。令l l 断面 至基准面距离为H l 、2 2 断面至基准面距离为H 2 ，在断 面1 1 和断面2 2 间建立伯诺里方程 H 1 P “Y q V l2 ，2 9 H 2 P “Y 啦V 2 。，2 9 h w 式中H l l l 断面至基准面距离，m ； H ’1 2 断面至基准面距离，m ； P “r 一1 1 、2 2 断面水面大气压能，m ； q V l 2 ，2 r 1 1 断面水流动能，m ； 啦V 2 ’2 ，2 r 2 2 断面水流动能，m ； } l 旷1 一l 断面至2 2 断面间管路水头损失，m ； 按照设定管径、流速计算得到 H l H 2 1 0 ．2 0 m 。 实际上H ，一H 2 1 7 ．4 0 3 ．1 0 1 4 ．3 0 m ，可见入料管 系统进出口高差大于设计要求水头，入料管口设计水位在 1 1 断面向下4 ．1 0 m 处，能够保证系统安全可靠的运行。 3 系统实际运行状况 浓缩机静压自流、底部中心入料方式已在七台河矿务 局铁东选煤厂、海勃湾矿务局老石旦煤矿大井选煤厂、山 西省阳城选煤厂、平顶山矿务局十三矿选煤厂等选煤厂内 使用，均表现出良好的运行状态，浓缩池中心水面平静，入 料管道系统运转正常，至今未发生过堵管等事故。 4 讨论 4 ．1 如何保证浓缩机中心柱顶H 、K 处水流动能维持在 较低的水平 这个问题要从两个方面来分析。首先，认为系统的工 作水位差就是设计水头1 0 ．2 0 m 。由于E K 、E H 管段管径为 D N 3 0 0 ，V 2 3 ．1 7 耐s ，2 2 断面水流动能则为0 ．5 1 m ，必须 采取措施。为此，在两浓缩机柱顶设删x5 0 0 、高 5 鼢m 的异径管各一个，则系统出口水流速度降低到 V 2 1 1 ．1 4 耐s ，水流动能为0 ．0 7 m ，能够十分平缓的进入稳 料桶。有效的改善了浓缩池的水力条件。其次，由于煤泥 水自A 点进入系统，至H 、K 点排出系统，为静压自流，且 系统进出口高差为1 6 ．1 5 m ，按照上述所设伯诺里方程计 算，V l 4 ．5 2 1 1 1 ，s 、v 2 4 ．0 2 l l l ，s ，系统通过流量2 0 5 4 耐，h ，与 设计值不符，不能维持正常运转。因此，系统维持稳定运 行的工作水位差只能是设计水头l O ．2 0 m 。另外，为了保 证H 、K 两点水流能量大致相同，可用目管段上的阀门进 行调节。 4 ．2 如何保证管道畅通 从管道系统的布置可以看出，可能发生煤泥堵塞的地 方就是B 、C 、G 、J 四处。当系统停止工作时，Ⅸ、G H 管段垂 直高度为7 ．2 5 m ，C D 管段垂直高度为1 ．7 0 m ，均为全充满 状态，A B 管段垂直高度为1 9 ．5 0 m ，管中充水高度为 5 ．2 0 m 。水中煤泥含量2 0 9 ，L ，Ⅸ、G H 管段中煤泥各为 1 0 ．2 5 k g ，按含水7 5 ％计，体积为O ．0 0 9 m 3 ，可在蝴垂直 管中充满1 3 0 Ⅱ吼高。由于中心柱底部为煨弯管，煤泥在 沉积过程中，因扩散作用，大部分沉积在弯管和水平管底 部，少量煤泥在弯管与垂直管结合部管底呈倾斜堆积。当 下一工作循环开始时，由于水流的高速冲刷，沉积煤泥被 送至浓缩池中。B 、C 点沉积煤泥与J 、G 点情况相同。因 此，不会产生煤泥堵塞管道的现象。为了稳妥可靠，在系 统C 点附近设有放空管，当系统停止工作时，可将大部分 煤泥水排出系统。 4 ．3U 形入料管系统对厂区环境的影响 由于浓缩机采用U 形入料管系统，主厂房至浓缩车 间的煤泥水管由架空敷设改为埋地敷设，减少了厂区地面 建筑及煤泥水系统对厂区环境的不利影响。 4 ．4U 形入料管系统的适用范围 U 形入料管系统特别适用于设有中心柱的浓缩机，对 于悬挂式浓缩机，中心轴是旋转的，此时，可将浓缩机外沿 至池中心稳料桶的管段敷设在池中水面下，稳料桶中入料 管出口处设一均流装置，即可达到与底部中心入料同样的 效果。 4 ．5 经济比较 本系统工程总投资1 0 ．1 0 万元，经济上是否合理，笔 者对此作了比较。按照传统入料方式，采用钢筋混凝土矩 形明槽，工程总投资为2 6 ．0 7 万元；采用改进的架空管道 入料方式，工程总投资为1 5 ．6 4 万元。相较之下，U 形入 料管系统投资为钢筋混凝土矩形明槽系统投资的 3 8 ．7 4 ％，为架空管道系统投资的6 4 ．5 8 ％。可见。采用U 形入料管系统，经济性能良好。 5 结论 浓缩机采用静压自流、底部中心入料方式，有效的改 善了浓缩池中心稳料桶处的水力条件，提高了浓缩机的处 理效率。同时，能够改善厂区环境，适用范围较广。并在 生产实践中得到了验证。与传统人料系统和改进入料系 统相比，经济效益显著。 责任编辑严民杰 万方数据