淺談煤化工項目備煤系統設計

關鍵詞：煤化工;備煤;設計原則;設計經驗;除塵

1 設計遵循的規程規范

煤化工行業沒有專門針對備煤系統編制相關的規程規范，建議參考電力行業《火力發電廠運煤設計技術規程》、煤炭行業《煤炭洗選工程設計規范》來進行設計。

2 備煤系統各環節設計體會

2.1 來煤接收環節

外部來煤運輸方式通常有公路運輸、鐵路運輸以及帶式輸送機運輸專線;公路及鐵路運輸需要專門的卸煤倒運設施，而帶式輸送機運輸不需要設置專門的卸載設施，最為環保、可靠、高效，是中短距離運輸最理想的工具。本次著重介紹汽車來煤接收環節設計體會。

2.1.1 汽車衡、卸煤位數量計算

根據化工項目每天消耗量、工作時間、來煤車輛規格來計算，公式如下：

式中：K-不均衡系數，取1.1～1.2;Q-每天煤炭消耗量，t;t-汽車稱重及采樣時間，min;T-每天工作時間，h;P-汽車載重量，t。一般汽車稱重及采樣時間約5min，汽車卸載時間約3min，汽車稱重采樣耗時大于卸載耗時，根據汽車衡數量，并考慮一定的備用設施來配備卸煤位數量。

2.1.2 來煤接收環節設計體會

①平面布置保證車流順暢，避免空、重車行走線路交叉;②汽車衡及汽車采樣裝置宜聯合布置，汽車衡宜配備無人值守智能稱重系統，提高通行效率;③為了最大限度減少環境污染，汽車卸煤宜在封閉房內進行，封閉房尺寸設計充分考慮可能配置各種車輛規格;④在車輛出入口宜配備車輛清洗裝置，有條的可以配備高級洗車房，最大限度減少揚塵，保護環境。

2.2 煤炭加工處理環節

2.2.1 篩分、破碎設備能力計算

常用的直線篩處理能力計算公式如下：

式中：qt-單位篩面面積小時透篩量，t/m2.h;F-篩面有效面積，m2;K1-細粒的影響系數;K2-粗粒的影響系數;K3-篩分效率影響系數;K4-篩分方法影響系數;K5-物表水分影響系數;K6-篩面位置影響系數;a-物料中粒度大于篩孔尺寸的含量，%;η-篩分效率，%。

常用的雙齒輥破碎機處理能力計算公式如下：

式中：n-滾軸轉速，r/min;a-滾軸中心距，m;L-破碎齒輥有效長度，m;d-出料粒度，m;ρ-松散密度，t/m3，k-物料填充系數，一般取0.4～0.6。

2.2.2 篩分破碎環節設計體會

①物料儲存前設置篩分破碎系統，物料在運輸轉載存儲過程中，不可避免會產生二次破碎，因此在原料煤在進入氣化車間前宜再設置一道檢查性篩分環節;②篩分破碎設備易損件較多，如篩板、破碎齒板等，檢修頻繁，應合理配備起重檢修設施，車間頂部考慮設置天車負責重、大部件的檢修，天車照顧不到的位置設置手拉葫蘆或者電動葫蘆;③物料水分對篩分效率影響很大，篩分設備選型需要充分考慮所有煤源的物料特性情況，按最不利物料選擇分級篩;④篩分破碎車間設備振動較大，土建采用鋼結構廠房時，易發生共振現象，此時樓板面宜采用壓型鋼板上現澆混泥土組合樓板形式。

2.3 物料存儲環節

2.3.1 存儲設施簡述

條形儲煤場傳統結構為鋼網殼結構，近年來新興起來的結構有充氣膜結構及骨架膜結構，內部可配備懸臂式斗輪堆取料機、橋式（門式）斗輪取料機+帶式堆料機、半門式刮板取料機+帶式堆料機等堆取料設備實現自動化作業，其中采用“半門式刮板取料機+帶式堆料機”布置方式空間利用率最高，同等規模下投資最低。

圓形儲煤場形狀為圓形，上部為鋼網殼結構，下部為擋煤墻，采用落煤塔落煤或者圓形堆取料機進行作業，落煤塔落煤需要配備推土機及鏟車作業，自動化程度低作業環境差，運行成本高，不推薦采用。

氣膜鋼筋混凝土穹頂倉是一種新型倉儲結構，簡稱氣膜球倉，它以性能優良的柔軟織物為外膜，向膜內充氣作為施工模板，依次在膜內噴涂保溫層、綁扎鋼筋、噴射混凝土，最終形成具有一定剛度球形倉儲結構;其采用裝飾、保溫、模板與結構合為一體結構，節能環保，外形美觀;球形結構具有良好的抗震、抗風壓性;施工作業集中在室內進行，受氣候環境影響小。其結構示意見圖1。氣膜穹頂倉最優堆取料方式為：采用倉頂重力落料、倉底給煤機取料。

圓筒倉為傳統結構，具有作業效率高、環保性能好、設備簡單等優點，其缺點是單倉倉容較小、造價高，筒倉單倉儲量適用于3萬t以下規模。

2.3.2 物料存儲環節設計體會

①當存儲物料水分較大的粉煤時，若采用氣膜球倉或圓筒倉形式，易在倉內發生物料粘結起拱掛壁，從而堵塞煤倉，故宜采用條形儲煤場或者圓形儲煤場存儲高水分物料，清理粘結物料方便;②斗輪或者刮板取料機作業易造成塊煤二次破碎，塊煤損耗加大，拉低了企業利潤，故存儲塊煤時宜采用氣膜球倉或者圓筒倉形式，并在倉內設防破碎曲面溜槽，最大限度地保護塊煤，提升企業效益;③若煤化工項目來煤品種較多需要分開存儲時，宜采用條形儲煤場或者圓筒倉形式，條形儲煤場可以分堆存儲不同品種的煤炭，圓筒倉可以建立筒倉群，分別存儲各種物料;④倉下給煤機有往復式給煤機、帶式給煤機、振動給煤機等多種類型，往復式給煤機結構簡單、皮實耐用，但功耗大;帶式給煤機運量大、功耗小，但是部件多、維護量大，且回程帶面清掃不干凈易撒料;振動給煤機結構簡單、功耗低、維護量小，是使用現場反映最良好的給煤設備。

2.4 物料運輸環節

物料運輸環節主要由輸煤棧橋及轉載點組成，設計體會如下：①輸煤棧橋斷面尺寸設計時要充分考慮電纜橋架，消防管道、給排水管道、采暖管道、燈具等的布置空間，保證行人檢修通道順暢;②為降低噪音、減少揚塵、保護塊煤，應盡量降低轉載環節高度，并設置曲面緩沖降噪落煤管;③帶式輸送機上托輥宜采用品字形結構，方便檢修更換，不宜過多設置各類糾偏裝置，依靠調整輸送機安裝精度比采用糾偏裝置調偏更有效果;④采用無動力除塵導料槽，其由雙層密封導料槽、帶滑板托輥組件、可調阻尼裝置、自動循環減壓裝置、緩沖床等組成。含塵空氣通過循環裝置后進行緩沖重力沉降，形成微負壓循環，再經多道阻尼裝置過濾，使粉塵逐步附著結成較大團塊，通過空氣流的擾動作用，使粉塵團塊脫落至運輸物料上[2]。

3 結語

備煤系統是保證煤化工項目項目安全穩定運行的重要環節，需要設計人員對工藝、設備、建筑等非常熟悉，具有豐富的現場經驗，才能設計出安全、穩定、高效運行的精品工程。本文對今后類似的煤化工項目備煤系統設計具有重要的參考價值。

參考文獻：

[1]王巖，趙奇，裴賢豐.全流程系統優化理念下的備煤技術思考[J].燃料與化工，2019（1）：1-3.

[2]梁明.選煤廠粉塵治理工藝的探索[J].煤炭加工與綜合利用，2020（2）：75-77.

作者簡介：

李章成（1982- ），男，江西贛州人，高級工程師，2004年畢業于河南理工大學，主要從事煤礦機械及散狀物料輸送工作。