浅谈煤化工项目备煤系统设计

关键词：煤化工;备煤;设计原则;设计经验;除尘

1 设计遵循的规程规范

煤化工行业没有专门针对备煤系统编制相关的规程规范，建议参考电力行业《火力发电厂运煤设计技术规程》、煤炭行业《煤炭洗选工程设计规范》来进行设计。

2 备煤系统各环节设计体会

2.1 来煤接收环节

外部来煤运输方式通常有公路运输、铁路运输以及带式输送机运输专线;公路及铁路运输需要专门的卸煤倒运设施，而带式输送机运输不需要设置专门的卸载设施，最为环保、可靠、高效，是中短距离运输最理想的工具。本次着重介绍汽车来煤接收环节设计体会。

2.1.1 汽车衡、卸煤位数量计算

根据化工项目每天消耗量、工作时间、来煤车辆规格来计算，公式如下：

式中：K-不均衡系数，取1.1～1.2;Q-每天煤炭消耗量，t;t-汽车称重及采样时间，min;T-每天工作时间，h;P-汽车载重量，t。一般汽车称重及采样时间约5min，汽车卸载时间约3min，汽车称重采样耗时大于卸载耗时，根据汽车衡数量，并考虑一定的备用设施来配备卸煤位数量。

2.1.2 来煤接收环节设计体会

①平面布置保证车流顺畅，避免空、重车行走线路交叉;②汽车衡及汽车采样装置宜联合布置，汽车衡宜配备无人值守智能称重系统，提高通行效率;③为了最大限度减少环境污染，汽车卸煤宜在封闭房内进行，封闭房尺寸设计充分考虑可能配置各种车辆规格;④在车辆出入口宜配备车辆清洗装置，有条的可以配备高级洗车房，最大限度减少扬尘，保护环境。

2.2 煤炭加工处理环节

2.2.1 筛分、破碎设备能力计算

常用的直线筛处理能力计算公式如下：

式中：qt-单位筛面面积小时透筛量，t/m2.h;F-筛面有效面积，m2;K1-细粒的影响系数;K2-粗粒的影响系数;K3-筛分效率影响系数;K4-筛分方法影响系数;K5-物表水分影响系数;K6-筛面位置影响系数;a-物料中粒度大于筛孔尺寸的含量，%;η-筛分效率，%。

常用的双齿辊破碎机处理能力计算公式如下：

式中：n-滚轴转速，r/min;a-滚轴中心距，m;L-破碎齿辊有效长度，m;d-出料粒度，m;ρ-松散密度，t/m3，k-物料填充系数，一般取0.4～0.6。

2.2.2 筛分破碎环节设计体会

①物料储存前设置筛分破碎系统，物料在运输转载存储过程中，不可避免会产生二次破碎，因此在原料煤在进入气化车间前宜再设置一道检查性筛分环节;②筛分破碎设备易损件较多，如筛板、破碎齿板等，检修频繁，应合理配备起重检修设施，车间顶部考虑设置天车负责重、大部件的检修，天车照顾不到的位置设置手拉葫芦或者电动葫芦;③物料水分对筛分效率影响很大，筛分设备选型需要充分考虑所有煤源的物料特性情况，按最不利物料选择分级筛;④筛分破碎车间设备振动较大，土建采用钢结构厂房时，易发生共振现象，此时楼板面宜采用压型钢板上现浇混泥土组合楼板形式。

2.3 物料存储环节

2.3.1 存储设施简述

条形储煤场传统结构为钢网壳结构，近年来新兴起来的结构有充气膜结构及骨架膜结构，内部可配备悬臂式斗轮堆取料机、桥式（门式）斗轮取料机+带式堆料机、半门式刮板取料机+带式堆料机等堆取料设备实现自动化作业，其中采用“半门式刮板取料机+带式堆料机”布置方式空间利用率最高，同等规模下投资最低。

圆形储煤场形状为圆形，上部为钢网壳结构，下部为挡煤墙，采用落煤塔落煤或者圆形堆取料机进行作业，落煤塔落煤需要配备推土机及铲车作业，自动化程度低作业环境差，运行成本高，不推荐采用。

气膜钢筋混凝土穹頂仓是一种新型仓储结构，简称气膜球仓，它以性能优良的柔软织物为外膜，向膜内充气作为施工模板，依次在膜内喷涂保温层、绑扎钢筋、喷射混凝土，最终形成具有一定刚度球形仓储结构;其采用装饰、保温、模板与结构合为一体结构，节能环保，外形美观;球形结构具有良好的抗震、抗风压性;施工作业集中在室内进行，受气候环境影响小。其结构示意见图1。气膜穹顶仓最优堆取料方式为：采用仓顶重力落料、仓底给煤机取料。

圆筒仓为传统结构，具有作业效率高、环保性能好、设备简单等优点，其缺点是单仓仓容较小、造价高，筒仓单仓储量适用于3万t以下规模。

2.3.2 物料存储环节设计体会

①当存储物料水分较大的粉煤时，若采用气膜球仓或圆筒仓形式，易在仓内发生物料粘结起拱挂壁，从而堵塞煤仓，故宜采用条形储煤场或者圆形储煤场存储高水分物料，清理粘结物料方便;②斗轮或者刮板取料机作业易造成块煤二次破碎，块煤损耗加大，拉低了企业利润，故存储块煤时宜采用气膜球仓或者圆筒仓形式，并在仓内设防破碎曲面溜槽，最大限度地保护块煤，提升企业效益;③若煤化工项目来煤品种较多需要分开存储时，宜采用条形储煤场或者圆筒仓形式，条形储煤场可以分堆存储不同品种的煤炭，圆筒仓可以建立筒仓群，分别存储各种物料;④仓下给煤机有往复式给煤机、带式给煤机、振动给煤机等多种类型，往复式给煤机结构简单、皮实耐用，但功耗大;带式给煤机运量大、功耗小，但是部件多、维护量大，且回程带面清扫不干净易撒料;振动给煤机结构简单、功耗低、维护量小，是使用现场反映最良好的给煤设备。

2.4 物料运输环节

物料运输环节主要由输煤栈桥及转载点组成，设计体会如下：①输煤栈桥断面尺寸设计时要充分考虑电缆桥架，消防管道、给排水管道、采暖管道、灯具等的布置空间，保证行人检修通道顺畅;②为降低噪音、减少扬尘、保护块煤，应尽量降低转载环节高度，并设置曲面缓冲降噪落煤管;③带式输送机上托辊宜采用品字形结构，方便检修更换，不宜过多设置各类纠偏装置，依靠调整输送机安装精度比采用纠偏装置调偏更有效果;④采用无动力除尘导料槽，其由双层密封导料槽、带滑板托辊组件、可调阻尼装置、自动循环减压装置、缓冲床等组成。含尘空气通过循环装置后进行缓冲重力沉降，形成微负压循环，再经多道阻尼装置过滤，使粉尘逐步附着结成较大团块，通过空气流的扰动作用，使粉尘团块脱落至运输物料上[2]。

3 结语

备煤系统是保证煤化工项目项目安全稳定运行的重要环节，需要设计人员对工艺、设备、建筑等非常熟悉，具有丰富的现场经验，才能设计出安全、稳定、高效运行的精品工程。本文对今后类似的煤化工项目备煤系统设计具有重要的参考价值。

参考文献：

[1]王岩，赵奇，裴贤丰.全流程系统优化理念下的备煤技术思考[J].燃料与化工，2019（1）：1-3.

[2]梁明.选煤厂粉尘治理工艺的探索[J].煤炭加工与综合利用，2020（2）：75-77.

作者简介：

李章成（1982- ），男，江西赣州人，高级工程师，2004年毕业于河南理工大学，主要从事煤矿机械及散状物料输送工作。