曲興韜(中國天辰工程有限公司，天津 300000)

水煤漿氣化磨煤廠房的布置

曲興韜(中國天辰工程有限公司，天津 300000)

本文介紹典型的水煤漿氣化技術(shù)中磨煤廠房的布置、布置方法和布置要點。

水煤漿氣化;磨煤廠房;跨度;高度

1 引言

典型的水煤漿氣化技術(shù)包括GE水煤漿加壓氣化、華理多噴嘴對置式水煤漿氣化等。煤漿制備裝置在水煤漿氣化技術(shù)中主要負(fù)責(zé)制備煤漿并給料，一般由磨煤廠房和給料廠房構(gòu)成。其中制備煤漿的廠房通稱磨煤廠房。國內(nèi)有些項目采用外購成品水煤漿的方式，則只設(shè)置給料廠房。

典型的磨煤廠房由貼臨的框架廠房和排架廠房構(gòu)成?？蚣懿糠种饕邮召A運系統(tǒng)的碎煤，經(jīng)煤倉(煤儲斗)、煤稱量給料機輸送到磨煤機。根據(jù)煤質(zhì)情況，碎煤輸送到磨煤機前，需要摻混石灰石的，需要配置石灰石輸送系統(tǒng)。碎煤輸送到磨煤機前的溜管部分，根據(jù)需要摻混濾液、新鮮水。國內(nèi)有些項目根據(jù)需要同時摻混合成廢水或沉降槽黑水等。框架部分的底層可以布置添加劑系統(tǒng)、氮壓機等。

磨煤廠房的排架部分布置磨煤機組、磨煤機出料槽和磨煤機出料槽泵。磨煤機出料槽泵選用隔膜泵的情況較多，常見國外品牌有菲魯瓦、奇好等，國內(nèi)品牌有沈冶機械等，近期國內(nèi)項目，選用離心泵的情況逐漸增多。如果煤漿濃度達不到工藝要求需要配置提濃設(shè)施時，相關(guān)設(shè)備可布置在排架廠房內(nèi)，布置不下時，可延伸布置到框架廠房內(nèi)。

圖1 典型的兩套磨煤機組磨煤廠房布置圖

本文主要介紹水煤漿氣化配套的磨煤廠布置的方法和要點，不涉及粉煤氣化等類型的磨煤廠房。

2 磨煤廠房的跨度

2010年以前，水煤漿氣化技術(shù)的磨煤廠房的框架部分多為10m跨度單跨丙類封閉或半封閉式廠房，廠房整體高度在41米左右。汶川地震之后，新修訂的《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》GB50011-2010對廠房布置有了更加嚴(yán)格的要求。磨煤廠房框架部分的布置方案因此發(fā)生變化。2016版的抗規(guī)延續(xù)了相關(guān)規(guī)定：

6．1．5 框架結(jié)構(gòu)和框架—抗震墻結(jié)構(gòu)中，框架和抗震墻均應(yīng)雙向設(shè)置，柱中線與抗震墻中線、梁中線與柱中線之間偏心距大于柱寬的1/4時，應(yīng)計入偏心的影響。

甲、乙類建筑以及高度大于24m的丙類建筑，不應(yīng)采用單跨框架結(jié)構(gòu)；高度不大于24m的丙類建筑不宜采用單跨框架結(jié)構(gòu)。

8．1．5 一、二級的鋼結(jié)構(gòu)房屋，宜設(shè)置偏心支撐、帶豎縫鋼筋混凝土抗震墻板、內(nèi)藏鋼支撐鋼筋混凝土墻板、屈曲約束支撐等消能支撐或筒體。

采用框架結(jié)構(gòu)時，甲、乙類建筑和高層的丙類建筑不應(yīng)采用單跨框架，多層的丙類建筑不宜采用單跨框架。

磨煤廠房框架部分，也就是煤儲斗框架，介質(zhì)為粉煤，生產(chǎn)類別為丙類。根據(jù)抗規(guī)的要求，框架部分可設(shè)計為兩跨多層廠房，通常情況下，根據(jù)煤儲斗的大小及配套設(shè)施的布置情況，可確定為7．5m+5m或6m+6m兩種情況。與排架廠房對應(yīng)側(cè)跨度可按7．5m或6m。

磨煤廠房排架部分，介質(zhì)為水煤漿，生產(chǎn)類別為丁類。根據(jù)《建筑設(shè)計防火規(guī)范》GB50016-2014表3．4．1注2的要求，框架廠房與排架廠房之間應(yīng)設(shè)置防火墻。排架廠房抗風(fēng)柱側(cè)根據(jù)磨煤機的能力、外形尺寸情況確定跨度，一般為7．5m+6m+6m+7．5m。

圖2 磨煤廠房輸煤皮帶交接

圖3 磨煤廠房轉(zhuǎn)運站交接

圖4 磨煤機層的高度關(guān)系

圖5 磨煤機與煤稱量給料機的高度關(guān)系

3 磨煤廠房的高度

影響磨煤廠房高度的因素比較多，不同項目，總圖布置不同、生產(chǎn)能力不同，廠房的布置方案也不同，需要根據(jù)實際情況調(diào)整布置方案。

3.1 輸煤皮帶層的高度

輸煤皮帶層的高度與煤貯運系統(tǒng)的整體布置方案有關(guān)，此層高度確定過程中，要結(jié)合總圖充分考慮貯運系統(tǒng)布置方案。一般煤的輸送在框架廠房有兩種交接方式：

(1)輸煤皮帶交接；(2)轉(zhuǎn)運站交接

當(dāng)輸煤皮帶層與貯運系統(tǒng)無法直接銜接時，可以考慮在框架廠房頂部或貼臨外部設(shè)置轉(zhuǎn)運站。

3.2 磨煤機層的高度及排架廠房的高度

磨煤廠房排架部分，主要布置磨煤機。排架廠房內(nèi)在磨煤機周圍設(shè)置一層樓面。此層樓面的高度與滾筒篩出口連接的磨煤機出料槽及磨煤機出料槽泵的安裝高度有關(guān)。滾筒篩與磨煤機直連。一般確定此層樓面高度的步驟如下：

(1)確定泵的形式，泵的基礎(chǔ)標(biāo)高一般為200mm；(2)根據(jù)泵的資料進行配管研究，保證泵入口管道短而直；(3)保證磨煤機出料槽出口直連的下料閥閥桿有足夠的操作空間；(4)確定出料槽的基礎(chǔ)高度；(5)出料槽入口口徑一般大于滾筒篩出口口徑，滾筒篩出口管道需要插入出料槽一定空間。出料槽頂部一般設(shè)置攪拌器和人孔，上層樓面的高度要保證出料槽頂部有足夠的操作空間。

經(jīng)過以上步驟，綜合考慮磨煤機的外形尺寸，可確定磨煤機中心標(biāo)高和樓面高度。通常情況下，磨煤機中心高于樓面1．5m左右，這同時與磨煤機的能力，也就是筒體直徑有關(guān)。

磨煤機檢修用桁車的安裝高度，需要綜合考慮吊車噸位(吊鉤尺寸)、最大檢修件外形、吊裝空間凈空等因素，在此基礎(chǔ)上可確定排架廠房的高度。

3.3 煤稱量給料機的安裝高度

磨煤機入口與筒體中心線之間的角度一般為55°或60°。沿入口管方向設(shè)置彎頭和溜管與煤稱量給料機連接。磨煤機主軸承中心線與排架廠房軸線間距根據(jù)磨煤機外形情況確定，一般為3m～3．5m。根據(jù)以上信息可確定煤稱量給料機的安裝高度。封閉式煤稱量給料機的土建基礎(chǔ)一般高于樓面200mm。

3.4 煤倉(煤儲斗)高度的確定

在輸煤皮帶層高度、煤稱量給料機高度確定的前提下，可以確定煤倉(煤儲斗)的外形和高度。煤倉的容積通過工藝計算確定，需綜合考慮磨煤系統(tǒng)與氣化系統(tǒng)的配套情況。煤倉下錐段與煤稱量給料機之間設(shè)置雙曲線料斗。煤倉上部一般為混凝土結(jié)構(gòu)，下部錐段為鋼結(jié)構(gòu)。煤倉上部堆角一般為30°，下部錐段椎角一般不大于60°。

圖6 煤倉的高度關(guān)系

3.5 框架廠房的高度

框架廠房的高度，基于3．1～3．4所述內(nèi)容，煤倉高度確定之后，框架廠房屋面高度的確定需要綜合如下因素：(1)輸煤皮帶及其附屬設(shè)備、檢修設(shè)施所需的空間高度；(2)輸煤皮帶層除塵系統(tǒng)、除塵器布置所需的空間高度；(3)配置石灰石系統(tǒng)的，綜合考慮石灰石儲斗上部除塵器的布置及空間高度要求。

當(dāng)輸煤皮帶層除塵器處理能力很大，占用空間較大且與輸煤皮帶的布置沖突時，可將除塵器布置到框架頂部，采用此布置方案時，要考慮框架頂部屋面的承載需要、屋面保溫防水措施、安全欄桿的設(shè)置、優(yōu)化防雷接地網(wǎng)的布置等。

圖7 除塵器布置在框架頂部的情況

3.6 磨煤廠房的高度

在排架廠房、框架廠房根據(jù)核心設(shè)備依序確定布置高度的前提下，繼續(xù)優(yōu)化樓面設(shè)置，就可以確定磨煤廠房的高度，布置方案同時得以確定。

4 其它

(1)一般情況下，多臺磨煤機共用一臺加棒機，加棒機所在的區(qū)域一般為混凝土樓面。樓面集中堆棒時要考慮承載?？梢部紤]在吊裝孔地面區(qū)域設(shè)置集中的堆棒區(qū)。(2)磨煤機周圍的樓面，一般為花紋鋼板，當(dāng)磨煤機臺數(shù)較多、廠房面積超規(guī)范(GB50016)要求時，也可考慮設(shè)置鋼格柵。鋼格柵的缺點是，當(dāng)存在磨煤機或滾筒篩有煤漿泄露或檢修時有煤漿泄露的情況時，泄露煤漿會通過鋼格柵影響到下一層空間。(3)煤倉錐段、煤稱量給料機出口管、石灰石稱量給料機出口管，可根據(jù)需要，設(shè)置空氣炮或其它防止物料架橋堆積的措施。

5 結(jié)語

磨煤廠房是典型的框架廠房+排架排架廠房相結(jié)合的設(shè)計案例，且工藝介質(zhì)既有粉料又有漿料，做好設(shè)備布置是完善管道布置的前提。磨煤廠房布置方案確定的過程中要充分考慮工藝需求和物料特性，做到有理有據(jù)，美觀實用。

圖8 典型磨煤廠房立面圖

[1]《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》GB50011-2010(2016版)

[2]《建筑設(shè)計防火規(guī)范》GB50016-2014

[3]兗礦新型氣化爐及配套工程項目

[4]鄂爾多斯甲醇、二甲醚項目

[5]神華包頭煤制烯烴項目氣化裝置

[6]兗礦新疆醇氨聯(lián)產(chǎn)項目

[7]華鶴3052項目

[8]匯能煤制天然氣項目

[9]神華新疆煤基新材料項目等