棒磨机制备管输煤浆工艺设计研究范文

[摘要]煤浆制备是管道输煤工程的第一道工序，文章针对管道输煤工程中所输送煤浆在浓度、粒度级配等方面的特殊要求，设计出一套以棒磨机为主体设备，涵括了定量给料系统、棒磨机磨煤系统、给水系统以及返料系统四个子系统的管输煤浆制备工艺流程，同时对流程中各子系统工艺控制逻辑进行设计，利用定量给料系统与给水系统进行浆体浓度的控制，利用棒磨机磨煤系统和返料系统进行浆体粒度的控制，最终制备出符合管道输送要求的煤浆产品。

[关键词]管输煤浆制备；定量给料系统；棒磨机磨煤系统；给水系统；返料系统；工艺流程

1前言

管道输煤作为一种新的物料运输方式已被广泛应用于很多部门和领域且近年发展势头良好，它是将固体燃料煤以水为载体用管道长距离输送到用户的一种技术，而煤浆制备是管道输煤的第一道工序，它包括固体燃料煤进入管道输送前的所有加工工艺过程。管输煤浆制备的工艺流程设计取决于所输送的煤浆特性要求，包括煤浆的浓度、粒度级配等，该工艺制备的煤浆应符合管道输送的相关水力特性，因而与常规的水煤浆制备工艺存在较大的差异。本文结合中煤科工集团武汉设计研究院有限公司多年的管输煤浆试验研究，针对所输送的煤浆特性，设计一套新型的煤浆制备工艺流程，以制备出符合管道输送的煤浆产品，并实现工程应用。

2管输煤浆制备工艺流程简介

根据中煤科工集团武汉设计研究院有限公司多年的管输煤浆试验研究结果，适合管道输送的煤浆重量浓度范围一般为49%~55%，煤浆粒度级配范围应该煤浆粘度值大小来确定，通常要求煤浆粘度值不应超过100mPa•s，这与煤化工用水煤浆产品的浓度以及粒度级配存在较大区别，通常煤化工用水煤浆的重量浓度超过60%，粘度值也在100mPa•s以上。因此管输煤浆的制备工艺特殊性取决于上述管输煤浆的特性[5-6]。管输煤浆制备是以棒磨机为主工艺设备、辅以其他配套设备形成的工艺系统，其包括定量给料系统、棒磨机磨煤系统、给水系统以及返料系统四个子系统，其工艺流程简图见图1。定量给料系统：主设备为定量给料机，辅以水分测定仪器、称重仪器和变频控制电机等，可以实现对棒磨机入煤量的精确控制。给水系统：主设备为离心泵，辅以流量测定仪器、流量调节阀等，可以实现对棒磨机给水量精确控制；同时，配合定量给料系统，使棒磨机出浆的浓度得以精确控制。棒磨机磨煤系统[7]：主设备为棒磨机，主要通过筒体内磨煤钢棒充棒量、配比等和磨煤时间的调节，实现对棒磨机出浆的粒度级配控制，制备符合管道输送要求的煤浆产品。返浆系统：主设备为离心泵，辅以分级筛、流量测定仪器和流量调节阀，主功能为配合棒磨机磨煤系统，实现对棒磨机出浆中大颗粒的控制，并返回煤浆中大颗粒组分至棒磨机进行再磨。

3管输煤浆浓度控制工艺系统设计

定量给料系统与给水系统工艺设计是管输煤浆制备中煤浆浓度控制的关键性工艺环节，其中进入定量给料机的精煤必须经过水分测定，并换算成干煤基量参数输入到定量给料机控制系统中，控制系统经过数据转化再控制定量给料机为棒磨机均匀且定量的给料；给水系统则根据定量给料机的给煤量和测定的精煤水分参数，通过流量计和流量调节阀来控制向棒磨机系统加水量的多少。以每小时制备重量浓度为50%的管输煤浆10000kg为例。通过上述试验结果可以看出，当充棒量为14%、大中小棒配比为1∶1.1∶1.1时，棒磨机煤浆产品的粘度值和粒级都符合要求，可作为棒磨机系统工艺设计的参考。棒磨机筒体内磨煤钢棒充棒量、配比等参数一般无法实现生产时在线调节，故其设计参数一般不进入控制系统，但棒磨机的磨煤时间可以通过调节电机和筒体转速来实现在线调节。返料系统的主要是通过分级筛来控制棒磨机的跑粗颗粒(+1mm粒级)，并通过返料泵将跑粗颗粒返回到棒磨机系统进行再磨。因此，返料系统的工艺设计一方面是保证粗颗粒不进入到管道输送系统，另一方面是通过流量计和流量调节阀来实现返料系统的流量平衡。

4管输煤浆粒度控制工艺系统设计

管输煤浆粒度的控制对煤浆管道输送过程中堵管风险的防范具有重要意义，而粒度的控制主要通过棒磨机系统与返料系统得以实现。中煤科工集团武汉设计研究院有限公司管输煤浆试验结果一方面要求管输煤浆的粘度值不宜超过100mPa.s，另一方面要求制备的煤浆稳定性较好，综合上述两方面因素，棒磨机制备的管输煤浆-0.043mm粒级占比不宜少于20%，+1mm粒级占比不宜多余1%。其中，煤浆产品-325粒级的占比主要通过棒磨机筒体内磨煤钢棒充棒量、配比等和磨煤时间来调节，而+1mm粒级占比则通过返料系统来进行控制。棒磨机系统的工艺设计中，棒磨机是主体设备，其筒体内磨煤钢棒充棒量、配比等和磨煤时间均需通过试验来确定。试验采用φ420×600溢流型棒磨机，磨煤介质为钢棒，磨筒容积为80L。

5结语

(1)棒磨机制备管输煤浆工艺系统主要有定量给料系统、给水系统、棒磨机磨煤系统和返料系统四部分组成；

(2)通过定量给料系统与给水系统的控制逻辑设计，可以实现对管道输煤浓度的控制，保证制备的管道煤浆浓度在49%~55%之间；

(3)经过棒磨机磨煤系统的磨煤试验，摸索出筒体内磨煤钢棒充棒量、配比等参数，同时通过磨煤时间与返料系统的控制逻辑设计，保证了制备的管道煤浆+1mm粒级不超过1%、-0.045mm粒级不低于20%，同时控制煤浆粘度值不超过100mPa•s；

(4)该棒磨机制备管输煤浆工艺系统已应用于陕西神渭输煤管道工程首端煤浆制备系统。

参考文献

[1]王铁力．煤炭铁路运输过程中的环境污染及防治[J]．洁净煤技术，2014，20(3)：112-114．

[2]陈光国．我国长距离浆体管道输送系统的应用概况与展望[J]．金属矿山，2015(467)：153-157．

[3]丁玉琪．管道输煤的煤浆制备简介[J]．煤炭工程，1983(2)：42-45．

[4]欧阳增裕．管道输煤工程煤浆制备工艺的研究与设计[J]．煤炭加工与综合利用，2015(5)：78-80．

[5]吴嘉林，涂昌德，周秀隆，等．一种长距离管道输煤制备水煤浆的系统装置[P]．CN202865191U．2013．

[6]顾伯康．关于长距离管道输送煤浆的几个问题[J]．煤炭经济研究，1982(2)：16-20．

[7]王斌．关于4360型棒磨机在长距离管输煤浆中的应用技术探讨[J]．中国化工贸易，2016(5)：52-54．

[8]吴文颢，王斌．长距离管输煤浆成浆性工业化试验探索[J]．煤炭加工与综合利用，2016(3)：71-73．

作者：涂照妹 单位：中煤科工集团武汉设计研究院有限公司