水煤浆气化磨煤厂房的布置

曲兴韬(中国天辰工程有限公司，天津 300000)

水煤浆气化磨煤厂房的布置

曲兴韬(中国天辰工程有限公司，天津 300000)

本文介绍典型的水煤浆气化技术中磨煤厂房的布置、布置方法和布置要点。

水煤浆气化;磨煤厂房;跨度;高度

1 引言

典型的水煤浆气化技术包括GE水煤浆加压气化、华理多喷嘴对置式水煤浆气化等。煤浆制备装置在水煤浆气化技术中主要负责制备煤浆并给料，一般由磨煤厂房和给料厂房构成。其中制备煤浆的厂房通称磨煤厂房。国内有些项目采用外购成品水煤浆的方式，则只设置给料厂房。

典型的磨煤厂房由贴临的框架厂房和排架厂房构成。框架部分主要接收贮运系统的碎煤，经煤仓(煤储斗)、煤称量给料机输送到磨煤机。根据煤质情况，碎煤输送到磨煤机前，需要掺混石灰石的，需要配置石灰石输送系统。碎煤输送到磨煤机前的溜管部分，根据需要掺混滤液、新鲜水。国内有些项目根据需要同时掺混合成废水或沉降槽黑水等。框架部分的底层可以布置添加剂系统、氮压机等。

磨煤厂房的排架部分布置磨煤机组、磨煤机出料槽和磨煤机出料槽泵。磨煤机出料槽泵选用隔膜泵的情况较多，常见国外品牌有菲鲁瓦、奇好等，国内品牌有沈冶机械等，近期国内项目，选用离心泵的情况逐渐增多。如果煤浆浓度达不到工艺要求需要配置提浓设施时，相关设备可布置在排架厂房内，布置不下时，可延伸布置到框架厂房内。

图1 典型的两套磨煤机组磨煤厂房布置图

本文主要介绍水煤浆气化配套的磨煤厂布置的方法和要点，不涉及粉煤气化等类型的磨煤厂房。

2 磨煤厂房的跨度

2010年以前，水煤浆气化技术的磨煤厂房的框架部分多为10m跨度单跨丙类封闭或半封闭式厂房，厂房整体高度在41米左右。汶川地震之后，新修订的《建筑抗震设计规范》GB50011-2010对厂房布置有了更加严格的要求。磨煤厂房框架部分的布置方案因此发生变化。2016版的抗规延续了相关规定：

6．1．5 框架结构和框架—抗震墙结构中，框架和抗震墙均应双向设置，柱中线与抗震墙中线、梁中线与柱中线之间偏心距大于柱宽的1/4时，应计入偏心的影响。

甲、乙类建筑以及高度大于24m的丙类建筑，不应采用单跨框架结构；高度不大于24m的丙类建筑不宜采用单跨框架结构。

8．1．5 一、二级的钢结构房屋，宜设置偏心支撑、带竖缝钢筋混凝土抗震墙板、内藏钢支撑钢筋混凝土墙板、屈曲约束支撑等消能支撑或筒体。

采用框架结构时，甲、乙类建筑和高层的丙类建筑不应采用单跨框架，多层的丙类建筑不宜采用单跨框架。

磨煤厂房框架部分，也就是煤储斗框架，介质为粉煤，生产类别为丙类。根据抗规的要求，框架部分可设计为两跨多层厂房，通常情况下，根据煤储斗的大小及配套设施的布置情况，可确定为7．5m+5m或6m+6m两种情况。与排架厂房对应侧跨度可按7．5m或6m。

磨煤厂房排架部分，介质为水煤浆，生产类别为丁类。根据《建筑设计防火规范》GB50016-2014表3．4．1注2的要求，框架厂房与排架厂房之间应设置防火墙。排架厂房抗风柱侧根据磨煤机的能力、外形尺寸情况确定跨度，一般为7．5m+6m+6m+7．5m。

图2 磨煤厂房输煤皮带交接

图3 磨煤厂房转运站交接

图4 磨煤机层的高度关系

图5 磨煤机与煤称量给料机的高度关系

3 磨煤厂房的高度

影响磨煤厂房高度的因素比较多，不同项目，总图布置不同、生产能力不同，厂房的布置方案也不同，需要根据实际情况调整布置方案。

3.1 输煤皮带层的高度

输煤皮带层的高度与煤贮运系统的整体布置方案有关，此层高度确定过程中，要结合总图充分考虑贮运系统布置方案。一般煤的输送在框架厂房有两种交接方式：

(1)输煤皮带交接；(2)转运站交接

当输煤皮带层与贮运系统无法直接衔接时，可以考虑在框架厂房顶部或贴临外部设置转运站。

3.2 磨煤机层的高度及排架厂房的高度

磨煤厂房排架部分，主要布置磨煤机。排架厂房内在磨煤机周围设置一层楼面。此层楼面的高度与滚筒筛出口连接的磨煤机出料槽及磨煤机出料槽泵的安装高度有关。滚筒筛与磨煤机直连。一般确定此层楼面高度的步骤如下：

(1)确定泵的形式，泵的基础标高一般为200mm；(2)根据泵的资料进行配管研究，保证泵入口管道短而直；(3)保证磨煤机出料槽出口直连的下料阀阀杆有足够的操作空间；(4)确定出料槽的基础高度；(5)出料槽入口口径一般大于滚筒筛出口口径，滚筒筛出口管道需要插入出料槽一定空间。出料槽顶部一般设置搅拌器和人孔，上层楼面的高度要保证出料槽顶部有足够的操作空间。

经过以上步骤，综合考虑磨煤机的外形尺寸，可确定磨煤机中心标高和楼面高度。通常情况下，磨煤机中心高于楼面1．5m左右，这同时与磨煤机的能力，也就是筒体直径有关。

磨煤机检修用桁车的安装高度，需要综合考虑吊车吨位(吊钩尺寸)、最大检修件外形、吊装空间净空等因素，在此基础上可确定排架厂房的高度。

3.3 煤称量给料机的安装高度

磨煤机入口与筒体中心线之间的角度一般为55°或60°。沿入口管方向设置弯头和溜管与煤称量给料机连接。磨煤机主轴承中心线与排架厂房轴线间距根据磨煤机外形情况确定，一般为3m～3．5m。根据以上信息可确定煤称量给料机的安装高度。封闭式煤称量给料机的土建基础一般高于楼面200mm。

3.4 煤仓(煤储斗)高度的确定

在输煤皮带层高度、煤称量给料机高度确定的前提下，可以确定煤仓(煤储斗)的外形和高度。煤仓的容积通过工艺计算确定，需综合考虑磨煤系统与气化系统的配套情况。煤仓下锥段与煤称量给料机之间设置双曲线料斗。煤仓上部一般为混凝土结构，下部锥段为钢结构。煤仓上部堆角一般为30°，下部锥段椎角一般不大于60°。

图6 煤仓的高度关系

3.5 框架厂房的高度

框架厂房的高度，基于3．1～3．4所述内容，煤仓高度确定之后，框架厂房屋面高度的确定需要综合如下因素：(1)输煤皮带及其附属设备、检修设施所需的空间高度；(2)输煤皮带层除尘系统、除尘器布置所需的空间高度；(3)配置石灰石系统的，综合考虑石灰石储斗上部除尘器的布置及空间高度要求。

当输煤皮带层除尘器处理能力很大，占用空间较大且与输煤皮带的布置冲突时，可将除尘器布置到框架顶部，采用此布置方案时，要考虑框架顶部屋面的承载需要、屋面保温防水措施、安全栏杆的设置、优化防雷接地网的布置等。

图7 除尘器布置在框架顶部的情况

3.6 磨煤厂房的高度

在排架厂房、框架厂房根据核心设备依序确定布置高度的前提下，继续优化楼面设置，就可以确定磨煤厂房的高度，布置方案同时得以确定。

4 其它

(1)一般情况下，多台磨煤机共用一台加棒机，加棒机所在的区域一般为混凝土楼面。楼面集中堆棒时要考虑承载。可也考虑在吊装孔地面区域设置集中的堆棒区。(2)磨煤机周围的楼面，一般为花纹钢板，当磨煤机台数较多、厂房面积超规范(GB50016)要求时，也可考虑设置钢格栅。钢格栅的缺点是，当存在磨煤机或滚筒筛有煤浆泄露或检修时有煤浆泄露的情况时，泄露煤浆会通过钢格栅影响到下一层空间。(3)煤仓锥段、煤称量给料机出口管、石灰石称量给料机出口管，可根据需要，设置空气炮或其它防止物料架桥堆积的措施。

5 结语

磨煤厂房是典型的框架厂房+排架排架厂房相结合的设计案例，且工艺介质既有粉料又有浆料，做好设备布置是完善管道布置的前提。磨煤厂房布置方案确定的过程中要充分考虑工艺需求和物料特性，做到有理有据，美观实用。

图8 典型磨煤厂房立面图

[1]《建筑抗震设计规范》GB50011-2010(2016版)

[2]《建筑设计防火规范》GB50016-2014

[3]兖矿新型气化炉及配套工程项目

[4]鄂尔多斯甲醇、二甲醚项目

[5]神华包头煤制烯烃项目气化装置

[6]兖矿新疆醇氨联产项目

[7]华鹤3052项目

[8]汇能煤制天然气项目

[9]神华新疆煤基新材料项目等