选煤厂工艺管道的设计相关问题探讨

[摘 要]笔者结合选煤厂工艺管道设计经验，简要介绍了选煤厂管道设计所需基础材料与设计原则，详细阐述了管道设计过程中管径的计算、水力坡度的确定、管材和阀门的选取、管道连接、管道布置细节以及设计图纸的绘制。

[关键词]选煤厂；管道设计；基础资料；设计原则；设计过程

中图分类号：TD948 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）27-0036-01

选煤厂管道在选煤厂中使用广泛，是工艺厂房布置中的一个重要部分，管道布置的合适与否，对选煤厂能否正常生产和工艺系统灵活性影响很大，直接关系到选煤厂最终工艺指标以及洗水闭路循环的环保要求能否实现。因此，管道设计必须做到合理、畅通，同时又要方便施工和检修。

1 管道设计基础资料

选煤厂管道设计是在选煤厂已有各专业施工图基础上进行的，管道设计需要各专业基础资料：

（1）选煤工艺图纸资料。包括工艺流程图、设备联系图、厂房设备安装关系图。管道设计人员应根据工艺流程图各作业的数质量流程关系，进行流量计算，确定相应作业管路中管道的直径，并根据管道中输送物料特性选择管道材质；根据工艺设备联系图明确管道在各设备之间的正确走向；根据安装关系图中各设备位置，在保证工艺设计合理的前提下，尽量做到管路敷设美观大方。

（2）厂房土建施工图。应根据土建施工图，明确选煤厂门窗位置及大小，主、次梁的大小及位置，各专业楼板预留洞孔大小以及与梁的关系，池壁、池底所埋防水套管以及管道设计时所需的支、吊架位置等。诸如此类在管道设计时都要和土建设计人员进行良好地沟通，以避免失误以及二次返工。

（3）非标图选煤厂管道有很大部分是与入料箱、漏斗、溜槽、各类桶、分流器等非标设备连接在一起的，因此，在管道设计中，需要随时与非标设计人员进行沟通，根据最终非标件图纸确定与非标件连接的管道的管径、走向及坡度要求。

（4）其他资料。主要包括物料和热量换算、厂区的水文地质资料、气候资料等。

2 管道设计原则

（1）管道设计必须保证工艺技术参数的要求指标以及工艺的完整性，各管道的管径、材质、坡度以及阀门的设置必须满足工艺要求。

（2）管道布置应符合工艺设备的安装、运输、操作、起吊及维修要求。

（3）管道布置应尽可能靠梁柱，走直线，线路短，弯头少。

（4）根据管道的强度和刚度条件，合理布置支架吊架点，支架吊架点应尽量设在柱边或梁下。管径较大及负荷较大的横向管道宜采用固定式支架。

（5）管道应避免穿过变电所、配电室、集中控制室，当管道与电缆平行布置时，管道应置于电缆下方。

（6）各类管道在设计中出现相碰时，应按如下原则相让：小管让大管，支管让主管；有压管道让无压管道；低压管道让高压管道；常温管道让高温与低温管道；辅助管道让物料管道。

3 管道设计过程

3.1 管径的计算

管径的选取主要取决于流量和流速，一般流体介质流速≤3m/s，气体流速≤100m/s，对含有固体颗粒的介质，为了防止沉淀和堆积堵塞，其流速不应过低。由常用流速计算管径：

式中：d为管径，mm；w为流量，m3/h；v为常用流速，m/s。

3.2 管道水力坡度的确定

当管径确定以后，管道水力坡度的确定就十分重要了，合理的管道水力坡度是关系到煤泥水系统足否顺畅的关键参数之一。为了保证管道的正常运行，对于输送不同性质的物料应有适宜的坡度，选煤厂管道设计各种水力坡度可参考选煤厂设计手册中/各种管道水力坡度参考表0。在各种管道水力坡度范围内：自流管道、输送介质浓度和密度高的管道、输送易沉淀介质的管道等可按规范取大值，空间允许的地方可适当超过最大值，以保证自流管道的畅通；压力管道、稀介质管道、清水管道等可按规范取小值。

3.3 管材的选取

选煤厂常用的管材有：无缝钢管、直缝卷焊钢管、铸铁管、耐磨管等。管路材质的确定应充分考虑管路内输送介质的属性、压力、腐蚀性等。

（1）无缝钢管。无缝钢管在选煤厂中使用广泛，煤泥水管道、清水管道、循环水管道、压风及真空管道一般都采用无缝钢管。煤泥水管道一般采用比标准管厚的无缝钢管，为了节省投资，有些中小型选煤厂的重介质管道也采用厚壁无缝钢管。

（2）直缝卷焊钢管。该类钢管在选煤厂中使用比较多，大直径的煤泥水管道、循环水管和鼓风管道都采用直缝卷焊钢管。

（3）铸铁管。铸铁管耐腐蚀性好，常用于地下埋设管道及排污管道。

（4）耐磨管。目前使用较多的耐磨管有耐磨铸钢管、超抗磨管、陶瓷内衬复合钢管、聚氨酯钢橡复合管、铸石管以及超高分子聚乙烯管等，这些管材都适用于做输送高磨蚀性浆体的重介质管道，又有各自的特点。耐磨管主要用于重介质管道，尤其是浓介质管道和合格介质管道，大型、特大型选煤厂的煤泥水管、循环水总管以及检修不方便的管道通常也使用耐磨管。结合设计经验，管道设计中耐磨层厚度一般确定如下： DN≤150mm，耐磨层厚度σ=12mm； 150mm300mm，耐磨层厚度σ=18mm。

3.4 阀门的选取

选煤厂大量的管道系统中需要在进、出口处设置阀门进行节流和控制，在选用阀门时，应力求简单、轻巧、灵活的结构类型。选煤厂工艺管道使用最多的是闸阀，其次是截止阀、止回阀、蝶阀、球阀和安全阀等。

常用阀门及用途为：

（1）单闸板闸阀多用于煤泥水和重介质管道系统。

（2）平行式双闸阀多用于清水或澄清水管道系统。

（3）电动闸阀一般用于大直径（DN >400mm）及要求自动调节的管道系统。

（4）止回阀一般与调节流量闸阀串联使用，以防止停泵时液体倒流。

（5）截止阀通常只在小直径的水管、浮选药剂管等管道上使用。

（6）蝶阀通常用于风管和水管系统，用于快速开闭和调节风水。

（7）球阀主要用于低温、高压和粘度较大的介质和要求快速启闭的管路中。

3.5 管道的连接

生产管道与管件（弯头、三通、阀门等）及设备的连接，通常采用的方法有焊接、法兰、承插和管螺纹等。在选煤厂管道设计中一般采用的是焊接和法兰连接。

焊接连接是管道的主要连接方式。焊接可用于各种管径和管壁厚度钢管的连接，具有牢固耐久、接头强度高、严密性高、成本低等优点。

法兰连接用于管道与管件、阀门或设备的连接。为了使法兰连接处密封，根据法兰的形式、管道输送介质的压力和温度，在法兰密封面之间应安装软垫。法兰连接的优点是具有可拆性，便于维修。

可根据选煤厂实际情况，对管道连接方式进行选择。对于法兰盘的设置，既要考虑节省投资，又要考虑生产需要和检修方便，因此，在离地面较近及易磨损堵塞的地方设置法兰盘；离地面较远，拆卸不方便以及不易磨损堵塞的地方，则可采用直接焊接进行连接。

4 结语

选煤厂工艺管道的作用有如人体的血管和城市的道路。管道设计是选煤厂煤泥水能否顺畅运行的保证，合理的管道设计是施工的前提和条件。因此，选煤厂工艺管道的设计应选择合理经济的管径和管路，以达到优化设计的目的。