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12.3 设备选择与配置
12.3.1 尾矿浆体泵选型应满足尾矿浆体设计流量、设计扬程和选矿厂流量扬程波动的要求。在正常流量扬程时,离心式矿浆泵应在高效区运行,在最高和最低流量扬程时,应能保证泵的安全、稳定运行。
12.3.2 尾矿浆体泵扬程应大于尾矿浆体输送所需的总扬程。尾矿浆体输送所需的总扬程应按下式计算:
式中:Pk——尾矿浆体输送总扬程(kPa);
H——扬送尾矿浆体的几何高度(m);
ρk——矿浆密度(t/m3);
ρs——水密度(t/m3);
L——管道长度(m);
ik——管道沿程摩阻损失(mH2O/m);
Pj——管道局部摩阻损失(kPa),可按管道沿程摩阻损失压力的5%~10%计;
Pn——泵站内管道零件摩阻损失(kPa),可计算确定或每座泵站取20kPa~30kPa;
Pz——终端剩余扬程(kPa),每个排出口可取20kPa~30kPa。
12.3.3 离心式矿浆泵的总扬程应按下列公式计算:
式中:Pb——矿浆泵输送尾矿浆体时的总扬程(kPa);
Ps——矿浆泵扬送清水时扬程(kPa);
Kp——矿浆泵输送尾矿浆体的扬程降低率,可根据公式(12.3.3-2)确定;
Km——矿浆泵磨蚀后扬程折减率,可取0.85~0.98,对于磨蚀性较大、口径小于或等于100mm的小型敞开式泵宜取小值;对于磨蚀性较小、口径为200mm或200mm以上的大型、封闭式泵可取大值;
Cw——尾矿浆体重量浓度。
12.3.4 容积式矿浆泵的总扬程应按下式计算:
式中:Pe——泵的额定压力(kPa);
K——泵的压力储备系数,隔膜泵、柱塞泵、活塞泵和水隔离泵宜取0.75~0.95,对停电时不需排空的尾矿浆体管道宜取小值。
12.3.5 离心式矿浆泵配用的电机功率应按下式计算:
式中:N-——泵所需电机功率(kW);
K1——电机功率储备系数,N≤40kW取1.2,N>40kW取1.1;
Qj——泵输送尾矿浆体的计算流量(m3/s);
ηj——机组的传动效率,联轴器传动取1.0,三角皮带传动取0.95~0.96,齿轮传动取0.97~0.98;
ηb——泵扬送清水时的效率。
12.3.6 容积式矿浆泵配用的电机功率应按下式计算:
式中:ηv——泵容积效率,应根据制造厂提供的数值采用或取0.85~0.90;
ηc——机械总效率,可取0.94。
12.3.7 矿浆泵的备用数量,应根据尾矿的磨蚀性、所选矿浆泵的类型、材质、泵站的工作条件,以及检修水平等因素按表12.3.7确定。磨损严重或其他条件不利时应取大值,磨损较轻或其他条件有利时应取小值。
当用矿浆泵冲洗管道时,备用泵的台数还应满足冲洗管道要求。
表12.3.7 矿浆泵的备用数量
12.3.8 离心式矿浆泵需要水封水时,其水量、水质与水压应按设备要求确定。当无具体资料时,水量可按矿浆流量的1%~2%计算,水质应满足水中悬浮物含量小于或等于300mg/1的要求,矿浆泵进口处的水压应大于矿浆泵工作压力50kPa~200kPa。水封水泵应设有备用。
12.3.9 泵站内的排水应排往附近的事故池,不得任意排放。
12.3.10 采用离心式矿浆泵多段扬送矿浆时,泵站之间宜采用矿浆池衔接,也可远距离直接串联。在同一泵站内近距离直接串联时,总扬程应在泵体强度允许范围内。
12.3.11 离心式矿浆泵在生产中需要随时改变转数以改变泵的扬程和流量时,可采取变频调速和调速电机等措施。容积式矿浆泵串联运行时,每台泵均应设相同的调速装置。
12.3.12 离心式矿浆泵采用三角皮带或联轴器传动时,应设置安全罩。
12.3.13 隔膜泵、柱塞泵和活塞泵缓冲装置宜采用高压充气方式。泵站内应设专用的充气装置,并应设有备用。充气压力应大于泵工作压力300kPa~500kPa,容量可采用0.4m3/min~1.0m3/min。缓冲装置还应设安全超压保护装置。
12.3.14 泵站内设置柱塞泵或水隔离泵时应安设给水系统,给水水量、水压和水质要求应由制造厂提供。
12.3.15 尾矿泵站的起重设备应按表12.3.15确定。
对于离心式泵,泵的重量应按整体计算;对于隔膜泵、柱塞泵、活塞泵和水隔离泵,泵的重量应按最大部件计算。
矿浆泵磨蚀较严重、检修较频繁、工作泵在3台(组)以上或为地下式泵站时,起重设备水平应按表12.3.15中的高者选取。
表12.3.15 尾矿泵站的起重设备
12.3.16 对于泵站内矿浆管上操作较频繁的阀门,直径小于DN250mm时,宜采用手动或液压矿浆阀;直径大于或等于DN250mm时,宜采用电动、气动或液压矿浆阀。
12.3.17 矿浆泵的配置应设计为压入式,容积式矿浆泵给矿压力不宜小于300kPa,水隔离泵给矿压力不宜小于150kPa。
12.3.18 泵站内的矿浆管道应采用钢管,并应在矿浆泵进出口管段上的适当位置设置快速管接头或伸缩接头。
12.3.19 泵站内矿浆泵、管道及阀门的布置应符合下列要求:
1 技术经济比较合理时,宜布置为一台(组)泵配置一条输送管道的“单打一”系统;
2 阀门的设置位置应方便操作与检修。当阀门高出地面1.2m以上时,应设置操作平台;
3 管道布置应力求线路短、阀门少、转角小、转点少,并应避免直交和死角过长;
4 管道应设置在地面或平台上,管壁与地面、墙壁间的净距不应小于0.3m。管道有碍通行时,应设跨越管道的走台;
5 管道的最低段宜设排矿口;
6 管道不得在电气设备上方通过;
7 管道及阀门应设置支撑。
12.3.1 本条是新增加的条文,规定了设备选择的基本原则。
12.3.2~12.3.4 规定了离心式矿浆泵和容积式矿浆泵总扬程的计算公式。
在容积式矿浆泵总扬程计算公式(12.3.4)中,对于隔膜泵、柱塞泵、活塞泵和水隔离泵的压力储备系数取0.75~0.95。
泵的生产厂家认为本厂产品出厂前已经过较大安全系数试压,可以按额定压力值选用,但设计多对其额定压力值进行折减,折减考虑的因素如下:
(1)生产厂中矿浆流量和浓度有波动,被输送的尾矿颗粒有变化,从而可能使管道摩阻损失比计算值增大。
(2)事故停电后再启动时,为冲起管底沉积尾矿,所需扬程比正常运行时扬程大。
(3)局部堵塞后,为冲管需更高的扬程。
(4)泵调速的需要,选额定值时泵的扬程只能往小调,考虑泵压力储备系数后,泵的扬程不仅能往小调,也能往大调。
(5)使用扬程愈接近额定值,泵的振动愈大。
现行行业标准《火力发电厂除灰设计规程》DL/T 5142-2002第5.9.1条规定,泵流量应为灰浆量和冲洗量之和的100%,压力宜为管道阻力的140%。本条规定可按0.75~0.95进行折减。
12.3.5、12.3.6 规定了离心式矿浆泵和容积式矿浆泵配用电机功率的计算公式。
12.3.7 矿浆泵备用率的确定与多种因素有关,除尾矿特性、尾矿浆体流变特性、泵的型号外,泵站管道布置、采用阀门型式和操作检修水平都是考虑的因素。其中主要取决于尾矿与浆体特性、设备本身的耐磨性、检修时间长短和备品备件的质量等。
早期国产泵材质差、使用寿命短,多采用200%的备用率。随着新型耐磨泵的产生,泵的备用率已有所降低。如新冠选矿厂的12P-7型泵,原设计备用率为200%,采用碳化硅新材料衬里后,主要部件使用寿命由原来的700h提高到2200h,目前备用率已降50%。
本条规定的备用率是根据现有矿浆泵型号的耐磨材质,国内一些厂矿的实际生产情况,并参考冶金水力除灰等部门的有关规定制订的。
12.3.8 矿浆泵水封效果的好坏直接影响盘根和轴承的使用寿命。水封效果又与水封水流量、压力和水质有关。
关于水封的压力,过去沿用传统的经验,为矿浆泵工作压力加100kPa~150kPa。从理论上说是合理的,但国内有些厂矿实际上采用更高的压力。据分析,这可能与水封水压力定义不明确、理解不同有关。如把水封水压理解为水封泵的工作压力则不妥,而应是在矿浆泵水封水进口处应具有的水压。否则,当泵站内水封水管过长、管件多、管径又小时,管道摩阻损失很大,不能保证所需的水封水压。
矿浆泵水封水量是参照生产厂家所提供的数据和实际生产情况制订的。
12.3.10 离心式矿浆泵远距离直接串联工作国内虽有先例,但要求有可靠的监控仪表和完善的通讯设备,操作、管理比较复杂,生产初期缺乏操作经验,往往事故较多。如大孤山选矿厂采用12P-7型砂泵二级泵站远距离直接串联,生产初期曾发生过泵体的逆止阀爆裂事故。现在监控仪表和通讯设备已很完善,操作水平有很大提高,经认真考虑后亦可采用,但不及多级泵在同一泵站内直接串联。多级泵在同一泵站内直接串联操作管理集中、方便,可减少建筑面积和管理人员,因此优于远距离直接串联。这方面国内已有很多成功的实例和成熟的经验。特别是沃曼泵在我国应用以来,设备本身允许多级泵直接串联使用,这就为采用这种配置方式创造了条件,因此不推荐远距离直接串联的配置方式。
12.3.13 隔膜泵、柱塞泵、活塞泵应设有稳定泵出口压力的缓冲装置,定期往缓冲装置中高压充气,高压充气方式需设专用空压机,空压机虽每日只开数次,每次15min~30min,但为保证泵的连续工作,仍应设备用设备。冲氮气亦可用高压充气瓶。
12.3.15 尾矿泵站的起重设备关系到能否保持泵站正常运行以及劳动条件的好坏。考虑到矿浆泵的检修比较频繁,检修工作劳动强度大,为了加快检修速度,改善劳动条件,故规定起重设备按离心泵泵体或电动机的整体重量考虑,且标准比水泵站高一些。
12.3.16 开闭尾矿泵站管道阀门较之开闭水管道阀门既费时又费力,一般管道直径DN250mm以上的阀门要两个人才能开闭。为了缩短启闭阀门时间,减轻劳动强度,本条规定管道直径DN250mm以上阀门宜采用电动、气动或液压传动驱动器启闭阀门。
12.3.19 尾矿泵站的管道和阀门配置形式很多,总体来说可分为一泵一管的“单打一”式和一泵多管的:“多通路”式两大类。
“多通路”布置阀门多,操作管理繁琐。由于阀门磨损快,使用寿命短,从而使管理费增加,维修拆换工作量大,事故机会多,为此,有些设计人员和厂矿生产管理人员倾向于采用“单打一”配置。
“单打一”式配置可最大限度减少阀门数量,简化泵站内管道布局,改善水力条件,减少建筑面积,使操作管理简便,减少事故发生概率。但换泵就需换管,增加了管道放矿的次数和处理放矿的工作量,同时在外部管道较长的情况下并不经济。具体情况应经技术经济比较后确定。
因此本条规定只有在技术经济比较合理时才宜采用“单打一”式配置。
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