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(1．中國(guó)煤炭科工集團(tuán) 北京華宇工程有限公司，河南 平頂山 467000；2.平頂山天安煤業(yè)股份有限公司 七星選煤廠，河南 平頂山 467000)

管狀帶式輸送機(jī)在七星選煤廠的應(yīng)用實(shí)踐

張龍?chǎng)?，喬金昌2

(1．中國(guó)煤炭科工集團(tuán) 北京華宇工程有限公司，河南 平頂山 467000；2.平頂山天安煤業(yè)股份有限公司 七星選煤廠，河南 平頂山 467000)

針對(duì)七星選煤廠中煤、煤泥產(chǎn)品銷售不便，火車運(yùn)輸成本高的問題，采用管狀帶式輸送機(jī)輸送的方式，將中煤、煤泥運(yùn)輸至中平煤電公司，有效地降低了選煤廠運(yùn)輸成本，緩解了鐵路運(yùn)輸系統(tǒng)的壓力，提高了選煤廠的生產(chǎn)效率。

煤炭運(yùn)輸；管狀帶式輸送機(jī)；選線設(shè)計(jì)；運(yùn)輸成本

在目前煤炭行業(yè)形勢(shì)整體低迷的情況下[1]，如何降低煤炭運(yùn)輸成本也是煤炭生產(chǎn)企業(yè)需要考慮的重要問題。目前，煤炭從選煤廠到用戶企業(yè)常用的輸送方式主要是火車、汽車運(yùn)輸。然而，在短距離煤炭輸送過程中，火車、汽車運(yùn)輸不但污染大，而且運(yùn)輸成本較高，已不適合當(dāng)前的形勢(shì)。近些年，管狀帶式輸送機(jī)以工程造價(jià)省、建設(shè)工期短、適應(yīng)復(fù)雜地形、安全環(huán)保、運(yùn)行穩(wěn)定且成本低的優(yōu)點(diǎn)逐漸被煤炭企業(yè)所認(rèn)可[2]。

1 概述

七星選煤廠隸屬于平頂山天安煤業(yè)股份有限公司，原煤處理能力為3.60 Mt/a，采用三產(chǎn)品重介旋流器+TBS+浮選+壓濾工藝，主要產(chǎn)品是灰分為10.50%的煉焦精煤。生產(chǎn)的中煤、煤泥(干燥后)目前通過集團(tuán)鐵路運(yùn)輸供應(yīng)給中平煤電公司。由于七星選煤廠與中平煤電公司距離較近，共用一個(gè)鐵路站場(chǎng)，采用火車短途倒運(yùn)的運(yùn)輸方式經(jīng)常導(dǎo)致鐵路調(diào)車時(shí)間緊張，工作強(qiáng)度過大，并影響到其他廠礦向中平煤電公司輸煤，嚴(yán)重制約了兩個(gè)單位的產(chǎn)能；并且火車短途倒運(yùn)運(yùn)輸費(fèi)用較高，為13.76元/t，相比之下，管狀帶式輸送機(jī)運(yùn)輸成本則低得多，約為2.17元/t。鑒于此，中國(guó)平煤神馬集團(tuán)決定，在七星選煤廠與中平煤電公司兩下屬單位間建設(shè)一條管狀帶式輸送機(jī)運(yùn)輸通道，以緩解集團(tuán)鐵路運(yùn)輸系統(tǒng)的壓力，降低運(yùn)輸成本。

2 管狀帶式輸送機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

建設(shè)的管狀帶式輸送機(jī)運(yùn)量按300 t/h設(shè)計(jì)，管徑為250 mm，帶速為2.5 m/s，水平機(jī)長(zhǎng)868 m，提升高度-4.1 m(輸送起點(diǎn)比終點(diǎn)高4.1 m)，采用機(jī)頭驅(qū)動(dòng)，垂直拉緊+絞車張緊方式。

設(shè)計(jì)運(yùn)輸路線為：在七星選煤廠廠區(qū)內(nèi)，煤泥通過雙側(cè)犁式卸料器從煤泥裝車棧橋卸入水平轉(zhuǎn)彎膠帶，沿12號(hào)轉(zhuǎn)載點(diǎn)至原主廠房原煤緩沖倉(cāng)棧橋運(yùn)至原煤緩沖倉(cāng)上，運(yùn)輸距離約230 m；之后通過溜槽卸入沿鐵路南側(cè)空地走向布置的管狀帶式輸送機(jī)進(jìn)行運(yùn)輸，最終運(yùn)抵中平煤電公司儲(chǔ)煤場(chǎng)，運(yùn)輸距離約940 m。中煤可通過裝車倉(cāng)下轉(zhuǎn)載膠帶，轉(zhuǎn)載卸入管狀帶式輸送機(jī)中部，此外還預(yù)留了精煤運(yùn)輸接口。中平煤電公司儲(chǔ)煤場(chǎng)內(nèi)設(shè)返煤膠帶，煤流可延伸至中平煤電公司5號(hào)轉(zhuǎn)載點(diǎn)上部，與返煤系統(tǒng)搭接。

七星選煤廠與中平煤電公司直線距離約1 km，兩者之間通過鐵路站場(chǎng)東西向連接，外圍較遠(yuǎn)處可通過公路環(huán)形連通。鐵路站場(chǎng)為平煤集團(tuán)七礦站場(chǎng)，鐵路線為平煤礦區(qū)煤炭運(yùn)輸專用線，運(yùn)力繁忙；鐵路站場(chǎng)沿途有七礦站場(chǎng)信號(hào)房、兩架人行天橋、鐵路列檢站、若干信號(hào)燈架、調(diào)車絞車系統(tǒng)、棚戶區(qū)及各類線桿。經(jīng)歷幾次技改后，七星選煤廠工業(yè)場(chǎng)地內(nèi)條件復(fù)雜，建構(gòu)筑物繁雜，管狀帶式輸送機(jī)線路沿途有居民近20戶，且場(chǎng)地西段及中平煤電工業(yè)場(chǎng)地內(nèi)有6 kV高壓線穿過，并有泄洪管道通過。上述各種因素造成該項(xiàng)目建設(shè)場(chǎng)地十分復(fù)雜的局面，因此在建設(shè)時(shí)必須考慮周全。

3 管狀帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì)線路分析

3.1 尾部敞開段選線設(shè)計(jì)

管狀帶式輸送機(jī)尾部敞開段處于七星選煤廠內(nèi)，根據(jù)工藝要求，干燥煤泥、中煤都需轉(zhuǎn)載進(jìn)入輸送機(jī)通道，其敞開段需57.40 m。

設(shè)計(jì)時(shí)考慮了兩種選線方案，其中：A方案是將輸送機(jī)-2.3°(與水平面角度)精確布置，依次通過七星選煤廠重介二車間主廠房原煤緩沖倉(cāng)(廢棄)改造后的+4.20 m平面、中煤上倉(cāng)棧橋支腿柱、七礦站人行棧橋步梯及支腿柱；B方案是輸送機(jī)直線通過中煤上倉(cāng)棧橋支腿柱，水平轉(zhuǎn)彎后繞過人行棧橋步梯通過其下部，不需穿越人行棧橋步梯及支腿柱，以減少拆除作業(yè)。

由于管狀帶式輸送機(jī)水平轉(zhuǎn)彎半徑≥400D(D為管狀帶式輸送機(jī)直徑)[3]，在空間布置“S”彎較難實(shí)現(xiàn)。因此，為避開鐵路限界難度高、成本大等因素后，否定了方案B的設(shè)計(jì)，采用了方案A布置。管狀帶式輸送機(jī)機(jī)尾示意圖如圖1所示，管狀帶式輸送機(jī)通過人行棧橋的結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。

圖1 管狀帶式輸送機(jī)機(jī)尾結(jié)構(gòu)示意圖

圖2 管狀帶式輸送機(jī)通過人行棧橋的結(jié)構(gòu)示意圖

3.2 管狀帶式輸送機(jī)沿途跨越障礙物選線設(shè)計(jì)

3.2.1 鐵路股道沿線及跨越鐵路股道

管狀帶式輸送機(jī)穿越七星選煤廠內(nèi)的建構(gòu)物后，進(jìn)入棚戶區(qū)圍墻與鐵路專用線1號(hào)股道中間約1.50 m寬的狹窄空間(南側(cè)有3 m高的石砌圍墻，北側(cè)為1號(hào)股道)。選線方案A：輸送機(jī)桁架底面至鐵路軌面大于5 500 mm(5 500 mm為鐵軌正上方各種建筑物基本限界)[4]，桁架采用單鋼管立柱支撐，立柱在鐵路水平限界之外(距鐵軌中心線2 440 mm外)[4]，此段距離水平布置約125 m；方案B：輸送機(jī)整體近地面布置，距軌道頂面高300 mm，桁架避開鐵路限界，棚戶區(qū)圍墻側(cè)盡可能留有檢修空間。方案A雖有檢修空間加大的優(yōu)點(diǎn)，但輸送機(jī)整體架高后投資增加，同時(shí)上部桁架會(huì)與棚戶區(qū)房屋有交叉，存在拆遷協(xié)調(diào)等不利因素；此外，輸送機(jī)架高后噪聲傳導(dǎo)較強(qiáng)，不利于環(huán)保。相比之下，方案B在此段布置中更有優(yōu)勢(shì)，故在靠近棚戶區(qū)處，輸送機(jī)在滿足鐵路限界的情況下接近地面布置。

管狀帶式輸送機(jī)沿途布置需跨越機(jī)車列檢站股道，此處需滿足鐵路軌面上部建筑物限界，此列檢站是平煤集團(tuán)內(nèi)部專用的內(nèi)燃機(jī)車檢修站，故檢修股道的上部建筑限界為距軌面5 500 mm高度即可。為保障未來電力機(jī)車通行的發(fā)展，本次輸送機(jī)桁架通過鐵道時(shí)桁架下部距鐵路軌面的設(shè)計(jì)高度大于6 550 mm[5](6 550 mm適用于電力牽引區(qū)段的跨線橋、天橋、雨棚等建筑物)。

3.2.2 管狀帶式輸送機(jī)穿越鋼制天橋

管狀帶式輸送機(jī)跨越檢修股道后，“S”形水平轉(zhuǎn)彎沿鐵路線繼續(xù)向西布置，需跨越南北走向的鐵路專用線鋼制天橋。輸送機(jī)需-3°布置穿越天橋支腿柱上框架高度部位，且避開天橋支腿柱。經(jīng)與平煤集團(tuán)鐵運(yùn)處協(xié)商，對(duì)鋼制天橋支腿柱進(jìn)行加固設(shè)計(jì)，既可使輸送機(jī)順利通過，又確保了天橋支腿柱結(jié)構(gòu)改變后天橋的安全性。管狀帶式輸送機(jī)通過鋼制天橋的平面圖與剖面圖如圖3所示。

圖3 管狀帶式輸送機(jī)通過鋼制天橋的平面圖與剖面圖Fig.3 Sketch showing the passing of the conveyor through a steel overhead walkway

3.2.3 管狀帶式輸送機(jī)跨越泄洪道及高壓線

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際勘測(cè)地形，管狀帶式輸送機(jī)布置需設(shè)計(jì)支柱54處。在地面無障礙物且輸送機(jī)直線布置時(shí)，立柱間距選擇標(biāo)準(zhǔn)間距15 m；輸送機(jī)水平弧形布置時(shí)，支柱間距需單獨(dú)計(jì)算設(shè)計(jì)，需滿足桁架強(qiáng)度。在本次選線過程中，輸送機(jī)需通過地面兩處泄洪管道，要求水平弧形布置，桁架立柱間距設(shè)計(jì)為25 m，以保證立柱基礎(chǔ)在泄洪道區(qū)域以外。

當(dāng)管狀帶式輸送機(jī)桁架通過6 kV高壓線時(shí)，據(jù)相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范，導(dǎo)線與建筑物間的最小垂直距離為3 m，導(dǎo)線與建筑物的最小水平距離為1.5 m[6](兩條件不需同時(shí)滿足)。此處6 kV高壓線最低處距地面10 m，為保證輸送機(jī)桁架從下方通過時(shí)的安全性，同時(shí)考慮桁架檢修過人高度2 m，此范圍內(nèi)桁架上頂面高度控制在4 m內(nèi)。

機(jī)頭拉緊裝置布置在高壓線附近，其拉緊形式采用垂直拉緊+絞車張緊方式。由于重錘塔架高度超越高壓線且水平臨近高壓線，需用鋼絲繩牽引至高壓線外側(cè)布置塔架，以保證塔架和高壓線的最小水平間距為1.50 m且避開高壓線。

3.3 管狀帶式輸送機(jī)頭部敞開段設(shè)計(jì)

管狀帶式輸送機(jī)頭部段為卸煤區(qū)域，該輸送機(jī)不同時(shí)輸送中煤和煤泥，卸煤區(qū)域需布置兩個(gè)落煤點(diǎn)，故其敞開段需具有較長(zhǎng)距離，約53.10 m。在機(jī)頭設(shè)置一個(gè)落煤點(diǎn)，在輸送機(jī)敞開段中部設(shè)置一個(gè)犁式卸料器，其下為一個(gè)落煤點(diǎn)。由于輸送機(jī)跨越一個(gè)落煤點(diǎn)，機(jī)頭段需設(shè)計(jì)一品長(zhǎng)30 m、寬3 200 mm、高2 900 mm的鋼桁架，以滿足設(shè)計(jì)要求。管狀帶式輸送機(jī)卸料點(diǎn)示意圖如圖4所示。

圖4 管狀帶式輸送機(jī)卸料點(diǎn)示意圖

4 效果分析

考慮到未來發(fā)展的需求，通過計(jì)算，選用管徑為300 mm、帶速為2.50 m/s的管狀帶式輸送機(jī)。其技術(shù)參數(shù)為：水平段機(jī)長(zhǎng)868 m，電機(jī)功率160 kW，最大運(yùn)輸能力為450 t/h。

在建設(shè)時(shí)，將管狀帶式輸送機(jī)兩端敞開段、過渡段的鋼桁架設(shè)置為封閉形式，以防止雨水進(jìn)入產(chǎn)品煤中；鋼桁架兩側(cè)走道板(有條件鋪設(shè)的)凈寬定為700 mm，兩側(cè)欄桿高1.2 m；圍墻附近，離鐵路限界較近處，鋼桁架支柱采用單鋼管，其它位置采用2根、4根支柱；輸送帶采用具有良好的彈性、縱向柔性、橫向剛性及抗疲勞性能的管帶專用阻燃性聚酯帶，膠帶上層膠厚度為6 mm，下層膠厚度為3 mm；電動(dòng)機(jī)采用低壓風(fēng)冷型三相鼠籠感應(yīng)電機(jī)[7]，電機(jī)電壓為380 V，防護(hù)等級(jí)為IP55。

本工程通過總投資概算控制，總運(yùn)行成本分析(包括建筑、設(shè)備折舊等)，得出噸煤運(yùn)輸成本為2.17元，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于火車短途倒運(yùn)13.76元/t的運(yùn)輸成本。按照每年運(yùn)輸1.50 Mt產(chǎn)品煤計(jì)算，每年可為公司節(jié)省運(yùn)輸成本1 738.5萬元。

5 結(jié)語

管狀帶式輸送機(jī)具有清潔環(huán)保、輸送線可沿空間曲線靈活布置、輸送傾角大、單機(jī)運(yùn)輸距離長(zhǎng)等特點(diǎn)，與普通帶式輸送機(jī)比較，具有占用空間小，布置可隨地形起伏彎曲，建設(shè)成本低，建設(shè)周期短，安裝維護(hù)方便，運(yùn)行安全可靠，膠帶不易跑偏等優(yōu)點(diǎn)。生產(chǎn)實(shí)踐表明，管狀帶式輸送機(jī)在七星選煤廠至中平煤電公司的運(yùn)輸通道建設(shè)中發(fā)揮了巨大作用，不僅緩解了鐵路運(yùn)力的緊張，并且大幅降低了運(yùn)輸成本。

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The technical approaches for application of the tubular belt conveyor at Qixing Coal Preparation Plant

ZHANG Long-xin1, QIAO Jin-chang2

(1. Beijing Huayu Engineering Co., Ltd., China Coal Technology & Engineering Group, Pingdingshan, Henan 467000, China;2. Qixing Coal Preparation Plant of Pingdingshan Tian'an Coal Co., Ltd., Pingdingshan, Henan 467000, China)

In view of the sluggish market of the middlings and slime products of Qixing plant and the high railway transport cost, use is made, instead of the tubular belt conveyor for the delivery of these products to Zhongping Coal & Electricity Co., Ltd. The use of the tubular best conveyor has led to effective reduction of transportation cost, lessened strain on railway transport system and improved coal cleaning performance of the plant.

transport of coal; tubular belt conveyor; routing design; transportation cost

1001-3571(2016)05-0040-04

TD948.2

B

2016-10-05

10.16447/j.cnki.cpt.2016.05.010

張龍?chǎng)?1988—)，男，山西省運(yùn)城市人，工程師，從事選煤工藝研究與選煤廠設(shè)計(jì)工作。

E-mail:huayuzlx@126.com Tel:15225022826

張龍?chǎng)? 管狀帶式輸送機(jī)在七星選煤廠的技術(shù)實(shí)踐[J]. 選煤技術(shù)，2016(5)：40-43.