華豐煤化電力公司煤場改造工藝設計

朱斌鵬

摘要：華豐煤化電力公司煤場建于2004年，為露天敞開式煤場，隨著華豐產能的快速增長，煤場供料能力已不堪重負且對環(huán)境污染嚴重。華豐公司預計投資2億元對原有煤場進行整體搬遷新建，建成后綜合儲料能力由12萬噸擴大到16萬噸，煤場存儲方式改為棚化封閉式，實現(xiàn)了煤場粉塵零排放，收到了良好的經濟和社會效益。

關鍵詞：煤場改造；棚化；環(huán)保擴容；工藝設計；儲斗能力 文獻標識碼：A

中圖分類號：TD928 文章編號：1009-2374（2016）03-0009-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.03.005

1 概述

河北華豐煤化電力公司煤場建于2004年，主要為當時年產60萬噸焦炭的4.3m搗固焦爐供料，2006年和2009年分別建設了兩個5.5m搗固焦爐，年產量提高到了280萬噸，原有料場通過加長、加寬料條等方式，將最大存儲提高到了12萬噸。隨著2012年的一期焦爐改造的完成，年產量提高到了330萬噸，原有煤場已無法滿足生產的需要。

原有煤場為露天敞開式結構，大風和下雨等惡劣天氣造成嚴重的物料損失和環(huán)境污染，物料倒料過程中有大量的粉塵產生，而且由于焦化煤含水量較高，冬季會形成凍煤層，嚴重影響生產。

華豐煤化電力公司從2015年開始，預計投資2億對原有煤場進行異地封閉式改造，原有機械和電氣設備利舊，將煤場有效貯量增加至16萬噸。新建料場原料煤存儲方式改為棚化封閉式，實現(xiàn)了煤場粉塵零排放，避免了大風和雷雨等惡劣天氣對物料的損耗和對環(huán)境的污染，還解決了冬季煤場凍料的問題，獲得了良好的經濟和社會效益。

2 工藝方案設計

2.1 工廠規(guī)模

新建煤場包括原料煤的卸車、堆存、取料及輸送等作業(yè)，受卸能力為每天0.85萬噸，采用50t汽車運輸輸入廠區(qū)，建設兩個封閉式貯煤棚，總有效貯量16萬噸。焦化用煤種類14～16種，堆料能力為1000t/h，取料能力為600t/h。

2.2 工藝方案

原料煉焦煤進廠方式為公路汽車運輸。汽車來煤采用橋式螺旋卸車機卸煤，深地槽受煤，皮帶機轉運，封閉式料場內斗輪式堆取料機堆取作業(yè)，管帶機長距離輸送至老區(qū)轉運站分流至老區(qū)各用戶的工藝方案。

2.3 工藝流程

煉焦煤分別汽運至四列并排的汽車受煤坑，由螺旋卸車機卸料至受煤倉，經由電液動鄂式閘門分別落料至煤-1、煤-2、煤-3、煤-4四條并排的皮帶機上，四條皮帶機均落料至煤-5皮帶機。煤-5皮帶機在MZ1轉運站內通過三通溜槽將煤分流至煤-6、煤-7兩條皮帶機。煤-6皮帶機在MZ2轉運站落料至煤-8皮帶機。煤-7皮帶機橫穿1#貯煤棚，通過皮帶機上的斗輪式堆取料機進行1#貯煤棚內的堆取料作業(yè)。煤-8皮帶機橫穿2#貯煤棚，通過皮帶機上的斗輪式堆取料機進行2#貯煤棚內的堆取料作業(yè)。煤-7、煤-8皮帶機分別在MZ3、MZ4轉運站落料至煤-9皮帶機。煤-9皮帶機在MZ5轉運站落料至煤-10管狀皮帶機輸送至老廠區(qū)新建的MZ6轉運站，在此分流至煤-11和煤-12兩條皮帶機。煤-11和煤-12兩條皮帶機與老區(qū)的現(xiàn)有轉運站連接，完成對老區(qū)各用戶的輸煤。

以上流程中，煉焦煤不能在兩個貯煤棚同時堆取，只能是一個貯煤棚堆料，另外一個進行取料。

2.4 車間主要組成

本工程車間主要有采樣機室及采樣棚、汽車受煤棚、1#貯煤棚、2#貯煤棚、MZ1～MZ7轉運站及相應的膠帶機通廊等。

2.4.1 采樣機室及采樣棚。汽車進受煤坑前設有兩套汽車采樣機，對進廠原料進行采樣和化驗檢測。采樣棚跨度為6.8m，軌頂標高7.107m。采樣機室為兩層建筑，長18m、寬6m，一層高3.75m，二層高3.5m。一層為制樣室、縮分室、辦公室、廁所和登記室；二層為電氣室、操作室辦公室和廁所。二層走廊為外挑形式，寬1.2m，通過樓梯間下到一層。采樣機共兩臺：一臺利舊，一臺新購。

2.4.2 汽車受煤棚。原有汽車受煤棚為兩列，每列9m，每列分10跨，每跨長7m，每列一次可停放3輛50t的半掛車。每列設兩臺單線橋式螺旋卸車機，卸車機跨距8m，單臺卸車能力400～500t/h。汽車受煤棚整體受卸能力最大為1000t/h，作業(yè)率達到了100%，無法保證正常生產，需要擴容改造。

新建汽車受煤棚將橫向擴大到4列，每列寬9m，共36m。縱向與原有汽車受煤棚相同。每列設兩臺單線橋式螺旋卸車機，單臺卸車能力400～500t/h。作業(yè)率維持在50%～62.5%，作業(yè)率較合理。每列設有16個地倉，每個地倉頂部3m×4m，倉頂設鋼箅板，倉嘴標高-4.5m，倉下設1000mm×1000mm的電液鄂式閘門，倉內壁鋪設30mm厚鑄石襯板。每個地倉有效貯煤20噸。汽車受煤棚共可貯煤約1280噸，可供持續(xù)上料約1小時。螺旋卸車機共8臺，其中4臺為利舊設備、4臺新購，縱向兩端各設置3t電動葫蘆1個、3t手動單軌小車1個。

螺旋卸車機為雙螺旋結構，其中一個螺旋為截齒型，為冬季卸車進行表層破冰。

2.4.3 貯煤棚。兩個貯煤棚的結構均為網架結構，尺寸相同，凈長330m，凈寬91m，內部凈空高度為35m。每個貯煤棚中間設1臺堆取料機2個料條，堆取料機利用老廠已有設備，堆料能力為1000t/h，取料能力為600t/h，臂長30.0m。

兩個貯煤棚按照最多16種煤堆放設計，料堆寬度36.0m，堆高13.0m，最大貯煤21.4萬噸，有效操作貯量16萬噸。內部設置噴灑水對煤堆，內部場平做瀝青

處理。

2.4.4 轉運站及通廊。本工程共設7個轉運站，其中MZ1～MZ5轉運站為新建，MZ6和MZ7為現(xiàn)有轉運站改造，有設備層封閉，設檢修電動葫蘆；皮帶機寬度為1200mm，帶速為2.5m/s，總長約1395m，通廊寬度按3.6m設計，全封閉結構。管帶機采用約400mm管徑，輸煤能力600～800t/h，長約2500m，隨地形起伏布置，中間不設轉運站直接輸送到老廠區(qū)分料點。

3 技術改進措施

3.1 煤場封閉技術

新建煤場的貯煤棚跨度較大，達到了91m，普通的鋼結構廠房形式如果想將堆取料機容納到里面，廠房的標高將會很高，周圍的立柱由于承載很大的風載核會建造得很大，而料場的兩側又不高，空間浪費嚴重，建設成本較高。

為了很好地解決以上問題，本工程中采用了網殼結構廠房，網殼結構廠房的圓柱面由三段圓弧分別組成，中間段半徑較大，兩側弧度較小，兩側可以大大降低矢高，而這部分空間往往是設備無法利用的，對其正常操作沒有影響。除此之外，三心圓柱網殼兼有殼體結構和桿系結構的優(yōu)點，傳力路線簡捷明了，荷載可直接沿弧線傳遞給基礎，截面上的彎矩小，彎矩的降低使網殼能更好地發(fā)揮材料作用，適用于較大的跨度和較重的載荷?？紤]邯鋼地處北方內陸地區(qū)，冬季凍雪對網殼側面造成較大壓力等因素，該結構形式也能很好地解決上述問題。

3.2 皮帶機優(yōu)化

原有煤場堆取料機下的兩條帶式輸送機的驅動電機采用電壓為6kV的高壓電源，功率為280kW，帶寬1200mm，輸送能力為1000t/h，帶速為2.5m/s，水平輸送距離為406.9m。帶式輸送機采用高壓電源，建設成本高，啟動慢，頻繁啟動和維護較困難。新建煤場的料條長度比原有煤場的料條長度縮短，皮帶機的水平輸送距離降為356m，帶式輸送機的帶速、輸送量和帶寬不變。經過詳細的數(shù)學計算，最終算出實際所需驅動力約為102.116kW，考慮堆取料機對物料有提升高度，跳級使用了功率160kW電壓380V的普通電機，減少了工程投資。由于新建煤場為整體搬遷工程，有大量的皮帶機需要利舊，我們根據(jù)原有皮帶機的圖紙進行了新工藝的優(yōu)化，輸送機的弧度和角度在滿足工藝要求的情況下，優(yōu)先使用原有皮帶機的弧度和角度。輸送機的拉伸裝置和頭尾架在校核許用力后，滿足要求的優(yōu)先使用。在確定了可利舊的設備后，必須對原有設備的地腳進行仔細的校核，以保證土建委托的正確性。這樣做雖然設計和計算工作增加了很大的工作量，但是大量的皮帶機得以利舊，皮帶機的支架和托輥等設備的利用率達到了80%，節(jié)省了大量的工程投資。

4 結語

新設計的華豐煤場采用了大跨度網殼結構封閉式廠房，物料的自然損耗降為零，大幅降低了對周圍環(huán)境的污染，實現(xiàn)了綠色企業(yè)和美好環(huán)境的和諧共存。同時在設計上進行優(yōu)化，滿足清潔企業(yè)中的先進節(jié)能指標要求，并且將原有設備大量利舊，降低了工程投資成本，實現(xiàn)了企業(yè)裝備的節(jié)能化、現(xiàn)代化，積極發(fā)展循環(huán)經濟，將會收到良好的經濟和社會效益。

參考文獻

[1] 北京起重運輸機械研究院，武漢豐凡科技開發(fā)有限責任公司.DTII（A）型帶式輸送機設計手冊[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2013.

（責任編輯：周 瓊）