管狀帶式輸送機在七星選煤廠的應用實踐

張龍鑫，喬金昌

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

管狀帶式輸送機在七星選煤廠的應用實踐

張龍鑫1，喬金昌2

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

針對七星選煤廠中煤、煤泥產品銷售不便，火車運輸成本高的問題，采用管狀帶式輸送機輸送的方式，將中煤、煤泥運輸至中平煤電公司，有效地降低了選煤廠運輸成本，緩解了鐵路運輸系統的壓力，提高了選煤廠的生產效率。

煤炭運輸；管狀帶式輸送機；選線設計；運輸成本

在目前煤炭行業形勢整體低迷的情況下[1]，如何降低煤炭運輸成本也是煤炭生產企業需要考慮的重要問題。目前，煤炭從選煤廠到用戶企業常用的輸送方式主要是火車、汽車運輸。然而，在短距離煤炭輸送過程中，火車、汽車運輸不但污染大，而且運輸成本較高，已不適合當前的形勢。近些年，管狀帶式輸送機以工程造價省、建設工期短、適應復雜地形、安全環保、運行穩定且成本低的優點逐漸被煤炭企業所認可[2]。

1 概述

七星選煤廠隸屬于平頂山天安煤業股份有限公司，原煤處理能力為3.60 Mt/a，采用三產品重介旋流器+TBS+浮選+壓濾工藝，主要產品是灰分為10.50%的煉焦精煤。生產的中煤、煤泥(干燥后)目前通過集團鐵路運輸供應給中平煤電公司。由于七星選煤廠與中平煤電公司距離較近，共用一個鐵路站場，采用火車短途倒運的運輸方式經常導致鐵路調車時間緊張，工作強度過大，并影響到其他廠礦向中平煤電公司輸煤，嚴重制約了兩個單位的產能；并且火車短途倒運運輸費用較高，為13.76元/t，相比之下，管狀帶式輸送機運輸成本則低得多，約為2.17元/t。鑒于此，中國平煤神馬集團決定，在七星選煤廠與中平煤電公司兩下屬單位間建設一條管狀帶式輸送機運輸通道，以緩解集團鐵路運輸系統的壓力，降低運輸成本。

2 管狀帶式輸送機系統設計

建設的管狀帶式輸送機運量按300 t/h設計，管徑為250 mm，帶速為2.5 m/s，水平機長868 m，提升高度-4.1 m(輸送起點比終點高4.1 m)，采用機頭驅動，垂直拉緊+絞車張緊方式。

設計運輸路線為：在七星選煤廠廠區內，煤泥通過雙側犁式卸料器從煤泥裝車棧橋卸入水平轉彎膠帶，沿12號轉載點至原主廠房原煤緩沖倉棧橋運至原煤緩沖倉上，運輸距離約230 m；之后通過溜槽卸入沿鐵路南側空地走向布置的管狀帶式輸送機進行運輸，最終運抵中平煤電公司儲煤場，運輸距離約940 m。中煤可通過裝車倉下轉載膠帶，轉載卸入管狀帶式輸送機中部，此外還預留了精煤運輸接口。中平煤電公司儲煤場內設返煤膠帶，煤流可延伸至中平煤電公司5號轉載點上部，與返煤系統搭接。

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東西向連接，外圍較遠處可通過公路環形連通。鐵路站場為平煤集團七礦站場，鐵路線為平煤礦區煤炭運輸專用線，運力繁忙；鐵路站場沿途有七礦站場信號房、兩架人行天橋、鐵路列檢站、若干信號燈架、調車絞車系統、棚戶區及各類線桿。經歷幾次技改后，七星選煤廠工業場地內條件復雜，建構筑物繁雜，管狀帶式輸送機線路沿途有居民近20戶，且場地西段及中平煤電工業場地內有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目建設場地十分復雜的局面，因此在建設時必須考慮周全。

3 管狀帶式輸送機設計線路分析

3.1 尾部敞開段選線設計

管狀帶式輸送機尾部敞開段處于七星選煤廠內，根據工藝要求，干燥煤泥、中煤都需轉載進入輸送機通道，其敞開段需57.40 m。

設計時考慮了兩種選線方案，其中：A方案是將輸送機-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(廢棄)改造后的+4.20 m平面、中煤上倉棧橋支腿柱、七礦站人行棧橋步梯及支腿柱；B方案是輸送機直線通過中煤上倉棧橋支腿柱，水平轉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。

由于管狀帶式輸送機水平轉彎半徑≥400D(D為管狀帶式輸送機直徑)[3]，在空間布置“S”彎較難實現。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的設計，采用了方案A布置。管狀帶式輸送機機尾示意圖如圖1所示，管狀帶式輸送機通過人行棧橋的結構示意圖如圖2所示。

圖1 管狀帶式輸送機機尾結構示意圖

圖2 管狀帶式輸送機通過人行棧橋的結構示意圖

3.2 管狀帶式輸送機沿途跨越障礙物選線設計

3.2.1 鐵路股道沿線及跨越鐵路股道

管狀帶式輸送機穿越七星選煤廠內的建構物后，進入棚戶區圍墻與鐵路專用線1號股道中間約1.50 m寬的狹窄空間(南側有3 m高的石砌圍墻，北側為1號股道)。選線方案A：輸送機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，棚戶區圍墻側盡可能留有檢修空間。方案A雖有檢修空間加大的優點，但輸送機整體架高后投資增加，同時上部桁架會與棚戶區房屋有交叉，存在拆遷協調等不利因素；此外，輸送機架高后噪聲傳導較強，不利于環保。相比之下，方案B在此段布置中更有優勢，故在靠近棚戶區處，輸送機在滿足鐵路限界的情況下接近地面布置。

管狀帶式輸送機沿途布置需跨越機車列檢站股道，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內部專用的內燃機車檢修站，故檢修股道的上部建筑限界為距軌面5 500 mm高度即可。為保障未來電力機車通行的發展，本次輸送機桁架通過鐵道時桁架下部距鐵路軌面的設計高度大于6 550 mm[5](6 550 mm適用于電力牽引區段的跨線橋、天橋、雨棚等建筑物)。

3.2.2 管狀帶式輸送機穿越鋼制天橋

管狀帶式輸送機跨越檢修股道后，“S”形水平轉彎沿鐵路線繼續向西布置，需跨越南北走向的鐵路專用線鋼制天橋。輸送機需-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。經與平煤集團鐵運處協商，對鋼制天橋支腿柱進行加固設計，既可使輸送機順利通過，又確保了天橋支腿柱結構改變后天橋的安全性。管狀帶式輸送機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 管狀帶式輸送機跨越泄洪道及高壓線

根據現場實際勘測地形，管狀帶式輸送機布置需設計支柱54處。在地面無障礙物且輸送機直線布置時，立柱間距選擇標準間距15 m；輸送機水平弧形布置時，支柱間距需單獨計算設計，需滿足桁架強度。在本次選線過程中，輸送機需通過地面兩處泄洪管道，要求水平弧形布置，桁架立柱間距設計為25 m，以保證立柱基礎在泄洪道區域以外。

當管狀帶式輸送機桁架通過6 kV高壓線時，據相關設計規范，導線與建筑物間的最小垂直距離為3 m，導線與建筑物的最小水平距離為1.5 m[6](兩條件不需同時滿足)。此處6 kV高壓線最低處距地面10 m，為保證輸送機桁架從下方通過時的安全性，同時考慮桁架檢修過人高度2 m，此范圍內桁架上頂面高度控制在4 m內。

機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 管狀帶式輸送機頭部敞開段設計

管狀帶式輸送機頭部段為卸煤區域，該輸送機不同時輸送中煤和煤泥，卸煤區域需布置兩個落煤點，故其敞開段需具有較長距離，約53.10 m。在機頭設置一個落煤點，在輸送機敞開段中部設置一個犁式卸料器，其下為一個落煤點。由于輸送機跨越一個落煤點，機頭段需設計一品長30 m、寬3 200 mm、高2 900 mm的鋼桁架，以滿足設計要求。管狀帶式輸送機卸料點示意圖如圖4所示。

圖4 管狀帶式輸送機卸料點示意圖

4 效果分析

考慮到未來發展的需求，通過計算，選用管徑為300 mm、帶速為2.50 m/s的管狀帶式輸送機。其技術參數為：水平段機長868 m，電機功率160 kW，最大運輸能力為450 t/h。

在建設時，將管狀帶式輸送機兩端敞開段、過渡段的鋼桁架設置為封閉形式，以防止雨水進入產品煤中；鋼桁架兩側走道板(有條件鋪設的)凈寬定為700 mm，兩側欄桿高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；電動機采用低壓風冷型三相鼠籠感應電機[7]，電機電壓為380 V，防護等級為IP55。

本工程通過總投資概算控制，總運行成本分析(包括建筑、設備折舊等)，得出噸煤運輸成本為2.17元，遠遠低于火車短途倒運13.76元/t的運輸成本。按照每年運輸1.50 Mt產品煤計算，每年可為公司節省運輸成本1 738.5萬元。

5 結語

管狀帶式輸送機具有清潔環保、輸送線可沿空間曲線靈活布置、輸送傾角大、單機運輸距離長等特點，與普通帶式輸送機比較，具有占用空間小，布置可隨地形起伏彎曲，建設成本低，建設周期短，安裝維護方便，運行安全可靠，膠帶不易跑偏等優點。生產實踐表明，管狀帶式輸送機在七星選煤廠至中平煤電公司的運輸通道建設中發揮了巨大作用，不僅緩解了鐵路運力的緊張，并且大幅降低了運輸成本。

[1] 張 月.淺談當前煤炭形勢下加強財務管理的幾點建議[J]. 商 , 2015(45)：18.

[2] 王 鷹,杜群貴，韓 剛，等. 環保型連續輸送設備——圓管狀帶式輸送機[J]. 機械工程學報, 2003,39(1).

[3] 張 鉞. 新型帶式輸送機設計手冊[M].北京:冶金工業出版社, 2007：616-617.

[4] 田葆栓. 對鐵路限界的分析與思考[J]. 鐵道貨運, 2010, 28(8).

[5] 張成森.鐵路機車車輛限界及機車車輛限界的檢查方法[J].鐵道技術監督, 2010(4).

[6] 黃連壯,壽祝昌,鮑星輝,等. 66 kV以下架空電力線路設計規范[M].北京：中國計劃出版社, 2010: 32-34.

[7] 包振龍. 管狀帶式輸送機的特點及應用[J]. 大科技，2014(15).

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

張龍鑫(1988—)，男，山西省運城市人，工程師，從事選煤工藝研究與選煤廠設計工作。

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

張龍鑫. 管狀帶式輸送機在七星選煤廠的技術實踐[J]. 選煤技術，2016(5)：40-43.