新型長距離保溫模塊式輸煤棧橋的建造難點及解決方案

李章成

(中煤天津設計工程有限責任公司，天津 300120)

傳統桁架式輸煤棧橋基本為現場加工方式，工業化程度低，建造效率低，加工精度低，現場除銹作業污染大，且除銹效果不如工廠加工件，維護工作量大。中煤天津設計工程公司在中煤圖克大化肥輸煤系統EPC總承包項目中研制了一種新型長距離保溫型模塊式輸煤棧橋(長3 km)，在設計、加工制造及安裝過程中突破了傳統理念，解決了傳統棧橋存在的問題；并對棧橋保溫、除塵、排水等長距離輸煤方面的難點進行了深入分析研究，采用新工藝解決了以往的難點問題。

1 新型棧橋的結構、加工及安裝

1.1 結 構

保溫型模塊式棧橋采用側壁受力結構和維護結構合二為一的方式，側壁采用整體冷彎的波紋鋼板，內壁敷設巖棉保溫層，兩側壁上部采用薄壁型鋼梁連接加強，弧形頂板上設采光帶及通風帽，底板為高強輕質發泡混凝土材料。帶式輸送機吊掛懸掛于結構橫梁下部，管路、電纜橋架布置在結構橫梁上部[1]。棧橋按模數加工(標準模塊長度有6 m、9 m、12 m共3種規格)，根據實際需要可組合成6～36 m任意3的倍數跨距。根據棧橋結構特點設計專門的加工制造車間，所有構件均在車間內加工制造。標準模塊內的工藝設備也采用模塊化設計，為方便運輸，各模塊之間采用高強螺栓連接，分體運輸至現場組裝；設備部件之間、設備與棧橋之間、標準模塊各組件之間均采用螺栓連接方式。棧橋外形見圖1、內部結構見圖2。

圖1 保溫型模塊式棧橋外形

圖2 保溫型模塊式輸煤棧橋內部結構

1.2 加工制造

保溫型模塊式棧橋主要由底板框架梁、側壁波紋板、頂蓋、上部橫梁等部件組成，在工廠分別設計專門的生產流水線進行加工制造。

底板框架梁及上部橫梁主要由切割下料、打磨、鉆孔、焊接、除銹、噴漆等工序組成，主要機床均采用三維數控機床，以保證較高的加工精度。

側壁波紋板由特制的波紋板成型機壓制成型(波紋大小及間距可調)，主要加工流程為：原料(鋼板)→校正機→導帶架→成形軋輥→成型。壓制成型的波紋板每塊長度3 m，底部壓弧后再通過特制的旋轉式側板拼裝機一次性拼裝成所需模塊長度。

1.3 現場安裝調試

中煤圖克大化肥輸煤系統全長3 km，從棧橋吊裝開始至全部安裝工程完成僅歷時20 d，現場施工安裝十分便捷、快速。安裝步驟如下：

(1)工廠預制好的模塊棧橋組件(底板、側板、頂蓋及橫梁)運至現場后，在安裝位置下方全部采用螺栓組裝成型。

(2)安裝每段模塊棧橋內帶式輸送機吊架、中間架、托輥等部件，全部采用螺栓連接。

(3)安裝水暖管道、橋架、通風機等輔助設施。

(4)采用兩臺起重機將組裝成型后的模塊棧橋整體吊裝至設計位置(見圖3)。

圖3 保溫型模塊式棧橋吊裝現場

(5)模塊棧橋全部安裝完成后，再鋪設輸送帶，底板用水泥抹面。

(6)全部設備安裝完成后，按調試大綱進行單機、空載及帶載聯合試運轉調試。

2 新型模塊式棧橋的特點

(1)采用工廠加工，現場直接組裝成型的方式，標準化高，安裝速度快，質量好，精度高。

(2)棧橋、輸送機機身、電纜橋架、管道等在地面組裝后，一次吊裝完成，安裝速度快。

(3)工廠加工鋼結構除銹效果好，防腐處理工藝先進，主體結構基本免維護，使用壽命可達30 a以上。

(4)模塊化結構設計，便于拆卸，可重復利用，經濟環保。

(5)采用帶豎向加筋的橫向波紋板，受力接近箱型結構，結構輕巧，整體性能比傳統桁架強，造價比傳統桁架低約10%。

(6)外形如同高鐵車廂，相對于傳動桁架，簡潔美觀。

(7)工藝設備全部采用模塊化設計和螺栓連接方式，設備檢修更換時不用電，解決了以往長距離物料輸送棧橋沿線由于電壓壓降大無法設置檢修電源的難題。

3 長距離棧橋輸煤工藝難點分析及解決方案

3.1 粉塵治理

3.1.1 棧橋內粉塵產生原因

(1)帶式輸送機空載啟動時，附著在輸送帶表面上的細小顆粒在輸送機停機期間由于水分蒸發變得干燥，啟動過程中輸送帶運動引起空氣擾動，致使膠帶表面的干燥顆粒揚起，形成粉塵。

(2)在輸送機帶載運行時，物料表層會因水分在長距離運輸過程中慢慢蒸發而變得干燥，從而揚起形成粉塵。同理膠帶另一面干燥后也會形成揚塵。

(3)在機頭和機尾轉載過程中，若密封不嚴、除塵措施不到位也會產生揚塵進入棧橋內。

3.1.2 治理措施

在新型保溫型模塊式棧橋中，采取了以下降塵措施：

(1)在輸送機下帶面處安裝一種新型集成清掃系統，該系統集高壓沖洗、高效清掃刮料板、除水烘干裝置于一體，確保下帶面潔凈。

(2)每隔300～500 m在輸送機正上方設置專用霧化噴頭，在物料表層形成水膜，確保表層物料始終保持濕潤狀態，以抑制承載面揚塵。

(3)在機頭、機尾轉載處設置曲面緩沖降塵溜煤管、無動力雙層密封除塵導料槽及霧化除塵裝置，以抑制粉塵的產生。

3.2 沖洗排水

傳統的長距離輸煤棧橋排水難點在于污水收集及輸送，這是因為傳統棧橋加工精度低，各接縫處密封不嚴，沖洗地板水會沿棧橋縫隙滲漏至地面，造成污染，很難完全收集；收集的污水往廠區輸送過程中由于距離長，管道內污水存量大，不易排空，易堵塞管道。

在新型保溫型模塊式棧橋中，以上問題均得到了解決，具體措施如下：① 棧橋加工制造精度高，各組件連接緊密，在螺栓連接面均用防水密封膠處理，在棧橋伸縮縫處設置方形軟連接溝槽，確保棧橋沿線不滲漏；② 設置污水三級沉淀池，污水經三級沉淀后再輸送至廠內。同時為了確保不堵塞管道，在污水沉淀池見底后注入清水沖洗干凈。

3.3 采暖通風

由于棧橋輸送距離長，采暖管道壓力損失大。在本項目中設置了供熱加壓泵房(壓力1.2 MPa)，采暖管道布置在棧橋橫梁上方，采用供熱管部分不保溫而自然散熱的采暖方式。

由于本棧橋側板為受力構件，不宜設置窗戶通風，故在棧橋頂部設置無動力通風器通風。每隔約150 m，在棧橋四腿支架處設置進風百葉窗，達到棧橋內空氣流通置換的目的；另外，通風器配備閥門，可在冬季或刮風季節關閉部分閥門以調節通風頻率。

4 尚需完善的方面

4.1 側壁保溫層起鼓

由于保溫層在冬季敷設，在夏季溫度升高后，保溫材料膨脹，而保溫層外采用薄鐵皮封閉，因剛度小，造成薄鐵皮變形。同時棧橋外表面刷有藍白兩種顏色的油漆，因兩種顏色吸收熱量不一致，導致藍色區域比白色區域保溫層起鼓更嚴重。

在今后的項目中，棧橋外表面要盡量采用顏色一致的油漆[2]，同時提高保溫層敷設時的環境溫度，以減小熱膨脹效應。

4.2 棧橋底板抹面開裂

底板采用預制輕質混凝土板(每塊尺寸：1.2m×3.5m)拼接而成，該預制板剛度較小，人員在上方行走都會使其產生變形。而在上方覆蓋混凝土抹面后，由于變形量不一致，在接縫處會導致上方抹面開裂。

在以后的工程中，可考慮采用剛度較大的預制混凝土底板，或者采用鋼板面底板結構。

5 結 語

長距離保溫型模塊式輸煤棧橋是傳統物料輸送領域的創新；相對于傳統棧橋具有明顯優勢，對企業節約投資、降低運營成本、綠色環保方面具有重要意義；該新型棧橋在保溫、除塵、排水等長距離輸煤領域的難點方面均有創新解決方案，對今后長距離保溫模塊式棧橋以及其他結構的棧橋設計具有重要的參考價值。