燃煤電廠碼頭皮帶機與管帶機比選研究

胡 凱 葉燚璽 唐宏偉

1 中交第二航務(wù)工程勘察設(shè)計院有限公司2 中國港灣工程有限責(zé)任公司

1 引言

從電廠卸煤碼頭到煤炭儲存堆場的水平運輸設(shè)備常采用槽型皮帶機或管帶機，針對項目的特點，選擇合適、高效、便于維護的水平運輸設(shè)備對于保證電廠正常運行極為重要。由于水平運輸設(shè)備的設(shè)計也影響著碼頭、引橋等結(jié)構(gòu)的工程量，因此在設(shè)計過程中，需要根據(jù)項目工程的造價、維護難易程度、當(dāng)?shù)丶夹g(shù)工人水平等因素對設(shè)備選型充分論證，制定合理的電廠水運來煤的水平運輸方案。

本文以巴基斯坦某燃煤電廠碼頭煤炭進口水平運輸設(shè)備的對比選擇為案例，對選擇過程中需要考慮的因素和分析方法展開研究。

2 工程概況

為滿足巴基斯坦國家用電需求增長的需要，優(yōu)化電源結(jié)構(gòu)，由中國電力國際有限公司(CPIH)和巴基斯坦HUBCO公司(HUBCO)合資成立中電胡布發(fā)電公司(CPHGC)，在巴基斯坦Baluchistan省HUB河河口附近開發(fā)一座2×660 MW燃煤發(fā)電站，即巴基斯坦中電胡布燃煤電廠。本項目是“一帶一路”及“中巴經(jīng)濟走廊”框架下優(yōu)先實施和積極推進的重要能源項目[1]。電廠配套新建一座專用煤炭進口碼頭，設(shè)計船型為10 000 t駁船，受當(dāng)?shù)丶撅L(fēng)性氣候的影響，碼頭年可作業(yè)天數(shù)僅約220 d，碼頭年煤炭進口需求量為440萬t。

3 碼頭工程平面布置

綜合考慮貨種、運量、船型等因素，本工程建設(shè)2個10 000 t駁船煤炭進口泊位。根據(jù)項目位置的水文和地理條件，碼頭布置呈“一”字形，裝卸作業(yè)平臺通過引橋(堤)與后方陸域連接，其中2個裝卸泊位的作業(yè)平臺總長約265 m，引橋(堤)總長約995 m，引橋根部距離陸域轉(zhuǎn)運站約165 m，碼頭南部布置一座“L”形防波堤對裝卸泊位進行掩護，防波堤總長度約727 m(見圖1)。

圖1 碼頭平面布置圖

泊位前方卸船設(shè)備采用橋式抓斗卸船機，每個泊位配置2臺，2個泊位共配置4臺，每臺橋式抓斗卸船機的額定效率為1 000 t/h。每個泊位配置1路水平運輸設(shè)備(皮帶機)，即每路運輸設(shè)備承接2臺橋式抓斗卸船機的來煤，再將水運來煤運輸至陸域轉(zhuǎn)運站，轉(zhuǎn)運分流至指定堆場。水平運輸距離從碼頭端部到陸域轉(zhuǎn)運站約1.4 km。

圖2 碼頭皮帶機布置斷面圖

對于需要連續(xù)運輸?shù)拇笞谏⒇洠瑖鴥?nèi)外常用的水平運輸設(shè)備主要有槽型皮帶機和管狀帶式輸送機(以下簡稱管帶機)[2]。槽型皮帶機和管帶機都由頭部滾筒、尾部滾筒、改向滾筒、驅(qū)動和張緊裝置、托輥組、中間架和膠帶等部分組成。槽型皮帶機由槽型托輥組支撐運輸物料的膠帶，膠帶在運輸?shù)倪^程中呈槽型，由驅(qū)動裝置帶動實現(xiàn)物料的運輸。管帶機由環(huán)狀排列的托輥將膠帶閉合為管狀，物料裝載在管狀膠帶內(nèi)，由驅(qū)動裝置帶動膠帶實現(xiàn)物料的運輸[3]。

對于散料的水平運輸，槽型皮帶機具有物料粒徑適應(yīng)性好、結(jié)構(gòu)簡單、維修方便、部件標(biāo)準(zhǔn)化、可靠性高等特點。管帶機具有布置靈活、適合復(fù)雜地形、結(jié)構(gòu)緊湊等特點。相比槽型皮帶機，管帶機具有所需承載結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)勢，也存在著采購成本高、檢修難度大等劣勢[4-7]。

本項目水平運輸方案將影響裝卸作業(yè)平臺、引橋(堤)、帶式輸送機棧橋、陸域轉(zhuǎn)運站等水工土建結(jié)構(gòu)的工程量，因此需要綜合對比分析不同方案的優(yōu)劣，選取適合本項目的方案，以下比較分析采用槽型皮帶機和管帶機兩種水平輸送方案。

方案一：槽型皮帶機方案。駁船→橋式抓斗卸船機→BC1A/B槽型皮帶機→陸域轉(zhuǎn)運站。

方案二：管帶機方案。駁船→橋式抓斗卸船機→PC1A/B管帶機→陸域轉(zhuǎn)運站。

4 水平運輸方案比選

以下結(jié)合本工程的實際特點，綜合考慮設(shè)備、水工結(jié)構(gòu)、建筑、鋼結(jié)構(gòu)等部分的工程造價，對比分析方案一和方案二的差異。

4.1 水平運輸設(shè)備選型

本碼頭工程共有2個泊位，每個泊位配置2臺橋式抓斗卸船機，配置1條帶式輸送機將煤炭從碼頭作業(yè)平臺運輸至陸域轉(zhuǎn)運站，輸送機的額定能力為Q=2 100 t/h，根據(jù)相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，方案一采用帶寬B=1 600 mm,帶速V=3.15 m/s的槽型皮帶機；方案二采用管徑?=600 mm，帶速V=4.5 m/s的管帶機。

4.2 碼頭裝卸平臺布置對比

碼頭裝卸平臺布置如圖2所示，卸船機通過抓斗將煤炭從駁船抓取至機上卸料漏斗，漏斗下方通過振動給料機將物料輸送到下方的帶式輸送機上，帶式輸送機布置在卸船機兩軌道中間，靠近前軌。帶式輸送機的布置、抓斗維修放置空間和碼頭車輛通道影響著卸船機的軌距設(shè)計，進而決定了碼頭作業(yè)平臺的尺寸。

方案一采用槽型皮帶機，每條皮帶機的帶寬為1 600 mm，碼頭皮帶機棧橋?qū)挾葹?.5 m，考慮抓斗維修放置空間和車輛通道，卸船機軌距取為18 m，碼頭寬度設(shè)計為24 m。方案二采用管帶機，每條管帶機的管徑為600 mm，在碼頭作業(yè)平臺接料區(qū)域管帶機為展開段，展開后的帶寬為2 250 mm，碼頭皮帶機棧橋?qū)挾葹?.6 m，考慮抓斗維修放置空間和車輛通道，卸船機軌距取為20 m，碼頭寬度設(shè)計為26 m。

4.3 引橋(堤)布置對比

引橋(堤)布置如圖3所示，2條皮帶機靠引橋北側(cè)貼地并行布置，車輛通道布置在引橋南側(cè)。引橋的寬度由電纜橋架寬度、帶式輸送機及其檢修通道寬度、車輛通道寬度決定。方案一采用槽型皮帶機，皮帶機及其檢修通道寬度取7.5 m，再考慮上述因素，引橋?qū)挾热?2.5 m。方案二采用管帶機，管帶機在引橋區(qū)域閉合成管狀，管帶機及檢修通道寬度取4.9 m，考慮電纜橋架和車道寬度，引橋?qū)挾热?0.5 m。

圖3 引橋斷面圖

4.4 其他

對于方案二管帶機方案，在管帶機的兩端區(qū)域，管帶機需在平面上展開，因此該部分的引橋和鋼棧橋結(jié)構(gòu)尺寸需局部加大，相應(yīng)的陸域轉(zhuǎn)運站的尺寸也需要加大。

5 方案對比分析

從設(shè)備、碼頭結(jié)構(gòu)、引橋(堤)結(jié)構(gòu)、鋼棧橋結(jié)構(gòu)和轉(zhuǎn)運站造價，以及噪聲、環(huán)保、維修難易等因素對兩種方案進行對比(見表1)。

由表1可知，相較于方案一(槽型皮帶機方案)，方案二(管帶機方案)具有引橋段寬度窄(引橋及引堤費用節(jié)省3 236萬元)、運輸噪聲小、環(huán)境保護好等優(yōu)勢；但其設(shè)備費用較槽型皮帶機高(較方案一高約1 846萬元)，土建棧橋費用較高，管帶機方案總體估算費用高出槽型皮帶機方案約579萬元，同時管帶機對運輸物料的粒度要求較高、應(yīng)對煤炭自燃特性差，維修較難。

經(jīng)綜合比較，并考慮當(dāng)?shù)丶夹g(shù)工人維護水平較低，當(dāng)?shù)貍浼少徶芷陂L等因素，本工程的水平運輸選用方案一，即槽型皮帶機方案。

表1 水平運輸方案比選表

6 結(jié)語

結(jié)合工程實際，從水工、建筑、鋼結(jié)構(gòu)、設(shè)備的整體造價及相關(guān)當(dāng)?shù)厝藛T環(huán)境等因素，分析了巴基斯坦某電廠碼頭煤炭水平運輸工藝的槽型皮帶機和管帶機兩種方案，經(jīng)綜合對比后決定采用槽型皮帶機方案，節(jié)約了造價也更易于維護，可為類似地區(qū)的案例提供設(shè)計參考。