大型儲(chǔ)配煤基地工程設(shè)計(jì)淺析

周念鑫，吳云長，吉 俊

（湖南第一工業(yè)設(shè)計(jì)研究院，湖南 長沙 410011）

1 概述

本儲(chǔ)配煤基地?cái)M建煤炭處理能力為10.0 Mt／a，其中一期工程處理能力5.0 Mt／a；場地靜態(tài)儲(chǔ)煤能力1.0 Mt，一期靜態(tài)儲(chǔ)煤能力0.5 Mt；預(yù)留1.2 Mt／a選煤廠。

項(xiàng)目采用鐵路與公路運(yùn)輸方式，其中火車年來煤量6.0 Mt，外運(yùn)裝車量5.0 Mt；汽車年來煤量4.0 Mt，外運(yùn)裝車量5.0 Mt。擬建廠址地理位置優(yōu)越，公路距離省道直線距離僅300m，同時(shí)將新建鐵路專用線至項(xiàng)目用地范圍內(nèi)，交通運(yùn)輸條件優(yōu)越。

項(xiàng)目產(chǎn)品以生產(chǎn)動(dòng)力煤為主，化工用煤與煉焦用煤為輔。動(dòng)力煤主要是高熱值無煙煤、貧瘦煤和褐煤，主要用戶為省內(nèi)各大電廠；后期選煤廠建設(shè)投產(chǎn)后，將增加冶煉精煤客戶，冶煉精煤主要考慮主焦、1／3焦煤以及肥煤。電煤（-50 mm 動(dòng)力煤）產(chǎn)量8.1 Mt／a，化工用煤（30～80 mm 塊煤）產(chǎn)量1.0 Mt／a，煉焦用煤（-50mm 洗精煤）產(chǎn)量0.9 Mt／a。

2 工藝流程和設(shè)計(jì)說明

儲(chǔ)配煤基地工藝流程簡介：火車、汽車來煤經(jīng)受煤后進(jìn)入穹形儲(chǔ)煤倉儲(chǔ)存，完成煤炭卸料與儲(chǔ)煤任務(wù)；需要配煤時(shí)，穹形儲(chǔ)煤倉內(nèi)原煤轉(zhuǎn)運(yùn)至配煤筒倉上，經(jīng)可逆帶式輸送機(jī)配倉，將煤炭分配至各筒倉內(nèi)，不同煤質(zhì)特性原煤分倉儲(chǔ)存，便于配煤。配煤系統(tǒng)采用荷蘭EMO 筒倉精確配煤技術(shù)，通過該系統(tǒng)可根據(jù)用戶需求確定煤種配比方案，滿足用戶對煤質(zhì)指標(biāo)的要求；配煤產(chǎn)品經(jīng)火車快速裝車系統(tǒng)與汽車快速裝車系統(tǒng)分別裝車外運(yùn)銷售。

2.1 受煤系統(tǒng)

項(xiàng)目來煤分火車與汽車來煤。儲(chǔ)配煤基地火車年來煤量6.0 Mt，則日平均來煤量約18181.81t，按單列火車靜載重3000t計(jì)算，火車日到站5～6列，其中一期工程年來煤量約3.0 Mt。為此，根據(jù)工藝布置，火車受煤系統(tǒng)采用2臺(tái)C型翻車機(jī)對稱布置方式。2臺(tái)C型翻車機(jī)相對獨(dú)立，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠，既可同時(shí)運(yùn)行，也可一用一備，降低備品備件量，其中一期工程安裝C型翻車機(jī)一臺(tái)。

汽車年來煤量4.0 Mt，則日平均汽車來煤量約12121.21t，按載重40t自卸汽車計(jì)算，每天進(jìn)入基地的車輛為303輛次。按每天12h來煤計(jì)算，并考慮系統(tǒng)的不均衡系數(shù)，則汽車受煤系統(tǒng)平均每小時(shí)受煤量1212.12t，接卸汽車31輛次，其中一期工程年來煤量2.0 Mt。為此，根據(jù)工藝布置，汽車受煤系統(tǒng)采用葉輪給料機(jī)形式的深坑受煤槽。該受煤形式具有一定的緩沖量，可大幅減少推土機(jī)輔助工作量；同時(shí)可進(jìn)行分隔，實(shí)現(xiàn)多品種煤同時(shí)卸載、回煤皮帶分時(shí)運(yùn)輸功能，簡化工藝系統(tǒng)。

2.2 儲(chǔ)煤系統(tǒng)

目前常用的現(xiàn)代化儲(chǔ)煤設(shè)施主要有穹形儲(chǔ)煤倉、圓形筒倉、堆取料機(jī)儲(chǔ)煤場、槽倉式儲(chǔ)煤場和球形儲(chǔ)煤倉等。

穹形儲(chǔ)煤倉是在儲(chǔ)煤場四周增加混凝土擋墻、護(hù)壁柱及其基礎(chǔ)和屋頂鋼網(wǎng)架穹頂?shù)龋蓓斾摼W(wǎng)架穹頂面層采用彩色壓型鋼板，局部為陽光板采光帶。該儲(chǔ)煤倉通過帶式輸送機(jī)多點(diǎn)入料與返料，原煤由輸送帶走廊運(yùn)至卸煤點(diǎn)，經(jīng)卸料小車沿輸送帶走廊卸料。該儲(chǔ)煤形式設(shè)備簡單，維護(hù)方便，投資、運(yùn)行與維護(hù)費(fèi)用低，近年來在煤炭行業(yè)應(yīng)用廣泛。

圓形筒倉是傳統(tǒng)成熟技術(shù)，在各大行業(yè)廣泛使用。主要由卸料器、回轉(zhuǎn)布料設(shè)備、給料機(jī)、鋼筋混凝土筒倉土建結(jié)構(gòu)及其他相關(guān)輔助設(shè)施構(gòu)成。該工藝不設(shè)煤場，來料經(jīng)帶式輸送機(jī)直接輸送至圓形筒倉內(nèi)儲(chǔ)存，再經(jīng)筒倉底部配煤盤進(jìn)行配煤作業(yè)，實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)配合一。

堆取料機(jī)儲(chǔ)煤場分兩種〔1〕，分別為圓堆取料機(jī)儲(chǔ)煤場〔2〕和條形堆取料機(jī)儲(chǔ)煤場，近年來在我國的大型焦化廠、港口碼頭、火力發(fā)電廠均得到廣泛應(yīng)用。堆取料機(jī)系列主要有混勻堆取料機(jī)，懸臂式斗輪堆取料機(jī)，橋式斗輪取料機(jī)等。圓堆取料機(jī)儲(chǔ)煤場主要采用可回轉(zhuǎn)的懸臂堆取料機(jī)，條形堆取料機(jī)儲(chǔ)煤場主要采用斗輪式堆取料機(jī)、橋式斗輪取料機(jī)等。通過上料系統(tǒng)及堆料機(jī)將煤卸入儲(chǔ)煤場內(nèi)堆儲(chǔ)，返煤時(shí)通過取料機(jī)及出料帶式輸送機(jī)完成返煤作業(yè)。

槽倉式儲(chǔ)煤場可分為半地下和全地下兩種〔3〕，通常的布置形式為：槽倉的頂部為全封閉儲(chǔ)煤棚及卸煤棧橋，上部采用帶式輸送機(jī)多點(diǎn)卸料，底部為返煤地道、給煤機(jī)及返煤帶式輸送機(jī)。該類型儲(chǔ)煤方式由于地下基礎(chǔ)部分較深，基坑開挖量大、投資高，因而較少使用。

球形倉煤場目前主要依耐國外技術(shù)和施工方案，使用極少。

根據(jù)本項(xiàng)目特點(diǎn)，對以上不同儲(chǔ)煤設(shè)施進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比選后，設(shè)計(jì)采用穹形儲(chǔ)煤倉。儲(chǔ)配煤基地場地內(nèi)共布置1號、2號、3號、4號共4個(gè)穹形儲(chǔ)煤倉，可根據(jù)來煤情況實(shí)現(xiàn)分煤種分倉儲(chǔ)存，同時(shí)每個(gè)儲(chǔ)煤倉內(nèi)又可分煤種儲(chǔ)存，適應(yīng)基地來煤的多樣性與復(fù)雜性，其中一期工程先建設(shè)2個(gè)穹形儲(chǔ)煤倉，單倉靜態(tài)儲(chǔ)煤能力約為0.25 Mt，一期靜態(tài)儲(chǔ)煤能力0.5 Mt，總靜態(tài)儲(chǔ)煤量1.0 Mt。

2.3 配煤系統(tǒng)

配煤是通過不同煤質(zhì)原煤的混配來達(dá)到用戶對煤質(zhì)的要求，從而擴(kuò)大煤炭使用來源，有效提高劣質(zhì)煤利用率和燃煤熱效率，同時(shí)有效降低有害氣體排放量，實(shí)現(xiàn)煤炭利用的清潔化和高效化〔4〕。該技術(shù)在國內(nèi)已有幾十年的應(yīng)用實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，較為常用的配煤方式大致為地面式、帶式輸送機(jī)混配式和筒倉混配式。

地面式配煤常見方式為堆場配煤，它是在煤場進(jìn)行，將不同的煤種按一點(diǎn)方式分層均勻堆放在一起，然后由取煤機(jī)全斷面縱向取煤。堆煤的層數(shù)決定了混煤的均勻性，層數(shù)越高，混煤均勻性越好。僅適用于來煤煤種少、品種固定，而用戶對煤質(zhì)要求也相對固定的配煤中心。

帶式輸送機(jī)混配式常見的配煤方式有取裝配煤、混取配煤、卸車配煤、輔助皮帶機(jī)配煤，其配煤過程是在運(yùn)輸帶上進(jìn)行，從兩個(gè)或多個(gè)煤堆上按一定比例取出煤，置于一條輸送帶上，達(dá)到配煤目的。該方式適用于配煤規(guī)模大、來煤點(diǎn)多，用戶要求煤質(zhì)多變的配煤企業(yè)，缺點(diǎn)是占地面積大，基建投資高，配煤精度偏低。

筒倉混配式采取筒倉配煤與帶混式配煤相結(jié)合的方案，以荷蘭鹿特丹配煤中心的EMO 筒倉精確配煤技術(shù)為代表，處于世界領(lǐng)先地位〔5〕。該技術(shù)實(shí)現(xiàn)了煤炭的均勻與精細(xì)化混配，保證配煤產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定且易于控制，配煤效率高。同時(shí)整個(gè)配煤過程在封閉系統(tǒng)中運(yùn)行，粉塵等污染排放得到有效控制。此外，由于筒倉具有一定量的存煤能力，可以實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)配合一。其缺點(diǎn)是一次性系統(tǒng)投資較高。

本儲(chǔ)配煤基地項(xiàng)目煤源多樣化且來煤量大，這必然導(dǎo)致供煤質(zhì)量的波動(dòng)及產(chǎn)品要求多樣化。因此，為保證輸出煤質(zhì)的穩(wěn)定性和均勻性，設(shè)計(jì)采用筒倉配煤與帶混式配煤相結(jié)合的配煤方案。不同煤質(zhì)特性的原煤經(jīng)帶式輸送機(jī)轉(zhuǎn)運(yùn)至配煤筒倉內(nèi)分倉單獨(dú)存儲(chǔ)，即筒倉配煤；再經(jīng)各筒倉下計(jì)量給料機(jī)控制給料量至倉下輸送機(jī)進(jìn)行配煤，即帶混式配煤。儲(chǔ)配煤基地場地內(nèi)共布置5個(gè)Φ22m 配煤筒倉和3個(gè)Φ15m 洗選產(chǎn)品配煤筒倉，配煤筒倉與洗選產(chǎn)品配煤筒倉并列布置在廠區(qū)中間，主要用于儲(chǔ)配煤基地火車及汽車的數(shù)字化精確配煤，其中洗選產(chǎn)品配煤筒倉屬于二期工程建設(shè)內(nèi)容。2 組倉上均布置有2 條配倉帶式輸送機(jī)，用于將上倉煤炭轉(zhuǎn)載至各個(gè)煤倉。每個(gè)煤倉可以儲(chǔ)存1個(gè)煤種，因此，每組煤倉都可以存儲(chǔ)多個(gè)煤種，以滿足配煤作業(yè)要求。

2.4 裝車系統(tǒng)

根據(jù)產(chǎn)品外運(yùn)要求，場地內(nèi)布置一套火車快速裝車系統(tǒng)與一套汽車快速裝車系統(tǒng)，兩套系統(tǒng)既統(tǒng)一又獨(dú)立，實(shí)現(xiàn)了火車和汽車同時(shí)裝車的功能目標(biāo)。

鐵路年外運(yùn)煤量5.0 Mt，將在工業(yè)場地內(nèi)布置一條鐵路專用裝車線，火車快速裝車站布置在該鐵路專用裝車線上。火車裝車采用帶式輸送機(jī)配合火車快速定量裝車站連續(xù)裝車，其最大裝車能力5400t／h，每列車裝車時(shí)間約1.5 h。

汽車年外運(yùn)煤量5.0 Mt，將在場地內(nèi)布置1個(gè)汽車快速定量裝車站，汽車裝車采用帶式輸送機(jī)配合汽車定量裝車站連續(xù)裝車。單個(gè)定量裝車站裝車能力2000t／h，裝車站下部設(shè)置可伸縮式裝車溜槽，能夠滿足不同高度汽車的裝車要求。

3 結(jié)語

1）項(xiàng)目建設(shè)工藝流程和方案的選擇，應(yīng)根據(jù)地形條件、自動(dòng)化程度、設(shè)計(jì)規(guī)模及投資等綜合考慮，選取適合企業(yè)自身需要的建設(shè)實(shí)施方案。此外，本儲(chǔ)配煤基地項(xiàng)目的設(shè)計(jì)將為其它類似工程的建設(shè)提供理論依據(jù)與工程經(jīng)驗(yàn)。

2）項(xiàng)目建設(shè)是保障戰(zhàn)略煤炭儲(chǔ)備、運(yùn)輸?shù)闹匾侄危欣跇?gòu)建合理煤炭物流網(wǎng)絡(luò)，提高區(qū)域應(yīng)對惡劣突發(fā)事件的靈活性。

3）有利于解決煤炭生產(chǎn)地域與需求地域分離的時(shí)間、空間矛盾，滿足區(qū)域能源需求，緩解資源性缺電現(xiàn)狀，優(yōu)化煤炭資源供給。

4）有利于合理利用煤炭資源。通過合理配煤，擴(kuò)大低質(zhì)廉價(jià)煤的應(yīng)用途徑，并改善煤炭資源利用效率低下的局面。

5）滿足用戶的煤質(zhì)要求。配煤技術(shù)應(yīng)用已成為確保向用戶供應(yīng)質(zhì)量穩(wěn)定煤炭的重要手段。

6）滿足環(huán)保要求，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排。以混配潔凈煤取代原煤，在有效提高燃煤使用能效的同時(shí)，降低燃煤用戶對環(huán)境的污染。

7）有利于物流資源的高效利用。利用煤炭流通服務(wù)商提供的高效管理、專業(yè)化煤炭加工和數(shù)字化配煤服務(wù)，使各種物流資源得到高效利用，獲得最佳收益。

8）實(shí)現(xiàn)企業(yè)戰(zhàn)略發(fā)展規(guī)劃，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。

〔1〕喬青山.儲(chǔ)煤場類型及優(yōu)缺點(diǎn)探討〔J〕.煤炭加工與綜合利用，2013（1）：32-33.

〔2〕曾先進(jìn)，卓鄭煒.全封閉圓形煤場在運(yùn)煤系統(tǒng)中的應(yīng)用〔J〕.福建建筑，2008（12）：13-14.

〔3〕胡成功，趙 奇.淺析幾種儲(chǔ)煤場儲(chǔ)煤形式的優(yōu)缺點(diǎn)〔J〕.露天采礦技術(shù)，2013（2）：88-90.

〔4〕張信龍.寧東煤化工基地配煤中心一期工程設(shè)計(jì)〔J〕.煤炭工程，2012（5）：21-23.

〔5〕周家海.筒倉配煤系統(tǒng)在港口的應(yīng)用〔J〕.港口裝卸，2011〔3〕：1-3.