大型儲煤筒倉群管理策略研究與應用

文/寧環波

1 前言

港口是交通運輸大動脈的樞紐，是水上運輸和陸上運輸的連接點。在港口，散裝物料運輸的特點是大進大出，因此安全性和高效率是重中之重。提高生產效率和自動化水平可有效降低經營成本、提高企業經濟效益。

煤炭裝卸碼頭主要是通過翻車機—皮帶機及機房—堆料機—堆場，堆場—取料機—皮帶機及機房—裝船機組合形式[1]。堆料機和取料機主要是通過工人手動操作，隨著人力成本的不斷上升，增加了企業的運行成本。其中取料機作業能力除了跟取料機的設計能力相關，還與操作工人的技術水平有關。一般的取料機通過人工操作進行取料作業，其平均取料能力基本上為取料機設計額定能力的70%，取料效率比較低，工人勞動強度非常大。

根據研究表明，堆場堆存煤炭產生的揚塵污染是煤炭港口主要污染源。雖然有防風網、堆場噴槍等環保手段，但是堆場揚塵污染仍然對碼頭周邊城市環境造成了一定的影響。儲煤筒倉是全封閉式的，杜絕了儲存過程中和堆取過程中的揚塵污染問題。堆料和取料都是無人操作的方式，自動化程度較高[2]。雖然筒倉儲煤有很多優勢，但是并未在煤炭港口得到大面積推廣應用，其安全性和實用性仍有待考驗。黃驊港作為亞洲最大儲煤筒倉群，積累了豐富的經驗和技術。本文將從筒倉生產管理、設備實施、筒倉安全管理三個方面進行總結，為后續筒倉建設項目提供經驗。

2 黃驊港儲煤筒倉現狀

黃驊港共有儲煤筒倉48 個，分為8 列，每列共6 個筒倉，單倉直徑40m、高度43m、容量3 萬t，理論最大儲煤量144 萬t，主體結構采用鋼筋混凝土澆筑。每列筒倉上部設置1 臺卸料小車，額定能力每小時8000t，通過卸料小車將煤炭卸到筒倉內。筒倉上部鋪有軌道，卸料小車沿著軌道行走，通過編碼器、格雷母線等技術進行定位。筒倉底部安裝有活化給料機，利用亞共振原理實現均勻給料[3]。相對于出煤堆場及配套的堆料機、取料機等設備，筒倉技術主要有以下幾個優點。

2.1 給料量設定靈活，可以在0 至最大流量之間調整。

2.2 裝船過程中，給料量精準，在設定量的±5%范圍內波動，流量穩定可靠，可最大限度地發揮設備的能力。

2.3 杜絕露天煤場帶來的揚塵污染問題。

2.4 實現全自動無人堆取料，自動化水平大幅提升。

筒倉雖然有很多優勢，但是其生產和安全管理相對于傳統儲煤堆場也有更高的標準，特別是筒倉儲煤在一個密閉空間內，對防火、防爆方面具有更高的要求。

3 筒倉生產管理

3.1 進倉煤炭控制

根據筒倉工藝特點和港口煤炭調進及下水情況，選定市場交易量大、周轉快的主力煤種為筒倉的作業煤種，否則容易在筒倉內儲存時間過長，帶來高溫、自燃等安全問題。筒倉增加新的煤種，需要及時組織翻卸和堆存可行性測試。提前獲取到港重車煤炭溫度信息，避免高溫煤進入筒倉。在翻車機下部，BF 線上設置紅外式熱成像儀，對翻卸煤炭進行溫度檢測。煤炭溫度超過40℃時，BF 自動停止運行，安排現場采樣核實，確認為煤溫超標的，更改卸車計劃，采取卸至露天堆場或其他處置方式。

3.2 卸料作業

卸車作業前，要對車次、煤種、倉號及所對翻車機進行詳細核實，并提前把對應卸料小車開至指定筒倉位置，確認無誤后方可組織接卸。卸車作業前，須核實筒倉安全在線監測數據，出現異常報警時，及時上報并組織核實處理，處理完成后方可繼續卸車流程。接卸各列不同煤種嚴格按照卸車作業計劃執行移倉。卸料時卸料小車按既定點位行走均勻堆料，按照要求控制堆料高度和倉容。

3.3 裝船作業

作業前要嚴格執行調度指令和生產作業計劃，核對泊位、船名、裝船筒倉等信息，制作、下發作業指令前須核實無誤后方可實施。必須核實筒倉安全監測數據，確認具備裝船條件方可組織裝船作業。

作業過程中，應根據裝船要求設定筒倉給料量，穩定流量不能超過額定流量，并根據筒倉實際出料量調整設定值。配煤作業時，應按照管控系統中的配煤方案，滿足配煤比例要求。

3.4 清倉作業

3.4.1 清倉作業條件

主要是以下三種情況必須清倉：第一，筒倉更換接卸煤種時，須清倉作業；第二，筒倉場存量出現較大偏差時，宜清倉后進行校零，確保場存數據準確；第三，筒倉倉內出現高溫情況，須清倉，確保安全，防止發生火災。

3.4.2 清倉作業要求

清倉作業時，必須徹底放空后，確認清倉后才可將庫存歸零，標記為清倉狀態。清倉作業由于作業流量過低，為提高作業效率，宜采用配煤作業方案執行清倉。

3.5 庫場管理

筒倉堆存時間超十天的，優先安排裝船。

筒倉場存出現較大偏差時，應檢查管控一體化系統數據采集是否正常。若發現錯誤，提交修改申請，相關人員審核后據實修改。筒倉單倉理論噸數超過理論限值或出現負數噸時，需安排清倉校零。

3.6 倒倉作業

每月上旬、中旬、下旬分別組織至少三次倒倉流程空載運行測試，確保倒倉作業流程安全可靠、運行順暢。因生產需要進行倒倉作業時，應在接到調度指令后，按要求進行倒倉作業。根據筒倉監測數據及現場判斷有明顯著火跡象，不具備裝船條件時，組織實施倒倉作業，將倉內煤炭轉運至露天堆場。

4 筒倉設備設施

4.1 安全監測設施

筒倉安全檢測設備主要分為防爆防火安全檢測裝置和料位檢測裝置。防爆防火安全檢測裝置主要有可燃氣體檢測儀、一氧化碳檢測儀、測溫鋼纜。料位檢測裝置主要有水銀高料位開關和雷達料位計。

每個筒倉頂部兩側分別安裝一個可燃氣體檢測儀、一個一氧化碳檢測儀以及六套測溫光纜。可燃氣體檢測儀和一氧化碳檢測儀可分別檢測倉內可燃氣體和一氧化碳的濃度，當氣體濃度達到設定值時，觸發報警信號，信號傳至中控室，在操作界面上顯示，并與倉頂部的通風系統連鎖，自動開啟進行通風。可燃氣體低報警值設為10%LEL，高報警值設為15%LEL。一氧化碳氣體低報警值設為24ppm，高報警值設為70ppm。測溫鋼纜用于檢測筒倉內部溫度。測溫鋼纜倉頂上部固定、下部懸空，每條纜長30m。測溫鋼纜外部為鋼護套，內部為感溫線。感溫線內分布5 個測溫點，實時監測倉內五個垂直位置的料內溫度，信號傳至中控，在操作界面實時顯示各測溫點的溫度。當某一點溫度超過50℃時，中控報警界面出現報警信息。

在筒倉頂部布置8 個水銀高料位開關和6個雷達料位計。當水銀高料位開關受力傾斜時，內部的水銀觸點動作，常閉觸點打開；當外力撤銷后，傾斜開關恢復垂直狀態，水銀觸點復閉合。實際使用過程中，當其與物料接觸后發出報警信號，并與流程連鎖，停止流程，起到保護作用。雷達物料計利用雷達反射波，監測物料距離探頭的高度，信號傳至中控室，在顯示屏上實時顯示物料高度。卸料過程中當雷達高料位高度超過限值時，流程停止給料，當雷達高料位高度超過最大限值時，流程緊急停機。

安全監測設備至少每月檢查一次，并按照國家要求進行校核、檢驗，確保設備設施正常使用。

4.2 環保設施

4.2.1 倉頂抑塵系統

倉頂抑塵系統由補水、洗帶和清帶裝置組成。利用噴霧降低由頭部漏斗擴散到周圍空氣中的粉塵，同時在筒倉頂部增加定點補水裝置，對卸料小車水箱進行補水，并通過清掃器去除輸送帶表面附著的粘煤。倉頂抑塵系統采用自動運行模式，在中控操作界面內設置單獨控制界面，當系統運行異常時中控報警界面自動報警[4]。每日對噴頭及清掃器進行檢查，出現堵塞或故障報警后，應立刻組織人員進行修復。

4.2.2 干式除塵器

每個筒倉對稱布置2 臺干式除塵器，與生產作業連鎖運行。定期手動開啟除塵器，檢查運行情況，并靜態檢查除塵器機械部件及布袋積煤情況。

4.3 應急設施

應急設施主要有防爆風機、倉頂排風扇、消防炮、雨幕噴淋。

防爆風機用于倉內通風換氣，在每個筒倉上部兩側各安裝一套，對稱布置。防爆風機與有毒有害及可燃氣體濃度報警連鎖，當檢測達到低報警值時自動啟動，將倉內氣體向外界排放，降低濃度。排風扇主要用于倉頂廊道排風換氣，每個筒倉兩側分別布置1 臺。消防炮主要作用為筒倉倉頂廊道滅火，設備沿筒倉倉頂廊道兩側交錯布置，每條廊道10 臺。消防炮控制方式分為現場人員遙控控制與中控操作人員遠程控制兩種。雨幕噴淋的主要作用為阻斷火勢在筒倉倉頂廊道與筒倉轉接機房之間蔓延，設備安裝在皮帶入倉口上部，每條皮帶機安裝1 套。雨幕噴淋設備可由操作人員遠程操作和現場人員手動操作。應急設備需要定期安排測試，檢查設備運行情況，確保萬無一失。

5 筒倉安全管理

5.1 筒倉安全管理要求

堅持把筒倉安全運行作為安全管控的重點，按照嚴密監控、積極預防、科學管理相結合的原則，切實保障筒倉的安全穩定運行。

筒倉區域有嚴格的防火要求，嚴禁吸煙和帶火種進入現場。發現事故或遇到緊急情況時，及時撥打消防和報警電話，并按照倉內應急指示牌指示方向使用樓梯有序撤離。按照先進先出、高溫先出的原則安排裝船流程，防止存煤超期造成筒倉內部過熱引起自燃。日常巡檢和專業檢查相結合，形成全方位的隱患排查和風險管控。嚴格落實高風險作業全過程管控。

根據筒倉作業環境制定《煤炭筒倉火災事故現場處置方案》，發生火災啟動預案進行應急處置。每年由組織開展《煤炭筒倉火災事故現場處置方案》應急演練不少于2 次，不斷提升應急處置水平。

5.2 筒倉安全監測監控及處置方案

5.2.1 日常動態監控

日常情況下遠程通過筒倉的安全監控畫面查看筒倉的運行狀況，發現報警信號，及時通知現場人員進行核查，確認真假信號，并上報按照筒倉報警處置流程進行處理。視頻系統作為輔助手段對筒倉倉頂房內部進行在線監控，主要用于現場安全環境檢查以及應急處理，如倉頂發生火災，可借助監控攝像頭實現遠程操控消防炮精準滅火。現場人員每班進行動態巡查，發現問題及時上報協調處理。

5.2.2 高溫處置方案

采用紅外式熱成像儀在線監測入倉煤炭溫度。當煤溫超過40℃時，發出故障報警，流程自動停止。采用測溫鋼纜監測倉內煤溫，倉內溫度到達40℃時，密切關注變化趨勢，優先安排裝船作業；溫度超過50℃且出現一氧化碳濃度超標報警時，須及時安排裝船，無適裝船舶的，應根據監測指標變化確定是否進行應急倒倉作業。筒倉底部采用測溫電阻在線監測出倉煤炭溫度，出倉煤溫超過50℃時，聯系現場人員加強巡視。

5.2.3 有毒有害氣體及可燃氣體超標處置方案

低報警時，防爆風機自動開啟，通知現場人員檢查確認防爆風機工作情況，同時優先安排裝船。高報警時，應立即停止卸車作業并上報，通知開啟倉頂排風扇、確認防爆風機工作情況，確保正常開啟；可燃氣體濃度和有毒有害氣體同時報警時，須立即上報聯系優先裝船作業，如有明顯著火跡象，應立即組織裝船或倒倉作業進行清倉。實施裝船或倒倉作業過程中，聯系現場人員加強巡視。

6 結語

筒倉作為一種高效率儲煤設施，具有高效率、低污染、占地面積小的優勢，同時其生產布置、安全管控、清潔生產相對于傳統的堆場具有很大的不同。

6.1 安全生產要求較高，特別是防火要求，從進倉煤炭溫度控、倉內安全檢測、出倉煤炭檢測三個方面進行全方位的控制，確保不發生安全事故。

6.2 筒倉儲煤由于是全封閉狀態，其環保設施相對于堆場儲煤較為簡單，對周邊環境污染可以忽略不計。

6.3 生產過程基本可以實現全自動化作業，同時作業效率相對于傳統儲煤堆場大幅提升，具有自動化程度高、效率提升大的優勢，是煤炭港口發展的趨勢。

6.4 黃驊港儲煤筒倉已安全穩定運行了超過七年，為西煤東運和北煤南運做出了巨大的貢獻，實現了運行崗位職工共142 人、年裝船超過1 億噸的目標。裝船效率、單人產值均處于同類港口世界領先水平。充分證明筒倉作為一種高效、安全的儲煤技術具有很大的應用和推廣價值。