鐵路貨場卸煤槽多種裝卸工藝的對比分析

馬建文

（中鐵第四勘測設計院集團有限公司，武漢430063）

1 研究背景

在我國，煤在一次能源的結構中約占3/4，從現今的資源儲量和能源利用比進行分析，煤在今后相當長的時間里依然會是我國最主要的一次能源。相應的，對煤的巨大的需求量使人們對它的運輸容量、運輸速度有極高的要求，我國60%以上的煤都是通過經濟、快速的鐵路體系進行運輸的，這需要與鐵路運煤相匹配的能大量作業且高效運行的卸料系統進行協同作業。

在煤的卸料系統中，煤料到達目的貨場之后，無論是通過翻車機、漏斗車還是螺旋卸車機進行裝卸，都需要建立輸送通道將煤從軌道旁邊的受煤裝置（卸煤槽）轉移到貨場最終堆垛處。因此，提高卸煤槽的裝卸工藝性能對整個煤料運輸質量的提升都具有極大的促進意義。

2 卸煤槽的系統組成

在鐵路貨場卸煤槽的整個施工過程中，煤從車廂卸料、皮帶輸送到貨場堆垛，最核心的裝卸工藝是受煤和給料。也就是說，卸煤槽和給料機的工藝性能決定了整個裝卸過程的作業速率。

2.1 卸煤槽

當煤料通過鐵路運輸從原料礦場到達目的地貨場后，必須在短時間內將其從車廂中卸下，并使空車離位留下新的載貨車的補位區間，否則就會發生壓車排隊的現象，從而影響整個裝卸工藝的作業速率。因此，需要建設作業線足夠長、容量足夠大的卸煤槽，為隨后輸送環節的給料裝置提供良好的作業平臺，保證在新的載煤列車到來前完成煤料的皮帶輸送轉移工作。

2.2 給料機

煤料到達鐵路貨場后，無論是使用何種方式卸煤，為避免煤料直接從列車車廂傾倒入輸送機器中而帶來巨大的沖擊力，當煤料從車廂中轉移出來之后，一般都會以卸煤槽進行緩沖，再將煤料通過給料機制輸送到傳輸通道（皮帶傳輸機）中進行最終轉移[1]。因此，需要足夠高效的給料機制，能夠在短時間內將煤料從卸煤槽轉移進輸送通道，再通過皮帶輸送將煤料轉移到最終的堆垛貨場，完成整個鐵路貨場卸煤槽的裝卸作業[2]。

3 卸煤槽卸煤方案

煤料從車廂轉移到卸煤槽之后需要人工對列車進行工作確認和殘渣清理，因此，需新建一條卸煤作業線，卸煤線的長度及相應的土建施工方法根據不同方案的列車編組形式、技術需求等進行確定。

列車編組的具體形式和對應的卸煤作業線的建設方案如下。

3.1 方案1：縫式煤槽+葉輪給煤機

方案描述：卸煤線有效卸煤坑長度115.2 m，可容納8 節車皮同時卸車。坑內為底部長槽型煤斗，配置4 臺葉輪給煤機，并設一條輸煤皮帶，輸送能力為3 000 t/h。如圖1 所示。

工藝流程：卸煤作業時，4 臺葉輪給煤機分別隨螺旋卸車機移動（若是漏斗車卸煤則煤料直接卸入受煤坑中），持續卸料和給料。

計算縫式煤槽容積V=S×L縫=20.48×120=2 457.6 m3（S為縫式煤槽截面積；L為縫式煤槽長度），輸煤密度在容積計算中取0.85 t/m3。C70 貨車額定載重按70 t 計算，則可容納車輛數量N=V×0.85/70=29.84，取29 輛。葉輪給煤機工程造價為35萬元/臺，4 臺共計140 萬元。

圖1 方案1 工作原理示意圖

3.2 方案2：卸煤料斗+振動給料機

方案描述：卸煤線有效卸煤坑長度115.2 m，可容納8 節車皮同時卸車，卸煤坑為16 個獨立卸煤料斗，每節車皮對應2 個卸煤料斗，每個卸煤料斗下配置1 臺振動給料機，單臺振動給料機能力為300～800 t/h。設1 條輸煤皮帶，輸送能力3 000 t/h。如圖2 所示。

圖2 方案2 工作原理示意圖

工藝流程：卸煤作業時，8 節車廂將煤卸至16 個獨立卸煤料斗中，此時卸煤料斗未飽和，由專用調車機牽引列車，繼續后8 節列車卸煤（若是漏斗車卸煤則煤料直接卸入受煤坑中）。16 個卸煤料斗可容納21 節貨車存煤。卸煤料斗飽和后，開啟振動給料機，基于底部輸煤皮帶的能力限制，最多4 臺給料機同時工作。16 個卸煤料斗全部清空后，由專用調車機牽引列車，繼續后16 節列車卸煤。

計算卸煤料斗容積V1=V2N1=108.62×16=1 737.9 m3（V2為單個料斗的容積；N1為料斗數量），輸煤密度在容積計算中取0.85t/m3。C70 貨車額定載重按70 t 計算，則可容納車輛數量N2=V1×0.85/70=21.10，取21 輛。振動給料機工程造價35 萬元/臺，16 臺共計560 萬。另綜合考慮由于深度增加造成的底板防護費用以及土方開挖費用增量，土建總造價增加130 萬元左右。

3.3 方案3：卸煤料斗+活化給料機

方案描述：卸煤線有效卸煤坑長度115.2 m，可容納8 節車皮同時卸車，卸煤坑為16 個獨立卸煤料斗，每節車皮對應2 個卸煤料斗，每個卸煤料斗下配置1 臺活化給料機，單臺活化給料機能力為500～1 500 t/h。設一條輸煤皮帶，輸送能力3 000 t/h。如圖3 所示。

圖3 方案3 工作原理示意圖

工藝流程：卸煤作業時，8 節車廂將煤卸至16 個獨立卸煤料斗中，此時卸煤料斗未飽和，由專用調車機牽引列車，繼續后8 節列車卸煤（若是漏斗車卸煤則煤料直接卸入受煤坑中）。16 個卸煤料斗可容納18 節貨車存煤。卸煤料斗飽和后，開啟活化給料機，基于底部輸煤皮帶的能力限制，最多4 臺給料機同時工作。16 個卸煤料斗全部清空后，由專用調車機牽引列車，繼續后16 節列車卸煤。

計算卸煤料斗容積V1=V2N1=96.38×16=1 542.2 m3，輸煤密度在容積計算中取0.85 t/m3。C70 貨車額定載重按70 t 計算，則可容納車輛數量N2=V1×0.85/70=18.73，取18 輛。活化給料機工程造價75 萬元/臺，16 臺共計1 200 萬元。

4 方案綜合對比

方案對比分析如表1 所示。

表1 鐵路貨場卸煤槽裝卸工藝方案對比分析

由表1 可知：

1）方案1 可以進行連續作業，工程造價低，但是對煤質要求高，對于黏性較大的煤存在黏煤現象，葉輪與縫式煤槽底部結構存在縫隙，易存煤。所以方案1 適合在煤質較高的時候采用。

2）方案2 對煤質要求一般，在處理顆粒度大、黏性大的煤時容易發生黏煤現象，降低了卸煤效率。同時，方案2 中土建結構挖深大，需增加額外的土建工程造價。所以方案2 適合在資金較為充裕，不存在大顆粒煤料及冬季凍煤作業時采用。

3）方案3 對煤質要求低，可以裝卸黏煤以及顆粒度大或顆粒不均勻的煤料，且不會出現黏煤、卡煤現象，裝卸效率高。雖然一次性工程造價偏高，但在煤料吞吐量大、煤炭品質不一、種類繁雜、并且裝卸量較一般貨場大很多的情況中，方案3是最適合的方式。

5 結論

上述3 種方案是對整個鐵路貨場煤料裝卸最常見和最普遍的情況進行的針對性組合的工藝，能夠滿足絕大多數情況下的裝卸需求。在鐵路貨場的實際建設過程中，煤料來源、煤料品質、四季氣候等都會對鐵路貨場卸煤槽的裝卸產生影響，因而需要根據不同的情況進行不同的方案組合。