新型火車卸煤溝在火力發電廠中的應用

摘要：為解決常規縫式火車卸煤溝煤槽地下部分設備設置冗余、土建工程量較大、不適合目前國內火力發電廠工程多種來煤方式等問題，通過和常規縫式火車卸煤溝對比，提出了一種“單線單縫”火車卸煤溝方案，從煤槽的溝型設計、煤溝容量計算、有效長度設計、應用實例等方面對方案進行了分析。“單線單縫”火車卸煤溝煤槽地下部分設備簡單、土建工程量小、卸車時間短、經濟可靠，為今后多種來煤方式的火力發電廠的底開車縫式煤槽設計提供了借鑒。

關鍵詞：底開車;縫式火車卸煤溝;單線單縫

中圖分類號：TM621

文獻標志碼：A

文章編號：1009-9492 f 2022）02-0148-03

0 引言

為保證火力發電廠燃料供應的安全性及燃料成本的經濟性，目前國內電廠越來越多地采用“兩條腿走路”的燃料供應方式[1]，即鐵路+公路、水路+公路、鐵路+水路、煤礦坑口+公路等燃料運輸方式。甚至有條件的電廠還采用“多條腿走路”的燃料運輸方式。一些燃料為鐵路運輸的火力發電廠目前最多的訴求就是增加其他來煤方式，擴大燃料來源的靈活性。以鐵路為主的電廠在設置其他來煤方式卸煤設施后，鐵路卸煤系統就不是電廠唯一的燃料接卸系統，卸料系統可單套運行，不設備用。

火力發電廠鐵路來煤設施方案包括翻車機卸煤裝置、底開車縫式煤槽卸煤裝置等。底開車縫式煤槽卸煤裝置通常也稱作縫式火車卸煤溝，配套的底開車已開始在我國的煤炭、化工、電力等工業部門應用，供煤炭運輸專用的有K18、KM70、KV80等型號的底開門漏斗車[2-3]。傳統的底開車縫式煤槽卸煤裝置底部均采用雙縫隙式出口，兩路設備各對應一個下口縫隙，針對以往單一來煤方式的電廠，兩路設備互為備用，并具備兩路設備同時運行的條件，對保證電廠來煤安全很有必要。但針對目前多煤源來煤方式的電廠就顯得設備重復配置，增加土建工程量及電廠的投資。本文提出一種新型的火車卸煤溝，溝底下部采用單縫隙式，安裝一路給煤設備。結合電廠其他來煤方式保證了燃料供應的可靠性，同時降低了煤溝地下部分土建、設備的投資。

1 常規縫式火車卸煤溝方案介紹

當鐵路來煤采用底開車進廠時，電廠卸煤設施為縫式火車卸煤溝。縫式火車卸煤溝由地上部分和地下部分組成。地上部分為卸車、采樣區域;地下部分為受煤、存煤、排料區域。整列底開車進場后，若采用分組卸車，需要經過重車組的解列、卸車、空車重新編組等流程。卸車過程中，車輛需要停車就位在縫式火車卸煤溝處，開啟車門，將來煤卸人縫式火車卸煤溝內，通過溝口下部安裝的葉輪給煤機及帶式輸送機將煤輸出。常規的縫式火車卸煤溝有兩種布置型式：單線雙縫和雙線雙縫[4]。

1.1 單線雙縫火車卸煤溝

采用單線雙縫火車卸煤溝地上部分鐵路設置一條重車線，一條機車走行線，如圖1所示。地下部分的煤斗排料口雙側設置，對應兩路帶式輸送機，如圖2所示。下部采用葉輪給煤機作為排料設備。

單線雙縫火車卸煤溝方案，進廠列車不需要解列，采用整節車分批卸車的方式卸煤，這就要求縫式煤槽前后有足夠的鐵路長度保證車輛停靠。該方案鐵路長度長、占地面積大。

1.2雙線雙縫火車卸煤溝

采用雙線雙縫火車卸煤溝地上部分鐵路設置兩條重車線，一條機車走行線，如圖3所示，兩股重車線中心距為6.2-6.5 m。地下部分的煤斗排料口也是雙側設置，對應兩路帶式輸送機，如圖4所示。

該方案多因為受場地等因素限制，列車需要進行解列，在縫式煤槽上可同時停兩個半列車進行卸煤。該方案雖然增加了火車解列的時間，但鐵路長度較單線雙縫火車卸煤溝方案大大縮短，占地面積較小[5]。

2 新型單線單縫火車卸煤溝

2.1 單線單縫火車卸煤溝方案簡介

出于保障來煤可靠性、平抑煤價的目的，電廠往往希望考慮多種煤源。一些電廠在采購火車來煤的同時，也考慮兼顧購買周邊小煤礦的汽車來煤，設置火車卸煤溝的同時，也希望設置汽車接卸措施。以往的火車卸煤溝，不管是“單線雙縫型”還是“雙線雙縫型”，為了保證卸煤系統可靠性，及時排出溝內存煤.卸煤溝下出口均為“雙縫”，對應設置2套葉輪給煤機及2路帶式輸送機。在電廠有多種來煤方式時，電廠卸煤系統是互為備用、比較可靠的，因此火車卸煤溝下只設一套卸煤系統，卸煤溝型式采用“單線單縫型”，如圖5所示。

單線單縫火車卸煤溝地上部分鐵路設置一條重車線，一條機車走行線。地下部分的煤斗排料口單側設置，對應單路帶式輸送機[6-7]。下部采用單套葉輪給煤機作為排料設備。由于地下帶式輸送機單路布置，煤斗上部建筑物跨度比單線雙縫和雙線雙縫都小1.5 m左右。在單線單縫火車卸煤溝方案中運煤火車整列進廠不需進行解列即可卸煤，同時卸煤溝下采用單路帶式輸送機系統進行運煤。

2.2 卸煤溝有效容量的確定

縫式火車卸煤溝作為底開車的接卸設施，需要具有一定的緩沖能力。傳統的火車卸煤溝容量均定義為靜態容量，即在不啟動溝底排煤設備的情況下，卸煤溝應具備接卸一整列車物料的容量。由于“單線雙縫型火車卸煤溝”下口寬度較窄，在不增加卸煤溝地下部分高度及長度的情況下卸煤溝容量不可能保持和“單線雙縫型”還是“雙線雙縫型”卸煤溝一致。此時需要將卸煤溝“容量”定義為“接卸”和“排出”的動態容量。接卸時間內的排出量取決于卸煤裝置下方給煤機及帶輸送機的出力。同時，為了防止空槽卸料時，物料從卸煤裝置縫隙式出口側面溢出，必須留有封口的底煤容量，約占卸煤溝總量的6%～8%[8]，因此卸煤溝有效容量如下：

Q=Qr-Qp+Qf

（1）式中：Q為卸煤溝有效容量，t;Qr為列車的燃煤裝載量，t;Qp為卸一列車時間內從溝內排出的燃煤量，t;Qf為封底煤量，t。

在設計時，將卸煤溝的容量，看作一個單位時間內“進入”和“排出”的動態容量，有助于優化卸煤溝的工程量。當然這就要求廠內運行人員，在接卸火車的同時，需要啟動卸煤溝下的給煤機及帶式輸送機，及時將卸下的一部分煤轉運出去。

2.3 卸煤溝有效長度的確定

縫式火車卸煤溝的容量又受卸煤溝有效長度的制約。為減少調車作業次數，提高接卸效率，卸煤溝“有效長度宜與一次進廠車輛數分組后的數字匹配”[9-10]。如一列由50節車組成的列車，將卸煤溝設為10節長度，在整車進廠不解列卸煤情況下，5次即可將列車卸完。

為了增加卸煤溝內的物料充滿率，避免在固定的卸料位置重復卸車，卸煤溝有效長度需要考慮“卸車錯位長度”，一般為半節車長度，如圖6所示。

即卸煤溝長度計算：

式中：三為卸煤溝有效長度，m;Q為卸煤溝有效容量，t;S為卸煤溝每米長度儲量，t/m，按卸煤溝充滿系數取0.85，煤的松散密度取0.9 t/m2，單線單縫卸煤溝為14.42 t/m;La為卸車錯位長度，m。

2.4方案分析

“新型單線單縫火車卸煤溝”下部采用單縫式出口，給煤設備簡單，針對多種燃料運輸方式的電廠，燃料供應的可靠性、安全性是有保證的。該方案下口窄，溝體截面積小，卸煤溝有效長度和傳統方案一致，因此卸煤溝土建工程量大大減小。溝口設備單套設置，因此設備投資大大減小。

“新型單線單縫火車卸煤溝”溝上采用單條鐵路線設計，進廠列車不用解列即可卸車。卸煤溝有效長度和列車一次卸車的車輛數一致，做到整列車分段卸車，因此大大縮短了列車卸煤時間。由于卸煤溝出口尺寸較小，卸煤溝側壁角度不能過緩，便于落煤，卸煤溝靜態容量較小，在進行火車卸煤的同時需要下部帶式輸送機系統同時啟動，做到“邊卸邊運”，這就增加了設備啟動次數和工人工作頻率。

2.5 應用實例

某電廠一期2x660 MWT程的燃料采用以鐵路運輸為主、公路運輸為輔的運輸方式。鐵路來煤由寧東煤田的鴛鴦湖礦區和馬家灘礦區供應，公路來煤由電廠周邊煤窯供應。考慮到電廠有鐵路、公路兩種來煤方式，卸煤系統可以互為備用，經研究，該工程火車卸煤溝下確定只設一路帶式輸送機，卸煤溝為“單縫型”。另外，當地的鐵路公司對列車的卸車時間有要求，不能耗時過長，因此確定入廠火車整列進廠，不解列，故設為“單線”卸煤溝。3結束語

新型單線單縫火車卸煤溝和以往常規工程“單線雙縫”及“雙線雙縫火車”卸煤溝方案的主要區別在于卸煤溝下部采用單縫式出口，對應的卸煤帶式輸送機系統單路布置，結合電廠其他來煤方式，在保證卸煤設施可靠性的同時，簡化了卸煤系統。新型單線單縫火車卸煤溝給煤設備簡單、土建工程量小、卸車時間短、經濟可靠，為今后多種來煤方式的火力發電廠的底開車縫式煤槽設計提供了借鑒。

參考文獻：

[1]王祈偉.鐵路和公路運力的專題研究與突破[C]//2010年全國火電廠燃煤管理與配煤摻燒經驗交流會。2010.

[2]劉仲松.煤炭出口碼頭底開門卸車工藝的探討[J].港工技術，2010，47（2）：13-14.

[3]張剛.新型KV80底開車卸煤裝置設計技術[J].運煤技術，2014（3）：26-27.

[4] DUT 5187.1-2016。火力發電廠運煤設計技術規程[S].

[5]許一冰.火力發電廠運煤系統設計導則第2部分卸煤設施[R].中國電力工程顧問集團公司。2014.

[6]王帥.一種單線單縫火車卸煤溝：CN201821895920.4[P].2019.

[7]王帥，一種單線火車卸煤溝下單路帶式輸送機布置結構：CN201821900697.8[P].2019.

[8]中國電力工程顧問集團有限公司.電力工程手冊火力發電廠運煤設計[M].北京：中國電力出版社。2017.

[9] GB 50660-2011。大中型火力發電廠設計規范[S].

[10] GB 50049-2011。小型火力發電廠設計規范[S].