冬季煤炭運輸防凍車技術研究

高 澤，劉璟麗

（國能銷售集團華北能源貿易有限公司，北京 100045）

0 引言

凍車指的是煤炭凍結或者凍結粘連在車輛底板與兩端位置，需采取特殊工具卸車的車輛。防凍車技術一般是指在冬季為了防止運輸期間煤炭發生凍結而使用的裝卸車保障措施。一般情況下，冬季煤炭運輸的防凍期在11月初至第二年的3月底，具體情況應當根據實際天氣條件，對防凍期的預測適當提前或者延后。

1 冬季煤炭運輸敞車的防凍技術要求

按照冬季煤炭運輸的實際情況，對精洗煤的運輸提前噴灑防凍液，使其在運輸時不會發生凍車的現象。以C80型鋁鋼材質的敞車為例，這類車的車型構造對于冬季防凍提出了明確的技術要求，需在防凍和防腐兩個方面采取相應措施，要求防凍液必須有著較強的抗凍能力，冰點應在-45℃以下，同時對銅、鐵以及鋁等材料有著較強的抗腐蝕能力。此外，冬季煤炭運輸敞車防凍液的應用不能對煤炭產生影響，產品成本不宜過高，表1為冬季煤炭運輸敞車防凍液主要技術指標[1]。

表1 冬季煤炭運輸敞車防凍液主要技術指標

鐵路在冬季運輸期間產生凍車的影響因素可分為以下4種：①防凍液存在質量問題，例如，性能指標無法達到預期要求，防凍效果不理想。②未提前掌握煤炭的實際煤質情況，沒有確定其中的含水量，防凍液噴灑不足，影響防凍效果。裝卸車站點與運輸期間氣候溫度在0℃以下，煤炭含水率在4%以上，此時需要及時對煤炭噴灑防凍液。③未有效掌握運輸期間的溫度或者運輸時段，防凍液實際噴灑量達不到預期要求。噴灑位置不當，沒有提前做好防凍液設備的檢查維護。④運輸時間較長，防凍液使用效果下降，冬季煤炭運輸組織不合理，裝車速度過慢，沿途運輸耽誤時間較長，導致防凍液難以發揮預期作用[2]。

2 冬季煤炭運輸防凍車技術實踐應用

2.1 科學判定煤炭含水量，做好凍煤和煤泥的上車卡控

2.1.1 煤炭含水量的控制

首先，確定冬季煤炭運輸時的站臺裝車煤炭含水情況。安排相應崗位人員確定含水量，在裝車之前了解這批煤炭的含水量，冬季短途運輸與站臺存放時如果出現雨雪天氣，或者因外來水源引發煤炭材料含水量發生改變，此時應及時與貨運人員聯系，以便修正煤炭含水量參數。

其次，確定筒倉裝車含水量。從選煤廠入手，需要在煤炭裝車之前向噴灑作業人員、貨運監督人員提交煤炭化驗單，以便相應人員依據化驗單的相關內容確定含水量信息。

最后，做好煤炭含水量的卡控工作。裝車站需掌握不具備噴灑作業條件下的煤炭含水情況，當煤炭的含水量在13%以下、氣溫在-10℃以下時，應禁止對煤炭進行裝車與運輸[3]。

2.1.2 凍煤和煤泥上車卡控

在卡控作業環節，需明確以下作業要點：①做好凍煤塊上站卡控工作。掌握上煤作業操作要點，了解上煤渠道，根據具體的煤種與煤質確定材料的含水量，及時發現其中的凍結煤塊與煤泥，提前做好碾壓與破碎處理，篩選之后才能裝車，防止有較大的凍煤塊上站后給運輸防凍帶來影響。②做好凍煤塊上車卡控工作。要求貨運人員掌握凍煤塊的實時清理狀態，找出20 mm以上的凍煤塊，了解其對到站卸車的不利影響，將當前凍煤情況告知相關人員。③合理控制煤泥配比。在冬季運煤的防凍車過程中，不允許摻入煤泥，這是因為受到設備的技術限制，煤泥無法有效分離，此時必須減少煤泥實際配比量，依靠壓濾設備對煤泥提前脫水，控制好含水量后再裝車。除此之外，還應在卡控環節提前噴灑抑塵劑，如圖1所示。

圖1 煤炭噴灑抑塵劑

2.2 配制高性能防凍液

實際上，防凍液主要包含降凝劑、緩蝕劑等材料，需要按照防凍液的具體使用條件，以及煤炭在冬季運輸的沿途預設溫度情況，遵循一定的比例將降凝劑、緩蝕劑與水混合攪拌，最終配制成高性能防凍液。其中降凝劑可以有效降低溶液冰點，常見的降凝劑包括有機型降凝劑與無機型降凝劑兩種，這是防凍液的溶質；緩蝕劑可以減少溶液對于各類設備的腐蝕，保護儲液設備與噴灑設備，同時避免防凍液對車廂造成的腐蝕性影響，最大限度延長設備使用壽命。除了降凝劑與緩蝕劑，防凍液內還包含了一些輔料，這些輔料可以調整防凍液的pH和黏度值。

在配置防凍液時，應從生產成本角度出發，選擇成本較低的無機型降凝劑，如氯化鈣降凝劑，具體的試驗情況如表2所示。通過表2數據信息可以發現，當氯化鈣含量逐漸增加時，冰點也會下降，氯化鈣含量處于40%時，冰點可以達到-50℃，此時效果最佳。隨著氯化鈣含量的進一步增加，冰點開始上升，此時會析出溶質，因此應加強對氯化鈣含量的合理控制，使其處于適當的含量。考慮運輸沿途的最低溫度，做好氯化鈣占比控制，防止成本浪費。但是以氯化鈣為防凍液的溶質會對金屬材料產生腐蝕作用，所以還需要加入緩蝕劑，發揮其對金屬的抗腐蝕能力[4]。

表2 氯化鈣冰點試驗

以冰點測試為基礎，使用高取代基纖維素醚作為輔料，發揮對材料的增稠作用，再使用硼砂作為緩蝕用的輔料，稱量一部分固體樣品，使其在常溫狀態下攪拌后加入容器，溶解之后再靜置20 min，最終得到的是呈淺黃色的防凍液。當高取代基纖維素醚的含量保持在0.07%的時候，材料增稠掛壁明顯；當硼砂材料的含量處于1.5%時，此時材料對于金屬的防腐蝕效果最理想，這時材料的pH處于中性，相應實驗情況如表3所示。這一方法配置的防凍液無論是冰點還是密度，都與相應技術指標相符合，不僅可以得到良好的防凍車效果，還能減少原料使用成本，保障煤炭在冬季的高效運輸。

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2.3 提升防凍液噴灑質量

2.3.1 做好防凍液質量全面檢查

經研究得知，煤炭運輸的實際防凍效果會受到防凍液材料質量的影響，所以應加強對材料質量的嚴格控制，要求防凍液冰點處于-46℃以下，黏稠度保持在6 MPa·s左右，將防凍液配送到裝車站的位置時必須同時出具相應質量檢查報告，做好監控管理工作。做好殘煤和凍煤的粉碎與清理，完成碾壓破碎工作，要求破碎后的煤塊粒徑小于25 cm，翻車機卸車的時候會遇到漏斗堵塞的情況，此時應提前準備機械設備，遇到凍車問題時采取解凍措施，同時加強對空車偏重與偏載等情況的實時監控，以便更好地消除各種安全隱患。

2.3.2 按規定實施噴灑作業

要求進行防凍液噴灑的作業人員必須經過技術培訓，掌握防凍車使用方法與防凍液技術指標，同時了解各種溫度下的具體防凍液使用量。防凍液的噴灑作業要點如下：①噴灑之前詳細記錄流量計的讀數，為后續噴灑作業提供充足的數據參考。②做好1～3車的防凍液噴灑流量監控，同時將其和單車噴灑流量相比較，如果遇到噴灑力量不足的情況，需對噴灑裝置的運行壓力進行調整，確保噴灑流量與預期技術要求相符合。③有效固定防凍液的噴灑流量，在全車噴灑完成后，讀取此時流量計的讀數，減去噴灑前的流量計讀數，再與防凍液比重相乘，所得到的數值就是當前車輛的防凍液實際噴灑作業量。如果噴灑量低于設定值，應做好補噴作業。④要求工作人員做好相應記錄，及時記錄煤炭含水量、流量計讀數與防凍液噴灑量，為噴灑工藝的改進提供科學參考依據[4]。圖2為防凍液噴灑現場作業場景。

圖2 防凍液噴灑現場作業場景

2.3.3 凍車高風險煤種防凍液噴灑工藝改造

要求冬季煤炭運輸必須滿足極寒狀態下的防凍車運輸要求，集運站緩沖倉的入料口1200 mm膠帶機處于3.2 m/s轉速時的煤流量為0.4 t/s，此時噴灑防凍液大概需要1.5 L/s，1 t煤需要噴入3.8 L左右的防凍液，這對于煤流量來說噴灑量較少，這種噴灑工藝可以降低煤的凍結強度，但忽略了煤和車廂四周的凍結問題。計劃以原有緩沖倉入料口的防凍液噴灑為基礎，從防凍液的輸送管路引一條支路，再將其分成2組流向，其中一組流向需要在裝車溜槽的兩側位置安裝DN25 mm通徑的噴嘴，使煤與車廂側之間形成防凍膜；另外一組流向會在裝車溜槽的后部位置安裝DN32 mm通徑的噴嘴，落煤時再關閉噴灑，整個區域內會覆蓋防凍液，以解決車底板凍結問題。

2.4 適當縮短冬季煤炭運輸時間

加快煤炭裝車的實際進度，在裝車時要求平行展開裝車與加固車門作業，優化調車作業組織，實現重車與空車的快取快動，從而有效縮短裝車作業的實際時間。除此之外，及時進行掛運上線，加強煤炭裝車站與列車調度中心的聯系，按照規定縮短車輛不必要的停留時間。保證各方面信息渠道的暢通，在裝車站與卸車站之間建立協調溝通制度，了解實際進度情況，確保冬季煤炭裝卸平衡，防止卸車積壓[5]。

2.5 提高源頭裝車質量

加大重點貨物裝車管理力度，對于含水量大于13%的煤泥，禁止使用浴盆車完成轉運，在其中加入干煤，降低煤炭材料含水量，同時安排專人負責監控。及時清理殘煤與凍煤，將其粉碎處理，裝車前翻轉貨物，如果發現凍煤，應做好碾壓處理，必要時需粉碎，要求凍煤的粒徑不能超過25 cm，防止卸車時凍煤堵住漏斗。及時上報凍車問題，采取有效的解凍措施，壓縮處理時間，做好貨運計量，保障源頭裝車質量的提升。

3 結語

總而言之，做好煤炭運輸的冬季防凍工作至關重要，要發揮防凍液的積極作用，推動煤炭運輸環節的現代化發展，強化防凍效果。因此，要優化防凍液的材料配比，做好防凍作業的工藝改造，根據實際天氣條件把控煤炭含水量，不斷優化運輸條件，從而提高煤炭運輸效率。