2000萬t煤炭集運站集運方案及裝車工藝研究

2000萬t煤炭集運站集運方案及裝車工藝研究?其他?2000萬t煤炭集運站集運方案及裝車工藝研究鄭寶林,李雅紅,李方(中鐵工程設(shè)計咨詢集團有限公司機動院,北京100020)摘要:結(jié)合本公司承攬的新街,罕臺川等項目煤炭集運站的設(shè)計,考慮到運量,集運方案直接影響裝車方案的合理性,針對礦點至集運站運輸方案,集運站裝車作業(yè)系統(tǒng),堆場及堆場設(shè)備,從成本分析,技術(shù)性能,經(jīng)濟指標(biāo)等角度進行綜合分析比較.重點進行集運方案及裝車工藝工程方案適應(yīng)性研究.關(guān)鍵詞:鐵路運輸;集運站;集運方案;裝車工藝;成本分析中圈分類號:u294.88文獻標(biāo)識碼:A文章編號:lOO4—2954(2007)l2一oo82一O4煤炭集運站的設(shè)計與直裝,倒裝量,集運方案,裝車工藝等關(guān)鍵因素密切相關(guān),集運方案,裝車工藝的合收藕日期:2007—04—03;修回日期:2007—10—26作奢簡介:鄭寶林(1964一),男,高級工程師,1986年畢業(yè)于華東交通大學(xué).理與否直接影響工程建設(shè)投資和投產(chǎn)后的運營成本.筆者結(jié)合新街,罕臺川等項目礦點至集運站運輸方案,集運站裝車作業(yè)流程進行簡要分析,重點進行集運方案及裝車工藝方案研究.1礦點至集運站運輸方案本次研究各煤炭礦點至集運站按平均運距5km考慮,集運量取1500×10t.年作業(yè)天數(shù)330d,3班作業(yè)制,來料不均衡系數(shù)按1.05考慮,裝載不均衡系數(shù)按1.1考慮,礦點堆場及輔助作業(yè)設(shè)備按每天凈作業(yè)時間17h設(shè)計,考慮與運輸作業(yè)方案匹配,裝載設(shè)備最大能力按每天凈作業(yè)時間取21h設(shè)計.礦點小時計算最大裝載量為3100t.定和撓度.⑤下錨柱的軸壓力分別按40,80kN兩種考慮,故每種支柱均有20,60,100kN3種軸壓力的組合,選用范圍大.⑥接觸線高度處對于8,8.5m支柱按6.15m,對于9.5,11m支柱按7.25m計算.⑦選用者只有在軸壓力,純風(fēng)彎矩,結(jié)構(gòu)風(fēng)速作用下垂直線路方向彎矩均不超過時才能選用.(6)檢驗方法:①在柱頂加載至結(jié)構(gòu)風(fēng)速作用下垂直線路方向彎矩標(biāo)準(zhǔn)值時,柱頂水平位移不超過1.5L/100mm;②在柱頂加載至純風(fēng)彎矩標(biāo)準(zhǔn)值時,接觸線高度處水平位移控制在50mm之內(nèi);③在柱頂加載至結(jié)構(gòu)風(fēng)速作用下垂直線路方向彎矩標(biāo)準(zhǔn)值的150%時,鋼柱不屈服,焊縫不裂開,鋅層不剝落不凸起;④需進行扭轉(zhuǎn)試驗.(7)需要說明的問題:①純風(fēng)彎矩,結(jié)構(gòu)風(fēng)速作用下垂直線路方向彎矩需電氣化專業(yè)人員針對每條線計算得出,根據(jù)實際風(fēng)速,懸掛的各種線,懸掛的位置計算出容量再進行選用;②該支柱為首次使用,必須經(jīng)過試驗驗證,通過實驗來驗證理論是否正確;③由于采用預(yù)留孔連接方式,支柱安裝的定位,測量也顯得十分重要.4結(jié)論在2006年9月武漢鐵路局武昌站無柱雨棚改造中,武漢供電段首次使用了接觸網(wǎng)歐標(biāo)H型鋼柱,鋼柱采用熱鍍鋅后噴涂白色氟炭油漆,鋼柱外形秀美,并得到了武漢鐵路局工程指揮部及武漢供電段的好評.正在建設(shè)的寧合,武廣,京津等客運專線均按此類型支柱招標(biāo).最終得到鐵道部批準(zhǔn)的通用參考圖《電氣化鐵路接觸網(wǎng)H型鋼柱》(通化(2006)1301)解決了部里要求外形尺寸不超過300mm的單柱支撐結(jié)構(gòu),大部分中間柱為240mm和260mill,斷面尺寸小,外形美觀,制造簡單,安裝方便,價格適中,該技術(shù)目前已達到了國際先進水平,并帶動馬鋼,萊鋼等鋼廠進行自主創(chuàng)新,實現(xiàn)國產(chǎn)化,熱軋制出HE240,HE260,HE280,HE3004種規(guī)格型號的H型鋼柱.在廠家的配合下試制產(chǎn)品,并通過了鐵道部接觸網(wǎng)檢測中心對這4種規(guī)格型號H型鋼柱進行了強度,撓度,扭轉(zhuǎn)檢測,檢測結(jié)果均達到并滿足國外同類產(chǎn)品技術(shù)標(biāo)準(zhǔn).但此產(chǎn)品用在轉(zhuǎn)換柱中由于抗扭剛度小而受到限制,有待今后進一步研究解決.今后在使用過程中要及時反饋意見和建議,特別是單柱用于轉(zhuǎn)換柱時要多做試驗,用試驗來驗證理論的正確性,從而解決鐵道部要求的所有位置采用單柱形式,達到簡統(tǒng)劃一,整潔秀美的良好視覺效果.參考文獻:[1]TB10009--2005,鐵路電力牽引供電設(shè)計規(guī)范[s].[2]通橋(2005)2221,時速250km客運專線鐵路常用跨度梁[z].[3]通橋(2005)2322,時速350km客運專線鐵路常用跨度梁[z].[4]GB50017—20o3,鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范[S].82鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計RAILWAYSTANDARDDESIGN2007(12)鄭寶林,李雅紅,李方一2000萬t煤炭集運站集運方案及裝車工藝研究礦點至集運站可采用如下運輸方案.(1)公路運輸方案各礦點至集運站段新建專用公路,總長按20.0km考慮.根據(jù)目前的交通量預(yù)測結(jié)果,考慮到本項目的地理位置及作用,計劃采用高速公路標(biāo)準(zhǔn)建設(shè),計算行車速度80km/h,橋涵設(shè)計荷載采用汽車I級.路基寬度24.5m,雙向2車道,全立交.(2)長距離強力帶式輸送機運輸方案來自礦點帶式輸送機的煤,經(jīng)長距離強力帶式輸送機輸送至集運站,3班作業(yè)制.從集運站裝車作業(yè)中車列取送車不均衡和減少集運站倒運作業(yè)量的因素考慮,每天凈作業(yè)時間取21h,年作業(yè)天數(shù)330d,裝載設(shè)備不均衡系數(shù)按1.1考慮,帶式輸送機不均衡系數(shù)按1.15考慮,同時考慮與裝載設(shè)備最大能力匹配,強力帶式輸送機總輸送能力按3100t/h設(shè)計.考慮到工程造價,帶式輸送機按4路單系統(tǒng)考慮.為繞避,跨越各礦點至集運站之間的既有建筑物,公,鐵,電力設(shè)施,強力帶式輸送機采用高架方式.2集運站裝車作業(yè)系統(tǒng)集運站近期年發(fā)送量2000×10t.列車牽引質(zhì)量為5000t/~lJ,列車編掛按1列61輛考慮.車輛載重60t,自重21.7t.為配合以上兩種運輸方案,可采用以下幾種裝車作業(yè)方式.2.1抓斗門式起重機裝車作業(yè)方案(1)裝車作業(yè)設(shè)施配合公路運輸方案,可采用抓斗門式起重機進行裝車作業(yè).綜合考慮發(fā)車不均衡系數(shù)及調(diào)車作業(yè)方式等因素,近期共設(shè)2個裝車作業(yè)區(qū),每個作業(yè)區(qū)設(shè)2條整列裝車線,6臺抓斗門式起重機,選用大容量抓斗,抓斗門式起重機作業(yè)效率約為300t/h,每列車凈裝車作業(yè)時間為2h,可在3h左右完成1列車的裝車作業(yè).(2)堆場及堆場設(shè)備在每個作業(yè)區(qū)門式起重機跨內(nèi)設(shè)置存煤場,長約850m,寬20m,堆高7m;懸臂下存煤場長約850m,寬17.6m,堆高6.5m,2個作業(yè)區(qū)總存煤量約為25.5×10t,可存放約3.5d的裝車量.存煤場共配4臺推煤機,4臺裝載機作為輔助作業(yè)設(shè)備.2.2裝載機裝車作業(yè)方案(1)裝車作業(yè)設(shè)施配合公路運輸方案,可采用裝載機進行裝車作業(yè),綜合考慮發(fā)車不均衡系數(shù)及調(diào)車作業(yè)方式等因素,近期共設(shè)3個裝車作業(yè)區(qū),每個作業(yè)區(qū)設(shè)1條整列裝車線,8臺裝載機,共配置24臺,選用6m.大容量鏟斗進口裝載機,按每組12臺作業(yè)考慮.裝載機作業(yè)效率約為150t/h,每列車凈裝車作業(yè)時間為2h,可在3h左鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計RAILWAYSTANDARDDESIGN2007(12)?其他?右完成1列車的裝車作業(yè).(2)堆場及堆場設(shè)備同抓斗門式起重機裝車作業(yè)方案.2.3跨線漏斗倉裝車作業(yè)方案(1)裝車方案及調(diào)車作業(yè)方式為配合進場的長距離強力帶式輸送機,裝車作業(yè)可采用跨線漏斗倉裝車方案.該系統(tǒng)由帶式機輸送系統(tǒng),跨線漏斗倉,往復(fù)式可逆帶式機等組成(圖1).圖1跨線漏斗倉裝車作業(yè)系統(tǒng)本工程近期設(shè)2條盡頭式整列裝車線,1條整列存車線,2套漏斗倉裝車系統(tǒng).裝車效率約30車/h(含調(diào)車作業(yè)時間),每列車裝車作業(yè)時間約2.5h.裝煤車列取送及存車線上的車列牽引至作業(yè)線由機車擔(dān)當(dāng),裝車過程中的調(diào)車作業(yè)由無極繩調(diào)車系統(tǒng)承擔(dān).(2)裝車作業(yè)設(shè)施集運站內(nèi)帶式機輸送系統(tǒng)由進場帶式機,直裝帶式機和倒運帶式機組成.進場剝離煤根據(jù)裝煤車列的調(diào)車情況由裝車控制系統(tǒng)選擇經(jīng)轉(zhuǎn)運站的帶式輸送機直接送至漏斗倉裝車,或通過電動三通倒運至進行儲存兩種方式.直裝帶式機和倒運帶式機等設(shè)施均采用雙路系統(tǒng),系統(tǒng)中設(shè)有裝車工藝流程控制系統(tǒng)和各種帶式機保護裝置,當(dāng)裝滿1節(jié)車時,控制系統(tǒng)啟動倒運帶式機,將來料送至儲料場,為提高筒倉和車輛設(shè)施可靠性和安全性,設(shè)有運行監(jiān)測系統(tǒng),保證系統(tǒng)安全可靠運行.跨線漏斗倉由雙排8個筒倉組成,按每次4個筒倉對應(yīng)1節(jié)車考慮,筒倉有效容積約90m.(3)堆場及堆場設(shè)備在集運站設(shè)存煤場1座,長約255m,寬100m,堆高12m,總存煤量約為25.5×10t,可存放約3.5d的裝車量.存煤場設(shè)有2臺斗輪取料機,并配2臺推煤機,2臺裝載機作為輔助作業(yè)設(shè)備.2.4快速定量裝車系統(tǒng)快速定量裝車系統(tǒng)主要由輸煤系統(tǒng),快速定量裝車設(shè)備,電腦監(jiān)控系統(tǒng)等組成.輸煤系統(tǒng)由振動給煤機,強力膠帶運輸機,電子皮帶秤等組成.83?其他?鄭寶林,李雅紅,李方一2000萬t煤炭集運站集運方案及裝車工藝研究根據(jù)裝卸作業(yè)量,需采用雙軌方案,其裝車設(shè)備見圖2.輸送機/\分叉溜槽;;;一排氣管25ot.~沖倉IIIIIIIIlIIIl】llLI{t1111111l川IlIIII1液壓平板閘門8O淀量倉日日稱重傳感器I¨液壓平板閘門砝碼校正裝置電腦監(jiān)控室'瘁列車車廂電眼———,圖2快速定量裝車系統(tǒng)隨著列車以恒速進入裝車塔下,設(shè)在裝車塔下的"電眼"可區(qū)分機車和列車,控制室里的操作員啟動整個裝車系統(tǒng),包括裝車帶式輸送機,根據(jù)屏幕上顯示的煤在貯煤倉煤位的情況,啟動倉下的給煤機,儲煤場的煤經(jīng)給煤機卸至倉下膠帶輸送機并轉(zhuǎn)載到上塔膠帶輸送機上,通過溜槽進入緩沖倉,操作員通過設(shè)置于倉內(nèi)的料位計觀察了解緩沖倉中的煤量,使得進入緩沖倉的煤量不致過大或過小,確保緩沖倉中總保持一定量的煤.煤通過緩沖倉底的4個卸料閘門向定量斗給料,閘門上有限位開關(guān),可知道閘門關(guān)閉的:隋況和位置,開始時4個卸料閘門同時打開,以最大的煤流向定量斗給料,倉內(nèi)也設(shè)置了料位計,根據(jù)給料的情況設(shè)定三級提前量進行控制.整個向定量斗裝載的過程需要8s左右,而設(shè)有一定的穩(wěn)定時間,使支撐在傳感器上的定量倉因煤載荷進入的沖擊而引起的振動停止.在這種情況下進行稱重,也就是常說的靜態(tài)稱重,靜態(tài)稱重的精度遠遠高于動態(tài)稱重.定量斗經(jīng)過稱重后,煤通過定量斗下部的卸料閘門進入卸料溜槽,定量斗經(jīng)過稱重后,煤通過定量斗下部的卸料閘門進入卸料溜槽,由于溜槽可伸縮并可平行移動,在操作員的控制下,開始裝車時直接伸到接近車廂底部位置卸料,物料流人車廂減少揚起灰塵,然后操作溜槽慢慢上升,停止在接近車廂側(cè)壁的高度,隨著車廂向前移動,車廂內(nèi)的煤形成非常規(guī)則的梯形斷面.接近車廂尾部,關(guān)閉裝車并把溜槽提高,當(dāng)另一車廂過來,再重復(fù)剛才的動作.由于列車不間斷地向前運行,當(dāng)定量斗放空后,也正是列車行駛到車廂和車廂之間的空檔距離.在這時緩沖倉向放空后的定量斗配料,為下一個車廂的列車做好準(zhǔn)備,這樣不斷地重復(fù),實現(xiàn)連續(xù)自動定量裝車.上述列車裝載過程中由"電眼"測到最后3節(jié)車廂時,給煤機自動停止給煤,膠帶上和緩沖倉內(nèi)的余煤基本上可裝滿最后3個車廂,保證全系統(tǒng)排空.控制室位于靠近裝車的位置,控制室是一個封閉的房間,操作員可通過窗戶看到物料裝入車廂的過程,所有控制部分都在他能夠觸及到的地方,可很容易操作和監(jiān)視裝車的程序.控制室中操作臺上有各種按鈕和開關(guān),指示燈和儀表,操作員可通過多個主屏幕和若干個次屏幕了解并控制從產(chǎn)品倉到裝車各個環(huán)節(jié)的工作狀態(tài).在控制室中設(shè)置有計算機系統(tǒng),將PLC設(shè)為主機與從機兩部分,主機主要控制裝車站內(nèi)高精度定量稱重配煤系統(tǒng),緩沖倉料位顯示與反饋及控制,稱重精度砝碼的校驗,裝車過程控制,三級取樣控制和裝車凈重,毛重,累計總重,時間等一系列數(shù)據(jù)的打印等功能.從機主要控制成品煤倉下給煤機給煤量的控制,輸煤機控制,輸送過程的保護,成品煤倉煤位顯示等.其工藝流程詳見圖3.器口給料機器口給料機回圖3快速定量裝車系統(tǒng)生產(chǎn)工藝流程該系統(tǒng)綜合裝車能力為2500t/h左右(含調(diào)車作業(yè)時間).采用該系統(tǒng)需要機車低恒速牽引列車前進,列車裝車速度為0.8～2km/h,普通內(nèi)燃機車,電力機車或調(diào)車鐵牛牽引均可.站線可依據(jù)站場條件布置成大環(huán)線型或縱列貫通式線型.2.5移動裝車機裝車方案該系統(tǒng)由地下煤斗,給煤機,帶式機輸送系統(tǒng),移動裝車機等設(shè)施組成.本工程近期設(shè)3條盡頭式整列裝車線,1條整列存車線,2套移動裝車機裝車系統(tǒng).綜合裝車效率約2600t/h,每列車裝車作業(yè)時間約1.41h.(1)裝車作業(yè)設(shè)施集運站內(nèi)膠帶機輸送系統(tǒng)由進場帶式輸送機,直裝膠帶輸送機和倒運膠帶輸送機組成.進場煤根據(jù)裝煤車列的調(diào)車情況由裝車控制系統(tǒng)選擇經(jīng)轉(zhuǎn)運站的膠帶輸送機直接送至裝車機裝車,或通過電動三通倒運至進行儲存兩種方式.直裝膠帶機84鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計RAILWAYSTANDARDDESIGN2007(12)鄭寶林,李雅紅,李方一2000萬t煤炭集運站集運方案及裝車工藝研究和倒運膠帶機等設(shè)施均采用雙路系統(tǒng),系統(tǒng)中設(shè)有裝車工藝流程控制系統(tǒng)和各種帶式機保護裝置,當(dāng)裝滿1列車時,控制系統(tǒng)啟動倒運膠帶機,將來料送至儲料場(圖4).圖4移動裝車機裝車方案膠帶機系統(tǒng)為提高裝車設(shè)施和車輛設(shè)施可靠性和安全性,設(shè)有運行監(jiān)測系統(tǒng),保證系統(tǒng)安全可靠運行.移動裝車機膠帶機通過轉(zhuǎn)運樓與直裝膠帶輸送機和倒運膠帶輸送機銜接,將來煤裝人列車車廂.(2)堆場及堆場設(shè)備由于礦點至集運站運輸采用單系統(tǒng)帶式輸送機,考慮到設(shè)備故障檢修,在集運站設(shè)存煤場1座,長約255m,寬100ITI,堆高12ITI,總存煤量約為25.5×10t,可存放約3.5d的裝車量.存煤場設(shè)有2臺斗輪取料機,并配2臺推煤機,2臺裝載機作為輔助作業(yè)設(shè)備.考慮到集運站裝車作業(yè)量很大,倒裝量為直裝量的5倍,移動裝車機裝車方案在工藝流程,總圖布局上能較好的結(jié)合兩種工況.該方案系定車方案,對站線要求低.該方案與快速定量裝車方案在煤場設(shè)置上基本一致,區(qū)別在于裝車設(shè)施采用了與快速定量設(shè)施高度不一樣的裝車機(圖5).圖5移動裝車機裝車方案裝車機系統(tǒng)3運輸及裝車工藝方案技術(shù)經(jīng)濟比較及推薦意見3.1運輸方案技術(shù)經(jīng)濟比較(1)長距離強力帶式輸送機方案成本分析?其他?系統(tǒng)用電費用0.5元/度×1k度/h×17h/d×330d/年=280.5萬元/年系統(tǒng)用水,油等費用15萬元/年系統(tǒng)人工費用24人×3萬元/人?年=72萬元/年系統(tǒng)綜合成本(不含折舊)621.5萬元/年系統(tǒng)折舊按15年系統(tǒng)綜合成本1008.2萬元/年(2)公路運輸方案成本分析按調(diào)研數(shù)據(jù),汽車運價為0.7元/t?km,年運輸費用為5600萬元.(3)運輸方案比較及推薦意見公路運輸方案年綜合成本高,加之公路修建投資,與長距離強力帶式輸送機方案相比技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)明顯弱.推薦采用長距離強力帶式輸送機方案.