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(中鐵工程設計咨詢集團有限公司機動院,北京100020)摘要:結合本公司承攬的新街,罕臺川等項目煤炭集運站的設計,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,集運站裝車作業系統,堆場及堆場設備,從成本分析,技術性能,經濟指標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性研究.關鍵詞: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文獻標識碼:A文章編號:lOO4—2954(2007)l2一oo82一O4煤炭集運站的設計與直裝,倒裝量,集運方案,裝車工藝等關鍵因素密切相關,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年畢業于華東交通大學.理與否直接影響工程建設投資和投產后的運營成本.筆者結合新街,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.年作業天數330d,3班作業制,來料不均衡系數按1.05考慮,裝載不均衡系數按1.1考慮,礦點堆場及輔助作業設備按每天凈作業時間17h設計,考慮與運輸作業方案匹配,裝載設備最大能力按每天凈作業時間取21h設計.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,純風彎矩,結構風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在柱頂加載至結構風速作用下垂直線路方向彎矩標準值時,柱頂水平位移不超過1.5L/100mm;②在柱頂加載至純風彎矩標準值時,接觸線高度處水平位移控制在50mm之內;③在柱頂加載至結構風速作用下垂直線路方向彎矩標準值的150%時,鋼柱不屈服,焊縫不裂開,鋅層不剝落不凸起;④需進行扭轉試驗.(7)需要說明的問題:①純風彎矩,結構風速作用下垂直線路方向彎矩需電氣化專業人員針對每條線計算得出,根據實際風速,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,必須經過試驗驗證,通過實驗來驗證理論是否正確;③由于采用預留孔連接方式,支柱安裝的定位,測量也顯得十分重要.4結論在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歐標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.正在建設的寧合,武廣,京津等客運專線均按此類型支柱招標.最終得到鐵道部批準的通用參考圖《電氣化鐵路接觸網H型鋼柱》(通化(2006)1301)解決了部里要求外形尺寸不超過300mm的單柱支撐結構,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新,實現國產化,熱軋制出HE240,HE260,HE280,HE3004種規格型號的H型鋼柱.在廠家的配合下試制產品,并通過了鐵道部接觸網檢測中心對這4種規格型號H型鋼柱進行了強度,撓度,扭轉檢測,檢測結果均達到并滿足國外同類產品技術標準.但此產品用在轉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計規范[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,鋼結構設計規范[S].82鐵道標準設計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.根據目前的交通量預測結果,考慮到本項目的地理位置及作用,計劃采用高速公路標準建設,計算行車速度80km/h,橋涵設計荷載采用汽車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,經長距離強力帶式輸送機輸送至集運站,3班作業制.從集運站裝車作業中車列取送車不均衡和減少集運站倒運作業量的因素考慮,每天凈作業時間取21h,年作業天數330d,裝載設備不均衡系數按1.1考慮,帶式輸送機不均衡系數按1.15考慮,同時考慮與裝載設備最大能力匹配,強力帶式輸送機總輸送能力按3100t/h設計.考慮到工程造價,帶式輸送機按4路單系統考慮.為繞避,跨越各礦點至集運站之間的既有建筑物,公,鐵,電力設施,強力帶式輸送機采用高架方式.2集運站裝車作業系統集運站近期年發送量2000×10t.列車牽引質量為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方式.2.1抓斗門式起重機裝車作業方案(1)裝車作業設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.綜合考慮發車不均衡系數及調車作業方式等因素,近期共設2個裝車作業區,每個作業區設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效率約為300t/h,每列車凈裝車作業時間為2h,可在3h左右完成1列車的裝車作業.(2)堆場及堆場設備在每個作業區門式起重機跨內設置存煤場,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個作業區總存煤量約為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設備.2.2裝載機裝車作業方案(1)裝車作業設施配合公路運輸方案,可采用裝載機進行裝車作業,綜合考慮發車不均衡系數及調車作業方式等因素,近期共設3個裝車作業區,每個作業區設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臺作業考慮.裝載機作業效率約為150t/h,每列車凈裝車作業時間為2h,可在3h左鐵道標準設計RAILWAYSTANDARDDESIGN2007(12)?其他?右完成1列車的裝車作業.(2)堆場及堆場設備同抓斗門式起重機裝車作業方案.2.3跨線漏斗倉裝車作業方案(1)裝車方案及調車作業方式為配合進場的長距離強力帶式輸送機,裝車作業可采用跨線漏斗倉裝車方案.該系統由帶式機輸送系統,跨線漏斗倉,往復式可逆帶式機等組成(圖1).圖1跨線漏斗倉裝車作業系統本工程近期設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.裝車效率約30車/h(含調車作業時間),每列車裝車作業時間約2.5h.裝煤車列取送及存車線上的車列牽引至作業線由機車擔當,裝車過程中的調車作業由無極繩調車系統承擔.(2)裝車作業設施集運站內帶式機輸送系統由進場帶式機,直裝帶式機和倒運帶式機組成.進場剝離煤根據裝煤車列的調車情況由裝車控制系統選擇經轉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施均采用雙路系統,系統中設有裝車工藝流程控制系統和各種帶式機保護裝置,當裝滿1節車時,控制系統啟動倒運帶式機,將來料送至儲料場,為提高筒倉和車輛設施可靠性和安全性,設有運行監測系統,保證系統安全可靠運行.跨線漏斗倉由雙排8個筒倉組成,按每次4個筒倉對應1節車考慮,筒倉有效容積約90m.(3)堆場及堆場設備在集運站設存煤場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設備.2.4快速定量裝車系統快速定量裝車系統主要由輸煤系統,快速定量裝車設備,電腦監控系統等組成.輸煤系統由振動給煤機,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裝卸作業量,需采用雙軌方案,其裝車設備見圖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控室'瘁列車車廂電眼———,圖2快速定量裝車系統隨著列車以恒速進入裝車塔下,設在裝車塔下的"電眼"可區分機車和列車,控制室里的操作員啟動整個裝車系統,包括裝車帶式輸送機,根據屏幕上顯示的煤在貯煤倉煤位的情況,啟動倉下的給煤機,儲煤場的煤經給煤機卸至倉下膠帶輸送機并轉載到上塔膠帶輸送機上,通過溜槽進入緩沖倉,操作員通過設置于倉內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,可知道閘門關閉的: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,倉內也設置了料位計,根據給料的情況設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,而設有一定的穩定時間,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,也就是常說的靜態稱重,靜態稱重的精度遠遠高于動態稱重.定量斗經過稱重后,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,停止在接近車廂側壁的高度,隨著車廂向前移動,車廂內的煤形成非常規則的梯形斷面.接近車廂尾部,關閉裝車并把溜槽提高,當另一車廂過來,再重復剛才的動作.由于列車不間斷地向前運行,當定量斗放空后,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備,這樣不斷地重復,實現連續自動定量裝車.上述列車裝載過程中由"電眼"測到最后3節車廂時,給煤機自動停止給煤,膠帶上和緩沖倉內的余煤基本上可裝滿最后3個車廂,保證全系統排空.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,可很容易操作和監視裝車的程序.控制室中操作臺上有各種按鈕和開關,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品倉到裝車各個環節的工作狀態.在控制室中設置有計算機系統,將PLC設為主機與從機兩部分,主機主要控制裝車站內高精度定量稱重配煤系統,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,時間等一系列數據的打印等功能.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快速定量裝車系統生產工藝流程該系統綜合裝車能力為2500t/h左右(含調車作業時間).采用該系統需要機車低恒速牽引列車前進,列車裝車速度為0.8～2km/h,普通內燃機車,電力機車或調車鐵牛牽引均可.站線可依據站場條件布置成大環線型或縱列貫通式線型.2.5移動裝車機裝車方案該系統由地下煤斗,給煤機,帶式機輸送系統,移動裝車機等設施組成.本工程近期設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.綜合裝車效率約2600t/h,每列車裝車作業時間約1.41h.(1)裝車作業設施集運站內膠帶機輸送系統由進場帶式輸送機,直裝膠帶輸送機和倒運膠帶輸送機組成.進場煤根據裝煤車列的調車情況由裝車控制系統選擇經轉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鐵道標準設計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施均采用雙路系統,系統中設有裝車工藝流程控制系統和各種帶式機保護裝置,當裝滿1列車時,控制系統啟動倒運膠帶機,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為提高裝車設施和車輛設施可靠性和安全性,設有運行監測系統,保證系統安全可靠運行.移動裝車機膠帶機通過轉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)堆場及堆場設備由于礦點至集運站運輸采用單系統帶式輸送機,考慮到設備故障檢修,在集運站設存煤場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設備.考慮到集運站裝車作業量很大,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置上基本一致,區別在于裝車設施采用了與快速定量設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3運輸及裝車工藝方案技術經濟比較及推薦意見3.1運輸方案技術經濟比較(1)長距離強力帶式輸送機方案成本分析?其他?系統用電費用0.5元/度×1k度/h×17h/d×330d/年=280.5萬元/年系統用水,油等費用15萬元/年系統人工費用24人×3萬元/人?年=72萬元/年系統綜合成本(不含折舊)621.5萬元/年系統折舊按15年系統綜合成本1008.2萬元/年(2)公路運輸方案成本分析按調研數據,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經濟指標明顯弱.推薦采用長距離強力帶式輸送機方案.