李章成

(中煤天津設(shè)計(jì)工程有限責(zé)任公司，天津 300120)

傳統(tǒng)桁架式輸煤棧橋基本為現(xiàn)場加工方式，工業(yè)化程度低，建造效率低，加工精度低，現(xiàn)場除銹作業(yè)污染大，且除銹效果不如工廠加工件，維護(hù)工作量大。中煤天津設(shè)計(jì)工程公司在中煤圖克大化肥輸煤系統(tǒng)EPC總承包項(xiàng)目中研制了一種新型長距離保溫型模塊式輸煤棧橋(長3 km)，在設(shè)計(jì)、加工制造及安裝過程中突破了傳統(tǒng)理念，解決了傳統(tǒng)棧橋存在的問題；并對(duì)棧橋保溫、除塵、排水等長距離輸煤方面的難點(diǎn)進(jìn)行了深入分析研究，采用新工藝解決了以往的難點(diǎn)問題。

1 新型棧橋的結(jié)構(gòu)、加工及安裝

1.1 結(jié) 構(gòu)

保溫型模塊式棧橋采用側(cè)壁受力結(jié)構(gòu)和維護(hù)結(jié)構(gòu)合二為一的方式，側(cè)壁采用整體冷彎的波紋鋼板，內(nèi)壁敷設(shè)巖棉保溫層，兩側(cè)壁上部采用薄壁型鋼梁連接加強(qiáng)，弧形頂板上設(shè)采光帶及通風(fēng)帽，底板為高強(qiáng)輕質(zhì)發(fā)泡混凝土材料。帶式輸送機(jī)吊掛懸掛于結(jié)構(gòu)橫梁下部，管路、電纜橋架布置在結(jié)構(gòu)橫梁上部[1]。棧橋按模數(shù)加工(標(biāo)準(zhǔn)模塊長度有6 m、9 m、12 m共3種規(guī)格)，根據(jù)實(shí)際需要可組合成6～36 m任意3的倍數(shù)跨距。根據(jù)棧橋結(jié)構(gòu)特點(diǎn)設(shè)計(jì)專門的加工制造車間，所有構(gòu)件均在車間內(nèi)加工制造。標(biāo)準(zhǔn)模塊內(nèi)的工藝設(shè)備也采用模塊化設(shè)計(jì)，為方便運(yùn)輸，各模塊之間采用高強(qiáng)螺栓連接，分體運(yùn)輸至現(xiàn)場組裝；設(shè)備部件之間、設(shè)備與棧橋之間、標(biāo)準(zhǔn)模塊各組件之間均采用螺栓連接方式。棧橋外形見圖1、內(nèi)部結(jié)構(gòu)見圖2。

圖1 保溫型模塊式棧橋外形

圖2 保溫型模塊式輸煤棧橋內(nèi)部結(jié)構(gòu)

1.2 加工制造

保溫型模塊式棧橋主要由底板框架梁、側(cè)壁波紋板、頂蓋、上部橫梁等部件組成，在工廠分別設(shè)計(jì)專門的生產(chǎn)流水線進(jìn)行加工制造。

底板框架梁及上部橫梁主要由切割下料、打磨、鉆孔、焊接、除銹、噴漆等工序組成，主要機(jī)床均采用三維數(shù)控機(jī)床，以保證較高的加工精度。

側(cè)壁波紋板由特制的波紋板成型機(jī)壓制成型(波紋大小及間距可調(diào))，主要加工流程為：原料(鋼板)→校正機(jī)→導(dǎo)帶架→成形軋輥→成型。壓制成型的波紋板每塊長度3 m，底部壓弧后再通過特制的旋轉(zhuǎn)式側(cè)板拼裝機(jī)一次性拼裝成所需模塊長度。

1.3 現(xiàn)場安裝調(diào)試

中煤圖克大化肥輸煤系統(tǒng)全長3 km，從棧橋吊裝開始至全部安裝工程完成僅歷時(shí)20 d，現(xiàn)場施工安裝十分便捷、快速。安裝步驟如下：

(1)工廠預(yù)制好的模塊棧橋組件(底板、側(cè)板、頂蓋及橫梁)運(yùn)至現(xiàn)場后，在安裝位置下方全部采用螺栓組裝成型。

(2)安裝每段模塊棧橋內(nèi)帶式輸送機(jī)吊架、中間架、托輥等部件，全部采用螺栓連接。

(3)安裝水暖管道、橋架、通風(fēng)機(jī)等輔助設(shè)施。

(4)采用兩臺(tái)起重機(jī)將組裝成型后的模塊棧橋整體吊裝至設(shè)計(jì)位置(見圖3)。

圖3 保溫型模塊式棧橋吊裝現(xiàn)場

(5)模塊棧橋全部安裝完成后，再鋪設(shè)輸送帶，底板用水泥抹面。

(6)全部設(shè)備安裝完成后，按調(diào)試大綱進(jìn)行單機(jī)、空載及帶載聯(lián)合試運(yùn)轉(zhuǎn)調(diào)試。

2 新型模塊式棧橋的特點(diǎn)

(1)采用工廠加工，現(xiàn)場直接組裝成型的方式，標(biāo)準(zhǔn)化高，安裝速度快，質(zhì)量好，精度高。

(2)棧橋、輸送機(jī)機(jī)身、電纜橋架、管道等在地面組裝后，一次吊裝完成，安裝速度快。

(3)工廠加工鋼結(jié)構(gòu)除銹效果好，防腐處理工藝先進(jìn)，主體結(jié)構(gòu)基本免維護(hù)，使用壽命可達(dá)30 a以上。

(4)模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，便于拆卸，可重復(fù)利用，經(jīng)濟(jì)環(huán)保。

(5)采用帶豎向加筋的橫向波紋板，受力接近箱型結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)輕巧，整體性能比傳統(tǒng)桁架強(qiáng)，造價(jià)比傳統(tǒng)桁架低約10%。

(6)外形如同高鐵車廂，相對(duì)于傳動(dòng)桁架，簡潔美觀。

(7)工藝設(shè)備全部采用模塊化設(shè)計(jì)和螺栓連接方式，設(shè)備檢修更換時(shí)不用電，解決了以往長距離物料輸送棧橋沿線由于電壓壓降大無法設(shè)置檢修電源的難題。

3 長距離棧橋輸煤工藝難點(diǎn)分析及解決方案

3.1 粉塵治理

3.1.1 棧橋內(nèi)粉塵產(chǎn)生原因

(1)帶式輸送機(jī)空載啟動(dòng)時(shí)，附著在輸送帶表面上的細(xì)小顆粒在輸送機(jī)停機(jī)期間由于水分蒸發(fā)變得干燥，啟動(dòng)過程中輸送帶運(yùn)動(dòng)引起空氣擾動(dòng)，致使膠帶表面的干燥顆粒揚(yáng)起，形成粉塵。

(2)在輸送機(jī)帶載運(yùn)行時(shí)，物料表層會(huì)因水分在長距離運(yùn)輸過程中慢慢蒸發(fā)而變得干燥，從而揚(yáng)起形成粉塵。同理膠帶另一面干燥后也會(huì)形成揚(yáng)塵。

(3)在機(jī)頭和機(jī)尾轉(zhuǎn)載過程中，若密封不嚴(yán)、除塵措施不到位也會(huì)產(chǎn)生揚(yáng)塵進(jìn)入棧橋內(nèi)。

3.1.2 治理措施

在新型保溫型模塊式棧橋中，采取了以下降塵措施：

(1)在輸送機(jī)下帶面處安裝一種新型集成清掃系統(tǒng)，該系統(tǒng)集高壓沖洗、高效清掃刮料板、除水烘干裝置于一體，確保下帶面潔凈。

(2)每隔300～500 m在輸送機(jī)正上方設(shè)置專用霧化噴頭，在物料表層形成水膜，確保表層物料始終保持濕潤狀態(tài)，以抑制承載面揚(yáng)塵。

(3)在機(jī)頭、機(jī)尾轉(zhuǎn)載處設(shè)置曲面緩沖降塵溜煤管、無動(dòng)力雙層密封除塵導(dǎo)料槽及霧化除塵裝置，以抑制粉塵的產(chǎn)生。

3.2 沖洗排水

傳統(tǒng)的長距離輸煤棧橋排水難點(diǎn)在于污水收集及輸送，這是因?yàn)閭鹘y(tǒng)棧橋加工精度低，各接縫處密封不嚴(yán)，沖洗地板水會(huì)沿棧橋縫隙滲漏至地面，造成污染，很難完全收集；收集的污水往廠區(qū)輸送過程中由于距離長，管道內(nèi)污水存量大，不易排空，易堵塞管道。

在新型保溫型模塊式棧橋中，以上問題均得到了解決，具體措施如下：① 棧橋加工制造精度高，各組件連接緊密，在螺栓連接面均用防水密封膠處理，在棧橋伸縮縫處設(shè)置方形軟連接溝槽，確保棧橋沿線不滲漏；② 設(shè)置污水三級(jí)沉淀池，污水經(jīng)三級(jí)沉淀后再輸送至廠內(nèi)。同時(shí)為了確保不堵塞管道，在污水沉淀池見底后注入清水沖洗干凈。

3.3 采暖通風(fēng)

由于棧橋輸送距離長，采暖管道壓力損失大。在本項(xiàng)目中設(shè)置了供熱加壓泵房(壓力1.2 MPa)，采暖管道布置在棧橋橫梁上方，采用供熱管部分不保溫而自然散熱的采暖方式。

由于本棧橋側(cè)板為受力構(gòu)件，不宜設(shè)置窗戶通風(fēng)，故在棧橋頂部設(shè)置無動(dòng)力通風(fēng)器通風(fēng)。每隔約150 m，在棧橋四腿支架處設(shè)置進(jìn)風(fēng)百葉窗，達(dá)到棧橋內(nèi)空氣流通置換的目的；另外，通風(fēng)器配備閥門，可在冬季或刮風(fēng)季節(jié)關(guān)閉部分閥門以調(diào)節(jié)通風(fēng)頻率。

4 尚需完善的方面

4.1 側(cè)壁保溫層起鼓

由于保溫層在冬季敷設(shè)，在夏季溫度升高后，保溫材料膨脹，而保溫層外采用薄鐵皮封閉，因剛度小，造成薄鐵皮變形。同時(shí)棧橋外表面刷有藍(lán)白兩種顏色的油漆，因兩種顏色吸收熱量不一致，導(dǎo)致藍(lán)色區(qū)域比白色區(qū)域保溫層起鼓更嚴(yán)重。

在今后的項(xiàng)目中，棧橋外表面要盡量采用顏色一致的油漆[2]，同時(shí)提高保溫層敷設(shè)時(shí)的環(huán)境溫度，以減小熱膨脹效應(yīng)。

4.2 棧橋底板抹面開裂

底板采用預(yù)制輕質(zhì)混凝土板(每塊尺寸：1.2m×3.5m)拼接而成，該預(yù)制板剛度較小，人員在上方行走都會(huì)使其產(chǎn)生變形。而在上方覆蓋混凝土抹面后，由于變形量不一致，在接縫處會(huì)導(dǎo)致上方抹面開裂。

在以后的工程中，可考慮采用剛度較大的預(yù)制混凝土底板，或者采用鋼板面底板結(jié)構(gòu)。

5 結(jié) 語

長距離保溫型模塊式輸煤棧橋是傳統(tǒng)物料輸送領(lǐng)域的創(chuàng)新；相對(duì)于傳統(tǒng)棧橋具有明顯優(yōu)勢，對(duì)企業(yè)節(jié)約投資、降低運(yùn)營成本、綠色環(huán)保方面具有重要意義；該新型棧橋在保溫、除塵、排水等長距離輸煤領(lǐng)域的難點(diǎn)方面均有創(chuàng)新解決方案，對(duì)今后長距離保溫模塊式棧橋以及其他結(jié)構(gòu)的棧橋設(shè)計(jì)具有重要的參考價(jià)值。