金曉宇

(呂臨能化有限公司 選煤廠, 山西 呂梁 033000)

霍州煤電集團(tuán)呂臨能化有限公司選煤廠是一座設(shè)計(jì)處理能力為10 Mt/a的煉焦煤選煤廠,于2014年5月建成投產(chǎn),入選原煤為公司所屬礦井原煤和部分外購(gòu)原煤,主導(dǎo)產(chǎn)品為9級(jí)、11級(jí)和14級(jí)1/3焦精煤,副產(chǎn)品包括中煤和煤泥,精煤產(chǎn)品主要通過公路及鐵路進(jìn)行銷售。建成的鐵路專用線與瓦日線相接,專用線發(fā)運(yùn)能力近期規(guī)劃為915萬t/a,遠(yuǎn)期規(guī)劃為1 460萬t/a,礦井自投產(chǎn)以來尚未達(dá)產(chǎn),選煤廠生產(chǎn)能力處于富余狀態(tài),鐵路運(yùn)力同樣處于富余狀態(tài)。為了提高選煤廠的能力利用率,充分利用鐵路運(yùn)力,實(shí)現(xiàn)選煤廠效益最大化、產(chǎn)業(yè)多元化、運(yùn)輸環(huán)保化,對(duì)選煤廠儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化改造。

1 修建外購(gòu)精煤上倉(cāng)系統(tǒng)

為充分發(fā)揮臨縣北煤炭鐵路專用線運(yùn)力,便于外購(gòu)精煤能夠經(jīng)過選煤廠生產(chǎn)運(yùn)輸系統(tǒng)、最終進(jìn)入火車裝車系統(tǒng)進(jìn)行銷售,選煤廠實(shí)施了外購(gòu)精煤銷售裝車系統(tǒng)改造。系統(tǒng)改造分為兩部分:外來產(chǎn)品儲(chǔ)存系統(tǒng)與運(yùn)輸上倉(cāng)系統(tǒng)。系統(tǒng)改造利用了礦井廢棄的翻矸機(jī)房及附屬設(shè)施,與選煤廠運(yùn)輸系統(tǒng)對(duì)接,實(shí)現(xiàn)外購(gòu)精煤的上倉(cāng),做到了修舊利廢,化繁為簡(jiǎn),循環(huán)利用。外購(gòu)精煤銷售裝車系統(tǒng)改造示意圖見圖1.

1) 利用北區(qū)礦井已有的翻矸機(jī)房及矸石受煤坑,將礦井翻矸機(jī)房周圍地面硬化后,修建一座氣膜密封式儲(chǔ)煤場(chǎng)。氣膜建筑是用特殊的建筑膜材做外殼,配備一套智能化的機(jī)電設(shè)備在氣膜建筑內(nèi)部提供空氣的正壓,把建筑主體支撐起來的一種建筑結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。具有造價(jià)低、結(jié)構(gòu)安全、環(huán)保、智能監(jiān)控等特點(diǎn)[1],在各方面超過普通煤場(chǎng)建筑,解決了選煤廠煤場(chǎng)作業(yè)環(huán)境污染的難題。

2) 新建9號(hào)轉(zhuǎn)載點(diǎn)和10號(hào)轉(zhuǎn)載點(diǎn),受煤坑落料點(diǎn)與9號(hào)轉(zhuǎn)載點(diǎn)連接,再通過10號(hào)轉(zhuǎn)載點(diǎn)落到延伸后的原煤皮帶上,經(jīng)原煤皮帶機(jī)頭新增的犁式卸料器分流到下方溜槽后落料到精煤、中煤皮帶,進(jìn)入到精煤產(chǎn)品倉(cāng)或中煤倉(cāng),然后通過倉(cāng)下給煤機(jī)和運(yùn)輸皮帶轉(zhuǎn)載進(jìn)入火車裝車站,系統(tǒng)最大處理量為750 t/h.

該設(shè)計(jì)充分利用原有的部分建筑物,進(jìn)行了局部改造,不僅節(jié)省了改拆的工程量,也有效地利用了原有工程設(shè)施,新增設(shè)備少,建設(shè)工期短,節(jié)約了建設(shè)投資[2].

臨縣及周邊地區(qū)煤炭資源豐富,但是山脈較多,交通不便,煤炭運(yùn)輸成本較高。通過該次改造,選煤廠及臨縣北鐵路專用線完全具有代發(fā)運(yùn)臨縣及周邊地區(qū)礦井煤炭資源的能力,釋放了呂臨能化公司臨縣北站臺(tái)的發(fā)運(yùn)能力,解決了臨縣及周邊地區(qū)礦井煤炭資源運(yùn)輸效率低、運(yùn)輸成本高的問題,為企業(yè)帶來效益的同時(shí)提升企業(yè)的社會(huì)形象。

2 運(yùn)輸系統(tǒng)封閉式改造

2.1 原煤運(yùn)輸由“地上”改“地下”

南區(qū)礦井距選煤廠12.5 km,生產(chǎn)的原煤通過汽車調(diào)運(yùn)至選煤廠,一趟次只能運(yùn)輸15 t左右,全天24 h僅可調(diào)運(yùn)12 000 t,速度慢、運(yùn)量小,不能滿足生產(chǎn)需求,最主要的是汽運(yùn)過程中會(huì)產(chǎn)生大量的煤灰及揚(yáng)塵,污染運(yùn)煤道路周邊環(huán)境,在環(huán)保日益嚴(yán)峻的形勢(shì)下,不利于企業(yè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。

膠帶運(yùn)輸比汽車運(yùn)輸費(fèi)用低且具有折舊時(shí)間長(zhǎng)、能橫跨鐵路、公路,基礎(chǔ)小,可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化(集中控制)等優(yōu)點(diǎn)[3].因此,選用膠帶運(yùn)輸代替汽車運(yùn)輸。修建+750 m水平南翼地下膠帶大巷,大巷總長(zhǎng)度7.6 km,運(yùn)輸巷內(nèi)設(shè)置兩部帶式輸送機(jī),井下工作面原煤通過750大巷膠帶輸送機(jī)直接運(yùn)輸至選煤廠筒倉(cāng)。

通過改造明顯縮短了原煤調(diào)運(yùn)時(shí)間,提高了調(diào)運(yùn)能力。目前每天調(diào)運(yùn)16 h,日調(diào)運(yùn)量可達(dá)到18 000 t,并且采用地下運(yùn)輸模式,實(shí)現(xiàn)原煤運(yùn)輸?shù)娜忾]管理,原煤生產(chǎn)及運(yùn)輸全部地下進(jìn)行,不污染地面環(huán)境。

2.2 煤泥場(chǎng)擋風(fēng)抑塵墻全封閉改造

現(xiàn)有的露天煤泥堆放場(chǎng)長(zhǎng)108 m×寬105 m,占地面積11 340 m2,四周采用4 m高的擋風(fēng)抑塵墻,擋墻上設(shè)置6 m高防風(fēng)抑塵網(wǎng)。隨著國(guó)家污染物排放標(biāo)準(zhǔn)的提高以及環(huán)保督察力度的加大,擋風(fēng)抑塵墻已經(jīng)不能滿足環(huán)保的要求[4].

在原有的煤泥場(chǎng)地四周及內(nèi)部設(shè)置鋼筋砼柱和鋼網(wǎng)架,屋面采用彩色壓型鋼板,場(chǎng)地原有的擋風(fēng)墻及抑塵網(wǎng)保留。采用柱下獨(dú)立基礎(chǔ),柱采用C30砼,屋面結(jié)構(gòu)采用雙層螺栓球節(jié)點(diǎn)平板網(wǎng)架,網(wǎng)架高度為2.8 m,雙坡屋面,結(jié)構(gòu)找坡,網(wǎng)架長(zhǎng)113.6 m,寬110.6 m,屋面板采用0.6 mm厚彩鋼板,并設(shè)置屋面采光帶。

利用原有擋風(fēng)抑塵墻進(jìn)行煤泥場(chǎng)的全封閉改造,不僅能夠完全滿足環(huán)保要求,取得良好的抑塵效果,還可以為企業(yè)節(jié)約工程造價(jià)20%～30%.

3 產(chǎn)品倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)優(yōu)化

3.1 配倉(cāng)系統(tǒng)智能化改造,實(shí)現(xiàn)配倉(cāng)無人化

選煤廠原煤或產(chǎn)品入倉(cāng)由集控人員通過對(duì)講機(jī)或電話通知現(xiàn)場(chǎng)工作人員,手動(dòng)操作設(shè)備進(jìn)行配倉(cāng)?，F(xiàn)場(chǎng)工作人員則需要頻繁操作多個(gè)設(shè)備,多條線路切換,工作效率較低,勞動(dòng)強(qiáng)度大,且夜間生產(chǎn)時(shí),疲勞加重,容易出現(xiàn)失誤。為此,新建儲(chǔ)煤倉(cāng)遠(yuǎn)程智能化控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠根據(jù)入料煤種自動(dòng)判斷入料倉(cāng)號(hào),也可手動(dòng)輸入倉(cāng)號(hào),執(zhí)行機(jī)構(gòu)根據(jù)指令精準(zhǔn)定位對(duì)應(yīng)倉(cāng)號(hào),實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)配倉(cāng)入料,配倉(cāng)系統(tǒng)智能化改造示意圖見圖2.

圖2 配倉(cāng)系統(tǒng)智能化改造示意圖

1) 原煤倉(cāng)智能化配倉(cāng)。在移動(dòng)皮帶上安裝激光定位裝置實(shí)現(xiàn)移動(dòng)小車的精準(zhǔn)定位,移動(dòng)小車在運(yùn)動(dòng)過程中,會(huì)將位置信號(hào)實(shí)時(shí)反饋給PLC系統(tǒng),根據(jù)需要的倉(cāng)位(如1#倉(cāng)),PLC系統(tǒng)自動(dòng)控制移動(dòng)小車進(jìn)行12 m距離的循環(huán)掃描式配倉(cāng),循環(huán)時(shí)間由操作人員具體設(shè)定,在1號(hào)原煤倉(cāng)兩個(gè)極限位之間循環(huán)往復(fù)式運(yùn)動(dòng),使配倉(cāng)更均勻;PLC系統(tǒng)根據(jù)料位計(jì)反饋信號(hào)確定是否需要切換配倉(cāng)位置,如需要?jiǎng)t通過控制相應(yīng)電液翻板自動(dòng)切換煤流,從而實(shí)現(xiàn)原煤自動(dòng)配倉(cāng)。

2) 產(chǎn)品倉(cāng)智能化配倉(cāng)。上位機(jī)接收入倉(cāng)信號(hào),PLC系統(tǒng)根據(jù)獲取的倉(cāng)號(hào)自動(dòng)控制設(shè)備執(zhí)行對(duì)應(yīng)動(dòng)作,調(diào)整相應(yīng)的翻板位置、關(guān)閉或打開相應(yīng)的放料閘板。放料前,可通過高清攝像頭觀察閘板是否關(guān)到位。工作人員可通過手持移動(dòng)終端了解該次配倉(cāng)的倉(cāng)號(hào)信息、翻板和閘板位置狀態(tài)、料位情況、每個(gè)倉(cāng)的存儲(chǔ)量以及實(shí)時(shí)配倉(cāng)狀態(tài)[5-6].

3.2 一倉(cāng)多能改造,提高筒倉(cāng)利用率

隨著代洗代發(fā)及外采統(tǒng)銷業(yè)務(wù)的開展,產(chǎn)品種類增多,為充分利用富余的倉(cāng)儲(chǔ)能力,實(shí)現(xiàn)選煤廠一倉(cāng)多能,需對(duì)選煤廠倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化。選煤廠產(chǎn)品倉(cāng)布局為4個(gè)精煤倉(cāng)、2個(gè)中煤倉(cāng)與1個(gè)末矸石倉(cāng)呈線型平行并列布置,精煤及中煤?jiǎn)蝹}(cāng)儲(chǔ)量1.5萬t,末矸石倉(cāng)儲(chǔ)量0.5萬t.目前精煤倉(cāng)、中煤倉(cāng)上各有2條配倉(cāng)刮板輸送機(jī),末矸倉(cāng)上有1條配倉(cāng)刮板輸送機(jī),配倉(cāng)刮板輸送機(jī)在各倉(cāng)上方均有落料點(diǎn),通過液壓閘板進(jìn)行配倉(cāng),精煤、中煤、末矸皮帶輸送機(jī)共用1條棧橋上倉(cāng)。因此,精煤倉(cāng)不需改造,通過控制閘板輸送機(jī)的閘板即可實(shí)現(xiàn)倉(cāng)儲(chǔ)的充分利用,主要對(duì)中煤及矸石倉(cāng)進(jìn)行優(yōu)化。

根據(jù)選煤廠產(chǎn)品倉(cāng)布局,在精煤皮帶輸送機(jī)上安裝2臺(tái)犁式卸料器,分別位于中煤倉(cāng)、末矸倉(cāng)上,犁式卸料器兩側(cè)安裝溜槽,中煤倉(cāng)上溜槽與中煤皮帶輸送機(jī)機(jī)頭下料溜槽連接,物料可直接進(jìn)入中煤倉(cāng)或經(jīng)中煤倉(cāng)上配倉(cāng)刮板輸送機(jī)轉(zhuǎn)載進(jìn)入倉(cāng)內(nèi);在中煤皮帶輸送機(jī)上安裝1臺(tái)犁式卸料器,位于末矸倉(cāng)上,犁式卸料器兩側(cè)安裝下料溜槽,物料可直接進(jìn)入末矸倉(cāng)或經(jīng)末矸倉(cāng)上配倉(cāng)刮板輸送機(jī)轉(zhuǎn)載進(jìn)入倉(cāng)內(nèi)。同時(shí)將犁式卸料器電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)接入選煤廠集中控制系統(tǒng),可在集控室遠(yuǎn)程調(diào)控犁式卸料器方位。

通過改造,中煤倉(cāng)既可儲(chǔ)存生產(chǎn)精煤,也可儲(chǔ)存外購(gòu)精煤,末矸石倉(cāng)可儲(chǔ)存生產(chǎn)精煤,也可儲(chǔ)存中煤,還可儲(chǔ)存外購(gòu)精煤。實(shí)現(xiàn)了一倉(cāng)多能,提高了筒倉(cāng)利用率。

3.3 汽車臨時(shí)裝車點(diǎn)改造,火車汽車外運(yùn)兩不誤

目前,選煤廠產(chǎn)品采用火車輸運(yùn)和汽車運(yùn)輸兩種運(yùn)輸方式?；疖囇b車系統(tǒng)和汽車裝車系統(tǒng)共用部分皮帶,所以在火車裝車過程中,無法使用汽車裝車系統(tǒng),存在兩種裝車系統(tǒng)無法同時(shí)使用的問題,嚴(yán)重影響產(chǎn)品外運(yùn)工作。且由于汽車入廠隨意性、無計(jì)劃性較強(qiáng),裝車強(qiáng)力帶式輸送機(jī)頻繁停啟,一方面導(dǎo)致裝車系統(tǒng)故障頻發(fā),不利于裝車系統(tǒng)日常維修保養(yǎng),另一方面設(shè)備空載嚴(yán)重,不利于節(jié)能降耗。

為便于產(chǎn)品臨時(shí)裝車,使汽車裝車系統(tǒng)和火車裝車系統(tǒng)可以同時(shí)發(fā)揮作用,新增兩個(gè)汽車臨時(shí)裝車點(diǎn)。選煤廠臨時(shí)裝車點(diǎn)設(shè)計(jì)方案為4#精煤倉(cāng)、2#中煤倉(cāng)下最外側(cè)振動(dòng)給煤機(jī)旋轉(zhuǎn)90°,由給煤機(jī)下方引一條皮帶輸送機(jī),機(jī)頭下方安裝一臺(tái)地磅,裝車控制室與機(jī)頭同高,凌空布置。通過增設(shè)臨時(shí)裝車點(diǎn),實(shí)現(xiàn)了火車裝車與汽車裝車的互不影響,提高了產(chǎn)品外運(yùn)量,同時(shí)避免了設(shè)備頻繁啟停,做到了節(jié)能降耗。

3.4 精、中煤火車裝車共用一座裝車站

選煤廠現(xiàn)有火車裝車系統(tǒng)工藝布置:

1) 精煤裝車。精煤倉(cāng)內(nèi)精煤需要火車外運(yùn)銷售時(shí),通過啟動(dòng)精煤倉(cāng)口下振動(dòng)給煤機(jī)將精煤產(chǎn)品給入850精煤帶式輸送機(jī)運(yùn)至火車裝車站裝車銷售。

2) 中煤裝車系統(tǒng)。中煤倉(cāng)內(nèi)中煤需要外運(yùn)銷售時(shí),通過啟動(dòng)倉(cāng)口下振動(dòng)給煤機(jī)將中煤產(chǎn)品給入851帶式輸送機(jī)運(yùn)至火車裝車站裝車銷售。

按照一般設(shè)計(jì),精煤火車裝車及中煤火車裝車需設(shè)計(jì)兩套裝車系統(tǒng),修建兩個(gè)快速裝車站,建設(shè)成本高。根據(jù)選煤廠現(xiàn)有設(shè)備,將原850精煤帶式輸送機(jī)通過8號(hào)轉(zhuǎn)載點(diǎn)直接加長(zhǎng)延伸至火車快速裝車站。將851中煤帶式輸送機(jī)機(jī)頭延長(zhǎng)至8號(hào)轉(zhuǎn)載點(diǎn)后利用高度差,使用溜槽將中煤轉(zhuǎn)載至852帶式輸送機(jī)后運(yùn)至火車快速裝車站。該改造僅需延伸一部中煤皮帶,延伸部分作為精煤與中煤公用部分,同時(shí)僅需修建一座火車快速裝車站,降低了建設(shè)投入。

4 結(jié) 語

呂臨能化有限公司選煤廠通過儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)優(yōu)化,不僅提高了選煤廠的能力利用率,充分發(fā)揮了鐵路運(yùn)力,實(shí)現(xiàn)了選煤廠效益的最大化,產(chǎn)業(yè)的多元化,同時(shí)滿足了運(yùn)輸?shù)沫h(huán)保化,也為行業(yè)內(nèi)選煤廠儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)升級(jí)改造提供可借鑒的思路。