燃煤電廠碼頭皮帶機(jī)與管帶機(jī)比選研究

胡 凱 葉燚璽 唐宏偉

1 中交第二航務(wù)工程勘察設(shè)計(jì)院有限公司2 中國港灣工程有限責(zé)任公司

1 引言

從電廠卸煤碼頭到煤炭儲(chǔ)存堆場的水平運(yùn)輸設(shè)備常采用槽型皮帶機(jī)或管帶機(jī)，針對(duì)項(xiàng)目的特點(diǎn)，選擇合適、高效、便于維護(hù)的水平運(yùn)輸設(shè)備對(duì)于保證電廠正常運(yùn)行極為重要。由于水平運(yùn)輸設(shè)備的設(shè)計(jì)也影響著碼頭、引橋等結(jié)構(gòu)的工程量，因此在設(shè)計(jì)過程中，需要根據(jù)項(xiàng)目工程的造價(jià)、維護(hù)難易程度、當(dāng)?shù)丶夹g(shù)工人水平等因素對(duì)設(shè)備選型充分論證，制定合理的電廠水運(yùn)來煤的水平運(yùn)輸方案。

本文以巴基斯坦某燃煤電廠碼頭煤炭進(jìn)口水平運(yùn)輸設(shè)備的對(duì)比選擇為案例，對(duì)選擇過程中需要考慮的因素和分析方法展開研究。

2 工程概況

為滿足巴基斯坦國家用電需求增長的需要，優(yōu)化電源結(jié)構(gòu)，由中國電力國際有限公司(CPIH)和巴基斯坦HUBCO公司(HUBCO)合資成立中電胡布發(fā)電公司(CPHGC)，在巴基斯坦Baluchistan省HUB河河口附近開發(fā)一座2×660 MW燃煤發(fā)電站，即巴基斯坦中電胡布燃煤電廠。本項(xiàng)目是“一帶一路”及“中巴經(jīng)濟(jì)走廊”框架下優(yōu)先實(shí)施和積極推進(jìn)的重要能源項(xiàng)目[1]。電廠配套新建一座專用煤炭進(jìn)口碼頭，設(shè)計(jì)船型為10 000 t駁船，受當(dāng)?shù)丶撅L(fēng)性氣候的影響，碼頭年可作業(yè)天數(shù)僅約220 d，碼頭年煤炭進(jìn)口需求量為440萬t。

3 碼頭工程平面布置

綜合考慮貨種、運(yùn)量、船型等因素，本工程建設(shè)2個(gè)10 000 t駁船煤炭進(jìn)口泊位。根據(jù)項(xiàng)目位置的水文和地理?xiàng)l件，碼頭布置呈“一”字形，裝卸作業(yè)平臺(tái)通過引橋(堤)與后方陸域連接，其中2個(gè)裝卸泊位的作業(yè)平臺(tái)總長約265 m，引橋(堤)總長約995 m，引橋根部距離陸域轉(zhuǎn)運(yùn)站約165 m，碼頭南部布置一座“L”形防波堤對(duì)裝卸泊位進(jìn)行掩護(hù)，防波堤總長度約727 m(見圖1)。

圖1 碼頭平面布置圖

泊位前方卸船設(shè)備采用橋式抓斗卸船機(jī)，每個(gè)泊位配置2臺(tái)，2個(gè)泊位共配置4臺(tái)，每臺(tái)橋式抓斗卸船機(jī)的額定效率為1 000 t/h。每個(gè)泊位配置1路水平運(yùn)輸設(shè)備(皮帶機(jī))，即每路運(yùn)輸設(shè)備承接2臺(tái)橋式抓斗卸船機(jī)的來煤，再將水運(yùn)來煤運(yùn)輸至陸域轉(zhuǎn)運(yùn)站，轉(zhuǎn)運(yùn)分流至指定堆場。水平運(yùn)輸距離從碼頭端部到陸域轉(zhuǎn)運(yùn)站約1.4 km。

圖2 碼頭皮帶機(jī)布置斷面圖

對(duì)于需要連續(xù)運(yùn)輸?shù)拇笞谏⒇?，國?nèi)外常用的水平運(yùn)輸設(shè)備主要有槽型皮帶機(jī)和管狀帶式輸送機(jī)(以下簡稱管帶機(jī))[2]。槽型皮帶機(jī)和管帶機(jī)都由頭部滾筒、尾部滾筒、改向滾筒、驅(qū)動(dòng)和張緊裝置、托輥組、中間架和膠帶等部分組成。槽型皮帶機(jī)由槽型托輥組支撐運(yùn)輸物料的膠帶，膠帶在運(yùn)輸?shù)倪^程中呈槽型，由驅(qū)動(dòng)裝置帶動(dòng)實(shí)現(xiàn)物料的運(yùn)輸。管帶機(jī)由環(huán)狀排列的托輥將膠帶閉合為管狀，物料裝載在管狀膠帶內(nèi)，由驅(qū)動(dòng)裝置帶動(dòng)膠帶實(shí)現(xiàn)物料的運(yùn)輸[3]。

對(duì)于散料的水平運(yùn)輸，槽型皮帶機(jī)具有物料粒徑適應(yīng)性好、結(jié)構(gòu)簡單、維修方便、部件標(biāo)準(zhǔn)化、可靠性高等特點(diǎn)。管帶機(jī)具有布置靈活、適合復(fù)雜地形、結(jié)構(gòu)緊湊等特點(diǎn)。相比槽型皮帶機(jī)，管帶機(jī)具有所需承載結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)勢，也存在著采購成本高、檢修難度大等劣勢[4-7]。

本項(xiàng)目水平運(yùn)輸方案將影響裝卸作業(yè)平臺(tái)、引橋(堤)、帶式輸送機(jī)棧橋、陸域轉(zhuǎn)運(yùn)站等水工土建結(jié)構(gòu)的工程量，因此需要綜合對(duì)比分析不同方案的優(yōu)劣，選取適合本項(xiàng)目的方案，以下比較分析采用槽型皮帶機(jī)和管帶機(jī)兩種水平輸送方案。

方案一：槽型皮帶機(jī)方案。駁船→橋式抓斗卸船機(jī)→BC1A/B槽型皮帶機(jī)→陸域轉(zhuǎn)運(yùn)站。

方案二：管帶機(jī)方案。駁船→橋式抓斗卸船機(jī)→PC1A/B管帶機(jī)→陸域轉(zhuǎn)運(yùn)站。

4 水平運(yùn)輸方案比選

以下結(jié)合本工程的實(shí)際特點(diǎn)，綜合考慮設(shè)備、水工結(jié)構(gòu)、建筑、鋼結(jié)構(gòu)等部分的工程造價(jià)，對(duì)比分析方案一和方案二的差異。

4.1 水平運(yùn)輸設(shè)備選型

本碼頭工程共有2個(gè)泊位，每個(gè)泊位配置2臺(tái)橋式抓斗卸船機(jī)，配置1條帶式輸送機(jī)將煤炭從碼頭作業(yè)平臺(tái)運(yùn)輸至陸域轉(zhuǎn)運(yùn)站，輸送機(jī)的額定能力為Q=2 100 t/h，根據(jù)相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，方案一采用帶寬B=1 600 mm,帶速V=3.15 m/s的槽型皮帶機(jī)；方案二采用管徑?=600 mm，帶速V=4.5 m/s的管帶機(jī)。

4.2 碼頭裝卸平臺(tái)布置對(duì)比

碼頭裝卸平臺(tái)布置如圖2所示，卸船機(jī)通過抓斗將煤炭從駁船抓取至機(jī)上卸料漏斗，漏斗下方通過振動(dòng)給料機(jī)將物料輸送到下方的帶式輸送機(jī)上，帶式輸送機(jī)布置在卸船機(jī)兩軌道中間，靠近前軌。帶式輸送機(jī)的布置、抓斗維修放置空間和碼頭車輛通道影響著卸船機(jī)的軌距設(shè)計(jì)，進(jìn)而決定了碼頭作業(yè)平臺(tái)的尺寸。

方案一采用槽型皮帶機(jī)，每條皮帶機(jī)的帶寬為1 600 mm，碼頭皮帶機(jī)棧橋?qū)挾葹?.5 m，考慮抓斗維修放置空間和車輛通道，卸船機(jī)軌距取為18 m，碼頭寬度設(shè)計(jì)為24 m。方案二采用管帶機(jī)，每條管帶機(jī)的管徑為600 mm，在碼頭作業(yè)平臺(tái)接料區(qū)域管帶機(jī)為展開段，展開后的帶寬為2 250 mm，碼頭皮帶機(jī)棧橋?qū)挾葹?.6 m，考慮抓斗維修放置空間和車輛通道，卸船機(jī)軌距取為20 m，碼頭寬度設(shè)計(jì)為26 m。

4.3 引橋(堤)布置對(duì)比

引橋(堤)布置如圖3所示，2條皮帶機(jī)靠引橋北側(cè)貼地并行布置，車輛通道布置在引橋南側(cè)。引橋的寬度由電纜橋架寬度、帶式輸送機(jī)及其檢修通道寬度、車輛通道寬度決定。方案一采用槽型皮帶機(jī)，皮帶機(jī)及其檢修通道寬度取7.5 m，再考慮上述因素，引橋?qū)挾热?2.5 m。方案二采用管帶機(jī)，管帶機(jī)在引橋區(qū)域閉合成管狀，管帶機(jī)及檢修通道寬度取4.9 m，考慮電纜橋架和車道寬度，引橋?qū)挾热?0.5 m。

圖3 引橋斷面圖

4.4 其他

對(duì)于方案二管帶機(jī)方案，在管帶機(jī)的兩端區(qū)域，管帶機(jī)需在平面上展開，因此該部分的引橋和鋼棧橋結(jié)構(gòu)尺寸需局部加大，相應(yīng)的陸域轉(zhuǎn)運(yùn)站的尺寸也需要加大。

5 方案對(duì)比分析

從設(shè)備、碼頭結(jié)構(gòu)、引橋(堤)結(jié)構(gòu)、鋼棧橋結(jié)構(gòu)和轉(zhuǎn)運(yùn)站造價(jià)，以及噪聲、環(huán)保、維修難易等因素對(duì)兩種方案進(jìn)行對(duì)比(見表1)。

由表1可知，相較于方案一(槽型皮帶機(jī)方案)，方案二(管帶機(jī)方案)具有引橋段寬度窄(引橋及引堤費(fèi)用節(jié)省3 236萬元)、運(yùn)輸噪聲小、環(huán)境保護(hù)好等優(yōu)勢；但其設(shè)備費(fèi)用較槽型皮帶機(jī)高(較方案一高約1 846萬元)，土建棧橋費(fèi)用較高，管帶機(jī)方案總體估算費(fèi)用高出槽型皮帶機(jī)方案約579萬元，同時(shí)管帶機(jī)對(duì)運(yùn)輸物料的粒度要求較高、應(yīng)對(duì)煤炭自燃特性差，維修較難。

經(jīng)綜合比較，并考慮當(dāng)?shù)丶夹g(shù)工人維護(hù)水平較低，當(dāng)?shù)貍浼少徶芷陂L等因素，本工程的水平運(yùn)輸選用方案一，即槽型皮帶機(jī)方案。

表1 水平運(yùn)輸方案比選表

6 結(jié)語

結(jié)合工程實(shí)際，從水工、建筑、鋼結(jié)構(gòu)、設(shè)備的整體造價(jià)及相關(guān)當(dāng)?shù)厝藛T環(huán)境等因素，分析了巴基斯坦某電廠碼頭煤炭水平運(yùn)輸工藝的槽型皮帶機(jī)和管帶機(jī)兩種方案，經(jīng)綜合對(duì)比后決定采用槽型皮帶機(jī)方案，節(jié)約了造價(jià)也更易于維護(hù)，可為類似地區(qū)的案例提供設(shè)計(jì)參考。