鐵路貨場(chǎng)卸煤槽多種裝卸工藝的對(duì)比分析

馬建文

（中鐵第四勘測(cè)設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，武漢430063）

1 研究背景

在我國(guó)，煤在一次能源的結(jié)構(gòu)中約占3/4，從現(xiàn)今的資源儲(chǔ)量和能源利用比進(jìn)行分析，煤在今后相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間里依然會(huì)是我國(guó)最主要的一次能源。相應(yīng)的，對(duì)煤的巨大的需求量使人們對(duì)它的運(yùn)輸容量、運(yùn)輸速度有極高的要求，我國(guó)60%以上的煤都是通過(guò)經(jīng)濟(jì)、快速的鐵路體系進(jìn)行運(yùn)輸?shù)模@需要與鐵路運(yùn)煤相匹配的能大量作業(yè)且高效運(yùn)行的卸料系統(tǒng)進(jìn)行協(xié)同作業(yè)。

在煤的卸料系統(tǒng)中，煤料到達(dá)目的貨場(chǎng)之后，無(wú)論是通過(guò)翻車機(jī)、漏斗車還是螺旋卸車機(jī)進(jìn)行裝卸，都需要建立輸送通道將煤從軌道旁邊的受煤裝置（卸煤槽）轉(zhuǎn)移到貨場(chǎng)最終堆垛處。因此，提高卸煤槽的裝卸工藝性能對(duì)整個(gè)煤料運(yùn)輸質(zhì)量的提升都具有極大的促進(jìn)意義。

2 卸煤槽的系統(tǒng)組成

在鐵路貨場(chǎng)卸煤槽的整個(gè)施工過(guò)程中，煤從車廂卸料、皮帶輸送到貨場(chǎng)堆垛，最核心的裝卸工藝是受煤和給料。也就是說(shuō)，卸煤槽和給料機(jī)的工藝性能決定了整個(gè)裝卸過(guò)程的作業(yè)速率。

2.1 卸煤槽

當(dāng)煤料通過(guò)鐵路運(yùn)輸從原料礦場(chǎng)到達(dá)目的地貨場(chǎng)后，必須在短時(shí)間內(nèi)將其從車廂中卸下，并使空車離位留下新的載貨車的補(bǔ)位區(qū)間，否則就會(huì)發(fā)生壓車排隊(duì)的現(xiàn)象，從而影響整個(gè)裝卸工藝的作業(yè)速率。因此，需要建設(shè)作業(yè)線足夠長(zhǎng)、容量足夠大的卸煤槽，為隨后輸送環(huán)節(jié)的給料裝置提供良好的作業(yè)平臺(tái)，保證在新的載煤列車到來(lái)前完成煤料的皮帶輸送轉(zhuǎn)移工作。

2.2 給料機(jī)

煤料到達(dá)鐵路貨場(chǎng)后，無(wú)論是使用何種方式卸煤，為避免煤料直接從列車車廂傾倒入輸送機(jī)器中而帶來(lái)巨大的沖擊力，當(dāng)煤料從車廂中轉(zhuǎn)移出來(lái)之后，一般都會(huì)以卸煤槽進(jìn)行緩沖，再將煤料通過(guò)給料機(jī)制輸送到傳輸通道（皮帶傳輸機(jī)）中進(jìn)行最終轉(zhuǎn)移[1]。因此，需要足夠高效的給料機(jī)制，能夠在短時(shí)間內(nèi)將煤料從卸煤槽轉(zhuǎn)移進(jìn)輸送通道，再通過(guò)皮帶輸送將煤料轉(zhuǎn)移到最終的堆垛貨場(chǎng)，完成整個(gè)鐵路貨場(chǎng)卸煤槽的裝卸作業(yè)[2]。

3 卸煤槽卸煤方案

煤料從車廂轉(zhuǎn)移到卸煤槽之后需要人工對(duì)列車進(jìn)行工作確認(rèn)和殘?jiān)謇恚虼?，需新建一條卸煤作業(yè)線，卸煤線的長(zhǎng)度及相應(yīng)的土建施工方法根據(jù)不同方案的列車編組形式、技術(shù)需求等進(jìn)行確定。

列車編組的具體形式和對(duì)應(yīng)的卸煤作業(yè)線的建設(shè)方案如下。

3.1 方案1：縫式煤槽+葉輪給煤機(jī)

方案描述：卸煤線有效卸煤坑長(zhǎng)度115.2 m，可容納8 節(jié)車皮同時(shí)卸車?？觾?nèi)為底部長(zhǎng)槽型煤斗，配置4 臺(tái)葉輪給煤機(jī)，并設(shè)一條輸煤皮帶，輸送能力為3 000 t/h。如圖1 所示。

工藝流程：卸煤作業(yè)時(shí)，4 臺(tái)葉輪給煤機(jī)分別隨螺旋卸車機(jī)移動(dòng)（若是漏斗車卸煤則煤料直接卸入受煤坑中），持續(xù)卸料和給料。

計(jì)算縫式煤槽容積V=S×L縫=20.48×120=2 457.6 m3（S為縫式煤槽截面積；L為縫式煤槽長(zhǎng)度），輸煤密度在容積計(jì)算中取0.85 t/m3。C70 貨車額定載重按70 t 計(jì)算，則可容納車輛數(shù)量N=V×0.85/70=29.84，取29 輛。葉輪給煤機(jī)工程造價(jià)為35萬(wàn)元/臺(tái)，4 臺(tái)共計(jì)140 萬(wàn)元。

圖1 方案1 工作原理示意圖

3.2 方案2：卸煤料斗+振動(dòng)給料機(jī)

方案描述：卸煤線有效卸煤坑長(zhǎng)度115.2 m，可容納8 節(jié)車皮同時(shí)卸車，卸煤坑為16 個(gè)獨(dú)立卸煤料斗，每節(jié)車皮對(duì)應(yīng)2 個(gè)卸煤料斗，每個(gè)卸煤料斗下配置1 臺(tái)振動(dòng)給料機(jī)，單臺(tái)振動(dòng)給料機(jī)能力為300～800 t/h。設(shè)1 條輸煤皮帶，輸送能力3 000 t/h。如圖2 所示。

圖2 方案2 工作原理示意圖

工藝流程：卸煤作業(yè)時(shí)，8 節(jié)車廂將煤卸至16 個(gè)獨(dú)立卸煤料斗中，此時(shí)卸煤料斗未飽和，由專用調(diào)車機(jī)牽引列車，繼續(xù)后8 節(jié)列車卸煤（若是漏斗車卸煤則煤料直接卸入受煤坑中）。16 個(gè)卸煤料斗可容納21 節(jié)貨車存煤。卸煤料斗飽和后，開(kāi)啟振動(dòng)給料機(jī)，基于底部輸煤皮帶的能力限制，最多4 臺(tái)給料機(jī)同時(shí)工作。16 個(gè)卸煤料斗全部清空后，由專用調(diào)車機(jī)牽引列車，繼續(xù)后16 節(jié)列車卸煤。

計(jì)算卸煤料斗容積V1=V2N1=108.62×16=1 737.9 m3（V2為單個(gè)料斗的容積；N1為料斗數(shù)量），輸煤密度在容積計(jì)算中取0.85t/m3。C70 貨車額定載重按70 t 計(jì)算，則可容納車輛數(shù)量N2=V1×0.85/70=21.10，取21 輛。振動(dòng)給料機(jī)工程造價(jià)35 萬(wàn)元/臺(tái)，16 臺(tái)共計(jì)560 萬(wàn)。另綜合考慮由于深度增加造成的底板防護(hù)費(fèi)用以及土方開(kāi)挖費(fèi)用增量，土建總造價(jià)增加130 萬(wàn)元左右。

3.3 方案3：卸煤料斗+活化給料機(jī)

方案描述：卸煤線有效卸煤坑長(zhǎng)度115.2 m，可容納8 節(jié)車皮同時(shí)卸車，卸煤坑為16 個(gè)獨(dú)立卸煤料斗，每節(jié)車皮對(duì)應(yīng)2 個(gè)卸煤料斗，每個(gè)卸煤料斗下配置1 臺(tái)活化給料機(jī)，單臺(tái)活化給料機(jī)能力為500～1 500 t/h。設(shè)一條輸煤皮帶，輸送能力3 000 t/h。如圖3 所示。

圖3 方案3 工作原理示意圖

工藝流程：卸煤作業(yè)時(shí)，8 節(jié)車廂將煤卸至16 個(gè)獨(dú)立卸煤料斗中，此時(shí)卸煤料斗未飽和，由專用調(diào)車機(jī)牽引列車，繼續(xù)后8 節(jié)列車卸煤（若是漏斗車卸煤則煤料直接卸入受煤坑中）。16 個(gè)卸煤料斗可容納18 節(jié)貨車存煤。卸煤料斗飽和后，開(kāi)啟活化給料機(jī)，基于底部輸煤皮帶的能力限制，最多4 臺(tái)給料機(jī)同時(shí)工作。16 個(gè)卸煤料斗全部清空后，由專用調(diào)車機(jī)牽引列車，繼續(xù)后16 節(jié)列車卸煤。

計(jì)算卸煤料斗容積V1=V2N1=96.38×16=1 542.2 m3，輸煤密度在容積計(jì)算中取0.85 t/m3。C70 貨車額定載重按70 t 計(jì)算，則可容納車輛數(shù)量N2=V1×0.85/70=18.73，取18 輛?；罨o料機(jī)工程造價(jià)75 萬(wàn)元/臺(tái)，16 臺(tái)共計(jì)1 200 萬(wàn)元。

4 方案綜合對(duì)比

方案對(duì)比分析如表1 所示。

表1 鐵路貨場(chǎng)卸煤槽裝卸工藝方案對(duì)比分析

由表1 可知：

1）方案1 可以進(jìn)行連續(xù)作業(yè)，工程造價(jià)低，但是對(duì)煤質(zhì)要求高，對(duì)于黏性較大的煤存在黏煤現(xiàn)象，葉輪與縫式煤槽底部結(jié)構(gòu)存在縫隙，易存煤。所以方案1 適合在煤質(zhì)較高的時(shí)候采用。

2）方案2 對(duì)煤質(zhì)要求一般，在處理顆粒度大、黏性大的煤時(shí)容易發(fā)生黏煤現(xiàn)象，降低了卸煤效率。同時(shí)，方案2 中土建結(jié)構(gòu)挖深大，需增加額外的土建工程造價(jià)。所以方案2 適合在資金較為充裕，不存在大顆粒煤料及冬季凍煤作業(yè)時(shí)采用。

3）方案3 對(duì)煤質(zhì)要求低，可以裝卸黏煤以及顆粒度大或顆粒不均勻的煤料，且不會(huì)出現(xiàn)黏煤、卡煤現(xiàn)象，裝卸效率高。雖然一次性工程造價(jià)偏高，但在煤料吞吐量大、煤炭品質(zhì)不一、種類繁雜、并且裝卸量較一般貨場(chǎng)大很多的情況中，方案3是最適合的方式。

5 結(jié)論

上述3 種方案是對(duì)整個(gè)鐵路貨場(chǎng)煤料裝卸最常見(jiàn)和最普遍的情況進(jìn)行的針對(duì)性組合的工藝，能夠滿足絕大多數(shù)情況下的裝卸需求。在鐵路貨場(chǎng)的實(shí)際建設(shè)過(guò)程中，煤料來(lái)源、煤料品質(zhì)、四季氣候等都會(huì)對(duì)鐵路貨場(chǎng)卸煤槽的裝卸產(chǎn)生影響，因而需要根據(jù)不同的情況進(jìn)行不同的方案組合。