大型煉焦煤選煤廠儲運系統(tǒng)優(yōu)化

金曉宇

(呂臨能化有限公司 選煤廠, 山西 呂梁 033000)

霍州煤電集團呂臨能化有限公司選煤廠是一座設計處理能力為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原煤,主導產(chǎn)品為9級、11級和14級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行銷售。建成的鐵路專用線與瓦日線相接,專用線發(fā)運能力近期規(guī)劃為915萬t/a,遠期規(guī)劃為1 460萬t/a,礦井自投產(chǎn)以來尚未達產(chǎn),選煤廠生產(chǎn)能力處于富余狀態(tài),鐵路運力同樣處于富余狀態(tài)。為了提高選煤廠的能力利用率,充分利用鐵路運力,實現(xiàn)選煤廠效益最大化、產(chǎn)業(yè)多元化、運輸環(huán)?；?對選煤廠儲運系統(tǒng)進行優(yōu)化改造。

1 修建外購精煤上倉系統(tǒng)

為充分發(fā)揮臨縣北煤炭鐵路專用線運力,便于外購精煤能夠經(jīng)過選煤廠生產(chǎn)運輸系統(tǒng)、最終進入火車裝車系統(tǒng)進行銷售,選煤廠實施了外購精煤銷售裝車系統(tǒng)改造。系統(tǒng)改造分為兩部分:外來產(chǎn)品儲存系統(tǒng)與運輸上倉系統(tǒng)。系統(tǒng)改造利用了礦井廢棄的翻矸機房及附屬設施,與選煤廠運輸系統(tǒng)對接,實現(xiàn)外購精煤的上倉,做到了修舊利廢,化繁為簡,循環(huán)利用。外購精煤銷售裝車系統(tǒng)改造示意圖見圖1.

1) 利用北區(qū)礦井已有的翻矸機房及矸石受煤坑,將礦井翻矸機房周圍地面硬化后,修建一座氣膜密封式儲煤場。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電設備在氣膜建筑內(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)。具有造價低、結(jié)構(gòu)安全、環(huán)保、智能監(jiān)控等特點[1],在各方面超過普通煤場建筑,解決了選煤廠煤場作業(yè)環(huán)境污染的難題。

2) 新建9號轉(zhuǎn)載點和10號轉(zhuǎn)載點,受煤坑落料點與9號轉(zhuǎn)載點連接,再通過10號轉(zhuǎn)載點落到延伸后的原煤皮帶上,經(jīng)原煤皮帶機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,進入到精煤產(chǎn)品倉或中煤倉,然后通過倉下給煤機和運輸皮帶轉(zhuǎn)載進入火車裝車站,系統(tǒng)最大處理量為750 t/h.

該設計充分利用原有的部分建筑物,進行了局部改造,不僅節(jié)省了改拆的工程量,也有效地利用了原有工程設施,新增設備少,建設工期短,節(jié)約了建設投資[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的發(fā)運能力,解決了臨縣及周邊地區(qū)礦井煤炭資源運輸效率低、運輸成本高的問題,為企業(yè)帶來效益的同時提升企業(yè)的社會形象。

2 運輸系統(tǒng)封閉式改造

2.1 原煤運輸由“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)運至選煤廠,一趟次只能運輸15 t左右,全天24 h僅可調(diào)運12 000 t,速度慢、運量小,不能滿足生產(chǎn)需求,最主要的是汽運過程中會產(chǎn)生大量的煤灰及揚塵,污染運煤道路周邊環(huán)境,在環(huán)保日益嚴峻的形勢下,不利于企業(yè)的長遠發(fā)展。

膠帶運輸比汽車運輸費用低且具有折舊時間長、能橫跨鐵路、公路,基礎小,可以實現(xiàn)自動化(集中控制)等優(yōu)點[3].因此,選用膠帶運輸代替汽車運輸。修建+750 m水平南翼地下膠帶大巷,大巷總長度7.6 km,運輸巷內(nèi)設置兩部帶式輸送機,井下工作面原煤通過750大巷膠帶輸送機直接運輸至選煤廠筒倉。

通過改造明顯縮短了原煤調(diào)運時間,提高了調(diào)運能力。目前每天調(diào)運16 h,日調(diào)運量可達到18 000 t,并且采用地下運輸模式,實現(xiàn)原煤運輸?shù)娜忾]管理,原煤生產(chǎn)及運輸全部地下進行,不污染地面環(huán)境。

2.2 煤泥場擋風抑塵墻全封閉改造

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

在原有的煤泥場地四周及內(nèi)部設置鋼筋砼柱和鋼網(wǎng)架,屋面采用彩色壓型鋼板,場地原有的擋風墻及抑塵網(wǎng)保留。采用柱下獨立基礎,柱采用C30砼,屋面結(jié)構(gòu)采用雙層螺栓球節(jié)點平板網(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113.6 m,寬110.6 m,屋面板采用0.6 mm厚彩鋼板,并設置屋面采光帶。

利用原有擋風抑塵墻進行煤泥場的全封閉改造,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20%～30%.

3 產(chǎn)品倉儲系統(tǒng)優(yōu)化

3.1 配倉系統(tǒng)智能化改造,實現(xiàn)配倉無人化

選煤廠原煤或產(chǎn)品入倉由集控人員通過對講機或電話通知現(xiàn)場工作人員,手動操作設備進行配倉?，F(xiàn)場工作人員則需要頻繁操作多個設備,多條線路切換,工作效率較低,勞動強度大,且夜間生產(chǎn)時,疲勞加重,容易出現(xiàn)失誤。為此,新建儲煤倉遠程智能化控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠根據(jù)入料煤種自動判斷入料倉號,也可手動輸入倉號,執(zhí)行機構(gòu)根據(jù)指令精準定位對應倉號,實現(xiàn)全自動配倉入料,配倉系統(tǒng)智能化改造示意圖見圖2.

圖2 配倉系統(tǒng)智能化改造示意圖

1) 原煤倉智能化配倉。在移動皮帶上安裝激光定位裝置實現(xiàn)移動小車的精準定位,移動小車在運動過程中,會將位置信號實時反饋給PLC系統(tǒng),根據(jù)需要的倉位(如1#倉),PLC系統(tǒng)自動控制移動小車進行12 m距離的循環(huán)掃描式配倉,循環(huán)時間由操作人員具體設定,在1號原煤倉兩個極限位之間循環(huán)往復式運動,使配倉更均勻;PLC系統(tǒng)根據(jù)料位計反饋信號確定是否需要切換配倉位置,如需要則通過控制相應電液翻板自動切換煤流,從而實現(xiàn)原煤自動配倉。

2) 產(chǎn)品倉智能化配倉。上位機接收入倉信號,PLC系統(tǒng)根據(jù)獲取的倉號自動控制設備執(zhí)行對應動作,調(diào)整相應的翻板位置、關(guān)閉或打開相應的放料閘板。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終端了解該次配倉的倉號信息、翻板和閘板位置狀態(tài)、料位情況、每個倉的存儲量以及實時配倉狀態(tài)[5-6].

3.2 一倉多能改造,提高筒倉利用率

隨著代洗代發(fā)及外采統(tǒng)銷業(yè)務的開展,產(chǎn)品種類增多,為充分利用富余的倉儲能力,實現(xiàn)選煤廠一倉多能,需對選煤廠倉儲系統(tǒng)進行優(yōu)化。選煤廠產(chǎn)品倉布局為4個精煤倉、2個中煤倉與1個末矸石倉呈線型平行并列布置,精煤及中煤單倉儲量1.5萬t,末矸石倉儲量0.5萬t.目前精煤倉、中煤倉上各有2條配倉刮板輸送機,末矸倉上有1條配倉刮板輸送機,配倉刮板輸送機在各倉上方均有落料點,通過液壓閘板進行配倉,精煤、中煤、末矸皮帶輸送機共用1條棧橋上倉。因此,精煤倉不需改造,通過控制閘板輸送機的閘板即可實現(xiàn)倉儲的充分利用,主要對中煤及矸石倉進行優(yōu)化。

根據(jù)選煤廠產(chǎn)品倉布局,在精煤皮帶輸送機上安裝2臺犁式卸料器,分別位于中煤倉、末矸倉上,犁式卸料器兩側(cè)安裝溜槽,中煤倉上溜槽與中煤皮帶輸送機機頭下料溜槽連接,物料可直接進入中煤倉或經(jīng)中煤倉上配倉刮板輸送機轉(zhuǎn)載進入倉內(nèi);在中煤皮帶輸送機上安裝1臺犁式卸料器,位于末矸倉上,犁式卸料器兩側(cè)安裝下料溜槽,物料可直接進入末矸倉或經(jīng)末矸倉上配倉刮板輸送機轉(zhuǎn)載進入倉內(nèi)。同時將犁式卸料器電動執(zhí)行機構(gòu)接入選煤廠集中控制系統(tǒng),可在集控室遠程調(diào)控犁式卸料器方位。

通過改造,中煤倉既可儲存生產(chǎn)精煤,也可儲存外購精煤,末矸石倉可儲存生產(chǎn)精煤,也可儲存中煤,還可儲存外購精煤。實現(xiàn)了一倉多能,提高了筒倉利用率。

3.3 汽車臨時裝車點改造,火車汽車外運兩不誤

目前,選煤廠產(chǎn)品采用火車輸運和汽車運輸兩種運輸方式?；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)無法同時使用的問題,嚴重影響產(chǎn)品外運工作。且由于汽車入廠隨意性、無計劃性較強,裝車強力帶式輸送機頻繁停啟,一方面導致裝車系統(tǒng)故障頻發(fā),不利于裝車系統(tǒng)日常維修保養(yǎng),另一方面設備空載嚴重,不利于節(jié)能降耗。

為便于產(chǎn)品臨時裝車,使汽車裝車系統(tǒng)和火車裝車系統(tǒng)可以同時發(fā)揮作用,新增兩個汽車臨時裝車點。選煤廠臨時裝車點設計方案為4#精煤倉、2#中煤倉下最外側(cè)振動給煤機旋轉(zhuǎn)90°,由給煤機下方引一條皮帶輸送機,機頭下方安裝一臺地磅,裝車控制室與機頭同高,凌空布置。通過增設臨時裝車點,實現(xiàn)了火車裝車與汽車裝車的互不影響,提高了產(chǎn)品外運量,同時避免了設備頻繁啟停,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。精煤倉內(nèi)精煤需要火車外運銷售時,通過啟動精煤倉口下振動給煤機將精煤產(chǎn)品給入850精煤帶式輸送機運至火車裝車站裝車銷售。

2) 中煤裝車系統(tǒng)。中煤倉內(nèi)中煤需要外運銷售時,通過啟動倉口下振動給煤機將中煤產(chǎn)品給入851帶式輸送機運至火車裝車站裝車銷售。

按照一般設計,精煤火車裝車及中煤火車裝車需設計兩套裝車系統(tǒng),修建兩個快速裝車站,建設成本高。根據(jù)選煤廠現(xiàn)有設備,將原850精煤帶式輸送機通過8號轉(zhuǎn)載點直接加長延伸至火車快速裝車站。將851中煤帶式輸送機機頭延長至8號轉(zhuǎn)載點后利用高度差,使用溜槽將中煤轉(zhuǎn)載至852帶式輸送機后運至火車快速裝車站。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,同時僅需修建一座火車快速裝車站,降低了建設投入。

4 結(jié) 語

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