港口長距離管狀皮帶機(jī)輸送系統(tǒng)

根據(jù)某燃煤電廠直接輸煤碼頭裝卸工藝和輸送系統(tǒng)的設(shè)計(jì)分析管狀皮帶機(jī)在港口長距離輸送工程中的技術(shù)重點(diǎn)和應(yīng)用前景，可供今后此類工程設(shè)計(jì)借鑒。

一、管帶機(jī)項(xiàng)目工程背景

某燃煤火電廠位于長江下游某河段港口水道北岸，電廠建卸煤碼頭位于該段外側(cè)長江主泓水域，采用高架棧橋的方式，跨越沙灘和水道，直接將煤輸至電廠。此工程建設(shè)規(guī)模為:建設(shè)50,000DWT煤炭進(jìn)口泊位一個(gè)(兼顧70,000DWT船舶靠泊)和4,000DWT煤炭水上轉(zhuǎn)運(yùn)出口泊位一個(gè)，以及相應(yīng)的配套設(shè)施。碼頭年吞吐量為520x 10⁴t/a，其中煤炭過駁量為50x10⁴t/a。碼頭平臺(tái)尺度為275x28m；輸煤棧橋總長1,417.623m。

二、設(shè)計(jì)要求和選擇理由

該項(xiàng)目碼頭輸煤棧橋總長1,417.623m， 由于輸煤棧橋要跨越港口航道，根據(jù)交通部要求，輸煤棧橋主通航孔凈空高度在設(shè)計(jì)最高通航水位以上不小于21m。棧橋最高處距江面的距離近30m，如在輸煤棧橋上采用槽型皮帶機(jī)，作業(yè)時(shí)沿程煤炭的灑落及粉塵飛揚(yáng)會(huì)對(duì)長江造成一定的污染，尤其在風(fēng)力較大時(shí)污染更大，大風(fēng)還會(huì)造成皮帶翻帶，影響皮帶機(jī)的安全運(yùn)行；當(dāng)大雨降臨時(shí)，灑落在輸煤棧橋上的煤粉隨著雨水散流入長江，在長江上空形成一道黑色的“瀑布”，這無論是從環(huán)境保護(hù)方面，還是從維護(hù)華能南通電廠的企業(yè)形象方面都是應(yīng)該避免的。因此，輸煤棧橋上的輸送設(shè)備選型是非常重要的。

我國自，上世紀(jì)九十年代初由日本引進(jìn)管狀皮帶機(jī)技術(shù)，經(jīng)過設(shè)計(jì)、制造和使用單位多年來的技術(shù)消化、經(jīng)驗(yàn)總結(jié)和不斷實(shí)踐，經(jīng)業(yè)內(nèi)專家的不斷開拓和研究，現(xiàn)已逐步總結(jié)出-整套較為系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試及檢驗(yàn)等全面的標(biāo)準(zhǔn)。目前管狀皮帶機(jī)產(chǎn)品已形成了系列化，設(shè)計(jì)和制造技術(shù)趨于成熟。

在對(duì)國內(nèi)已投入運(yùn)行的典型管狀皮帶機(jī)進(jìn)行了專項(xiàng)考察的基礎(chǔ)上，我們就管狀皮帶機(jī)的實(shí)際運(yùn)行情況、噪音、運(yùn)行成本、維護(hù)維修、環(huán)境保護(hù)等方面與普通槽型帶式輸送機(jī)進(jìn)行了比較。

綜上所述，管狀皮帶機(jī)在環(huán)保、使用、維修、綜合性價(jià)比等方面與槽型皮帶機(jī)相比具有明顯優(yōu)勢，國內(nèi)在設(shè)計(jì)制造方面也可提供全方位的服務(wù)，在管狀皮帶機(jī)的使用和管理方面具備了成熟的經(jīng)驗(yàn)，因此，管狀皮帶機(jī)應(yīng)用于直接輸煤碼頭工程中是有各項(xiàng)保障的，在技術(shù)上是完全可行的。

此港口長距離管狀皮帶機(jī)輸送能力按最大3,600t/h配置，相關(guān)原始參數(shù)如下:

輸送量: Q=3,600t/h；
物料比重: ρ=0.85t/m³；
水平機(jī)長: Lh= 1460.388m；
提升高度: H=23.93m；
管狀皮帶機(jī)管徑：D=600mm，帶速V=5m/s。

三、輸送設(shè)備選型原則

1. 先進(jìn)性原則

本工程管帶機(jī)的輸送能力、帶速及驅(qū)動(dòng)功率均處于國內(nèi)先進(jìn)水平，管徑處于國內(nèi)領(lǐng)先水平，具有相當(dāng)高的技術(shù)含量。同時(shí)，高壓變頻驅(qū)動(dòng)技術(shù)也是第一次應(yīng)用于管狀皮帶機(jī)。在綜合考慮用戶現(xiàn)場實(shí)際運(yùn)行特點(diǎn)和產(chǎn)品技術(shù)的先進(jìn)性、可靠性以及高性能性價(jià)比，同時(shí)在橫向?qū)Ρ日{(diào)速型液力耦合器、CST可控啟動(dòng)傳輸裝置等其他方案的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)采用羅賓康高壓變頻裝置對(duì)該管狀皮帶機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)和控制的方案。

2. 合理性原則

按照項(xiàng)目規(guī)劃要求合理布局輸送線路，本期管帶機(jī)與二期預(yù)留管帶機(jī)在棧橋上的布局一直一曲的形式，充分發(fā)揮管帶機(jī)可曲線布置優(yōu)越性的同時(shí)，可最大限度減小棧橋的土建工程量。合理配置驅(qū)動(dòng)裝置，綜合考慮項(xiàng)目分期實(shí)施的原則。

(1) 成管段的布置

本工程選用的是管徑為600mm的管狀皮帶機(jī)，成管段機(jī)架寬度為1,200mm，考慮到兩條管帶機(jī)中間人行、檢修通道的寬度，確定兩條管帶機(jī)中心線間距2,400mm，設(shè)計(jì)中在引橋上游端布置了電纜橋架，給排水管線，下游端亦考慮了檢修車輛上碼頭的寬度5,000mm，成管段引橋?qū)挾裙灿?jì)9,800mm。

(2) 過渡段的布置

本工程選用管徑600mm的管狀皮帶機(jī)，按照《管道物料輸送與工程應(yīng)用》公式3-4，過渡段長度大于等于50倍管徑，結(jié)合結(jié)構(gòu)專業(yè)相關(guān)布置，確定過渡段長度為57,200mm。

(3) 尾部展開段的布置

展開段機(jī)架寬度為3,040mm，考慮到兩條管帶機(jī)中間檢修通道的寬度，以及管帶機(jī)由成管到過渡展開的相關(guān)要求，確定兩條管狀皮帶機(jī)中心線間距4,400mm。結(jié)合結(jié)構(gòu)專業(yè)以及尾部在碼頭T10轉(zhuǎn)運(yùn)站內(nèi)的相關(guān)布置，確定尾部展開段長度為26,990mm。

(4) 頭部展開段的布置

頭部展開段相比尾部展開段，長度略有增加，結(jié)合結(jié)構(gòu)專業(yè)以及頭部在陸域T11轉(zhuǎn)運(yùn)站內(nèi)的相關(guān)布置，確定頭部展開段長度為52,352mm。由于在頭部展開段之前，汽車引橋已經(jīng)與管帶機(jī)棧橋分離，所以該部分管帶機(jī)棧橋只考慮人行、檢修寬度，再加上該段布置了封閉廊道，確定廊道寬度為9,600mm。

3. 擴(kuò)充性原則

管狀皮帶機(jī)可在三期實(shí)施時(shí)進(jìn)行系統(tǒng)擴(kuò)充，同時(shí)滿足電廠一、二期的正常運(yùn)行。目前，華能南通電廠一、二期進(jìn)入煤堆場輸送系統(tǒng)的單線最大輸送能力為2,000t/h，煤倉上煤的輸送系統(tǒng)的單線最大輸送能力為1,000t/h，而本工程碼頭前方來煤最大能力達(dá)3,000t/h (三期達(dá)3，600t/h)，因此，前方來煤在進(jìn)入一、二期輸送系統(tǒng)之前，必須根據(jù)流程及系統(tǒng)能力需要進(jìn)行分流。

為保證分流流量的準(zhǔn)確性、分流流量的可調(diào)節(jié)性和作業(yè)的安全性，設(shè)計(jì)中在引橋管狀皮帶機(jī)頭部下設(shè)置了接料料斗，料斗下采用在我國電力和港口行業(yè)中廣泛使用的活化給料機(jī)。由于三期是新建工程，其運(yùn)輸系統(tǒng)能力可滿足3,600t/h的要求，碼頭前方來煤不需要分流可直接進(jìn)入三期運(yùn)輸系統(tǒng)。因此，在設(shè)計(jì)中，預(yù)留三期工程運(yùn)輸系統(tǒng)的接口，前方來煤在T11轉(zhuǎn)運(yùn)站通過電動(dòng)三通直接進(jìn)入三期運(yùn)輸系統(tǒng)，同時(shí)通過電動(dòng)三通，可實(shí)現(xiàn)前方來煤與一、二期運(yùn)輸系統(tǒng)、三期運(yùn)輸系統(tǒng)的自動(dòng)切換。

4. 前瞻性原則

本期設(shè)備布置時(shí)，碼頭皮帶機(jī)相關(guān)部件按二期實(shí)施時(shí)進(jìn)行配置，碼頭皮帶機(jī)棧橋也相應(yīng)考慮了二期皮帶機(jī)的相應(yīng)位置；管狀皮帶機(jī)同樣在本次設(shè)計(jì)中作出了相應(yīng)的預(yù)留，碼頭T10轉(zhuǎn)運(yùn)站以及后方T11轉(zhuǎn)運(yùn)站的布置也充分考慮了二期與三期的銜接，為整個(gè)電廠項(xiàng)目的順利實(shí)施奠定基礎(chǔ)。

四、管帶機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)重點(diǎn)

1. 管狀皮帶機(jī)輸送帶

鑒于本工程的管徑較大而受力較為特殊，因此膠帶的橫向剛度經(jīng)計(jì)算只能在480~518g/75mm (即6.4~6.9kg/米)，超過或過小都會(huì)導(dǎo)致本工程管狀皮帶機(jī)運(yùn)行出現(xiàn)問題。同時(shí)，本工程管狀皮帶機(jī)膠帶采用高保持剛性膠帶，與標(biāo)準(zhǔn)剛性膠帶相比，高保持剛性膠帶在長時(shí)間使用后仍能很好的保持圓管形狀，而標(biāo)準(zhǔn)剛性膠帶在使用1~2年后橫向剛性顯著下降，產(chǎn)生塌管現(xiàn)象。

2. 管狀皮帶彎曲設(shè)計(jì)

本工程本期管帶機(jī)與三期預(yù)留管帶機(jī)在棧橋上的布局一直一曲的形式，尾部出碼頭T10轉(zhuǎn)運(yùn)站部分，設(shè)計(jì)中考慮了57.2m成管過渡段，兩條管狀皮帶機(jī)的中心線間距由4. 4m漸變?yōu)?.4m， 整個(gè)輸煤棧橋的寬度也由11.8m 調(diào)減為9.8m，有效的減小了棧橋?qū)挾?，?jié)約了土建投資。

3. 變頻驅(qū)動(dòng)電機(jī)選擇

變頻驅(qū)動(dòng)技術(shù)的應(yīng)用不僅是本工程的-一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)重點(diǎn)，也是一個(gè)創(chuàng)新點(diǎn)。計(jì)算可知，本工程管狀皮帶機(jī)總電機(jī)功率為1,819.11kw， 結(jié)合工程實(shí)際情況，采用頭部雙驅(qū)動(dòng)，尾部單驅(qū)動(dòng)電機(jī)布置方式(單臺(tái)電機(jī)功率為630kw)。選用三臺(tái)630kw羅賓康完美無諧波系列高壓變頻器。采用羅賓康的最新的droop control 技術(shù)，三臺(tái)變頻器均處于速度閉環(huán)運(yùn)行模式，能夠保證電機(jī)之間的速度同步，以及轉(zhuǎn)矩平衡。

4. 物料粒度預(yù)處理方式

按照管狀皮帶機(jī)的設(shè)計(jì)要求，一般最大物料粒度為管狀皮帶機(jī)管徑的1/3。本工程所選管狀皮帶機(jī)的管徑為600mm，因此物料粒度應(yīng)保證在200mm以內(nèi)。由于碼頭卸船機(jī)漏斗隔柵尺寸為300X 300mm，為滿足管狀皮帶機(jī)對(duì)于物料粒度的要求，設(shè)計(jì)中在碼頭皮帶機(jī)頭部漏斗與引橋管狀皮帶機(jī)尾部導(dǎo)料槽之間增設(shè)滾軸篩以及環(huán)錘破碎機(jī)，滾軸篩入煤口亦設(shè)置調(diào)節(jié)擋板以此確保管狀皮帶機(jī)安全運(yùn)行。

五、輸送系統(tǒng)運(yùn)行情況總結(jié)

自開始設(shè)備安裝，到完成整個(gè)帶式輸送機(jī)的安裝，調(diào)試及驗(yàn)收，根據(jù)試運(yùn)行半年時(shí)間統(tǒng)計(jì)，整個(gè)碼頭已完成運(yùn)量近200萬t，管狀皮帶機(jī)工作正常、運(yùn)行良好，噪聲低，污染小，無扭轉(zhuǎn)跑偏等現(xiàn)象，維護(hù)工作量也很低，取得了令人滿意的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

六、管帶機(jī)在港口應(yīng)用前景

管狀皮帶機(jī)所具有的環(huán)保、小半徑彎曲、大角度傾斜等特點(diǎn)為散狀物料輸送提供了更多更好的解決方案。管狀皮帶機(jī)尤其適用于以下幾個(gè)方面:

1．地形條件復(fù)雜，長距離輸送，特別適合坑口電廠野外長距離輸送燃煤及電廠發(fā)電后灰渣往廠外排送；

2．對(duì)環(huán)境保護(hù)要求較高的電廠廠內(nèi)輸送系統(tǒng)及港口長距離輸送系統(tǒng)，有利于極大的保護(hù)環(huán)境和改善作業(yè)工作條件；

3．老廠改造項(xiàng)目，原有建筑物復(fù)雜，普通帶式輸送機(jī)布置困難，采用管帶機(jī)輸送可以最大限度的滿足業(yè)主使用要求。

因此，推廣使用管帶機(jī)技術(shù)將對(duì)散料輸送技術(shù)水平的提高有著重要的意義。

七、火電廠管帶機(jī)輸送系統(tǒng)

眾所周知，輸煤系統(tǒng)是火電廠的重要組成部分，它擔(dān)負(fù)著電廠燃煤的卸儲(chǔ)、輸送和供配等任務(wù)，其安全可靠運(yùn)行是保證電廠實(shí)現(xiàn)安全、高效生產(chǎn)不可缺少的環(huán)節(jié)。本工程管狀皮帶機(jī)作為輸煤系統(tǒng)的一個(gè)關(guān)鍵部分，憑借其經(jīng)濟(jì)、環(huán)保、運(yùn)行穩(wěn)定、可靠性高、維修率低等特點(diǎn)，取得了巨大成功，為電廠帶來了很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，得到了業(yè)主單位以及地方政府的一致好評(píng)。同時(shí)，本工程也為管狀皮帶機(jī)在長江上碼頭長距離輸送工程中的應(yīng)用做出了開創(chuàng)性的工作，在散料輸送工程中的應(yīng)用同樣起到了很好的借鑒作用。