华丰煤化电力公司煤场改造工艺设计

朱斌鹏

摘要：华丰煤化电力公司煤场建于2004年，为露天敞开式煤场，随着华丰产能的快速增长，煤场供料能力已不堪重负且对环境污染严重。华丰公司预计投资2亿元对原有煤场进行整体搬迁新建，建成后综合储料能力由12万吨扩大到16万吨，煤场存储方式改为棚化封闭式，实现了煤场粉尘零排放，收到了良好的经济和社会效益。

关键词：煤场改造；棚化；环保扩容；工艺设计；储斗能力 文献标识码：A

中图分类号：TD928 文章编号：1009-2374（2016）03-0009-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.03.005

1 概述

河北华丰煤化电力公司煤场建于2004年，主要为当时年产60万吨焦炭的4.3m捣固焦炉供料，2006年和2009年分别建设了两个5.5m捣固焦炉，年产量提高到了280万吨，原有料场通过加长、加宽料条等方式，将最大存储提高到了12万吨。随着2012年的一期焦炉改造的完成，年产量提高到了330万吨，原有煤场已无法满足生产的需要。

原有煤场为露天敞开式结构，大风和下雨等恶劣天气造成严重的物料损失和环境污染，物料倒料过程中有大量的粉尘产生，而且由于焦化煤含水量较高，冬季会形成冻煤层，严重影响生产。

华丰煤化电力公司从2015年开始，预计投资2亿对原有煤场进行异地封闭式改造，原有机械和电气设备利旧，将煤场有效贮量增加至16万吨。新建料场原料煤存储方式改为棚化封闭式，实现了煤场粉尘零排放，避免了大风和雷雨等恶劣天气对物料的损耗和对环境的污染，还解决了冬季煤场冻料的问题，获得了良好的经济和社会效益。

2 工艺方案设计

2.1 工厂规模

新建煤场包括原料煤的卸车、堆存、取料及输送等作业，受卸能力为每天0.85万吨，采用50t汽车运输输入厂区，建设两个封闭式贮煤棚，总有效贮量16万吨。焦化用煤种类14～16种，堆料能力为1000t/h，取料能力为600t/h。

2.2 工艺方案

原料炼焦煤进厂方式为公路汽车运输。汽车来煤采用桥式螺旋卸车机卸煤，深地槽受煤，皮带机转运，封闭式料场内斗轮式堆取料机堆取作业，管带机长距离输送至老区转运站分流至老区各用户的工艺方案。

2.3 工艺流程

炼焦煤分别汽运至四列并排的汽车受煤坑，由螺旋卸车机卸料至受煤仓，经由电液动鄂式闸门分别落料至煤-1、煤-2、煤-3、煤-4四条并排的皮带机上，四条皮带机均落料至煤-5皮带机。煤-5皮带机在MZ1转运站内通过三通溜槽将煤分流至煤-6、煤-7两条皮带机。煤-6皮带机在MZ2转运站落料至煤-8皮带机。煤-7皮带机横穿1#贮煤棚，通过皮带机上的斗轮式堆取料机进行1#貯煤棚内的堆取料作业。煤-8皮带机横穿2#贮煤棚，通过皮带机上的斗轮式堆取料机进行2#贮煤棚内的堆取料作业。煤-7、煤-8皮带机分别在MZ3、MZ4转运站落料至煤-9皮带机。煤-9皮带机在MZ5转运站落料至煤-10管状皮带机输送至老厂区新建的MZ6转运站，在此分流至煤-11和煤-12两条皮带机。煤-11和煤-12两条皮带机与老区的现有转运站连接，完成对老区各用户的输煤。

以上流程中，炼焦煤不能在两个贮煤棚同时堆取，只能是一个贮煤棚堆料，另外一个进行取料。

2.4 车间主要组成

本工程车间主要有采样机室及采样棚、汽车受煤棚、1#贮煤棚、2#贮煤棚、MZ1～MZ7转运站及相应的胶带机通廊等。

2.4.1 采样机室及采样棚。汽车进受煤坑前设有两套汽车采样机，对进厂原料进行采样和化验检测。采样棚跨度为6.8m，轨顶标高7.107m。采样机室为两层建筑，长18m、宽6m，一层高3.75m，二层高3.5m。一层为制样室、缩分室、办公室、厕所和登记室；二层为电气室、操作室办公室和厕所。二层走廊为外挑形式，宽1.2m，通过楼梯间下到一层。采样机共两台：一台利旧，一台新购。

2.4.2 汽车受煤棚。原有汽车受煤棚为两列，每列9m，每列分10跨，每跨长7m，每列一次可停放3辆50t的半挂车。每列设两台单线桥式螺旋卸车机，卸车机跨距8m，单台卸车能力400～500t/h。汽车受煤棚整体受卸能力最大为1000t/h，作业率达到了100%，无法保证正常生产，需要扩容改造。

新建汽车受煤棚将横向扩大到4列，每列宽9m，共36m。纵向与原有汽车受煤棚相同。每列设两台单线桥式螺旋卸车机，单台卸车能力400～500t/h。作业率维持在50%～62.5%，作业率较合理。每列设有16个地仓，每个地仓顶部3m×4m，仓顶设钢箅板，仓嘴标高-4.5m，仓下设1000mm×1000mm的电液鄂式闸门，仓内壁铺设30mm厚铸石衬板。每个地仓有效贮煤20吨。汽车受煤棚共可贮煤约1280吨，可供持续上料约1小时。螺旋卸车机共8台，其中4台为利旧设备、4台新购，纵向两端各设置3t电动葫芦1个、3t手动单轨小车1个。

螺旋卸车机为双螺旋结构，其中一个螺旋为截齿型，为冬季卸车进行表层破冰。

2.4.3 贮煤棚。两个贮煤棚的结构均为网架结构，尺寸相同，净长330m，净宽91m，内部净空高度为35m。每个贮煤棚中间设1台堆取料机2个料条，堆取料机利用老厂已有设备，堆料能力为1000t/h，取料能力为600t/h，臂长30.0m。

两个贮煤棚按照最多16种煤堆放设计，料堆宽度36.0m，堆高13.0m，最大贮煤21.4万吨，有效操作贮量16万吨。内部设置喷洒水对煤堆，内部场平做沥青

处理。

2.4.4 转运站及通廊。本工程共设7个转运站，其中MZ1～MZ5转运站为新建，MZ6和MZ7为现有转运站改造，有设备层封闭，设检修电动葫芦；皮带机宽度为1200mm，带速为2.5m/s，总长约1395m，通廊宽度按3.6m设计，全封闭结构。管带机采用约400mm管径，输煤能力600～800t/h，长约2500m，随地形起伏布置，中间不设转运站直接输送到老厂区分料点。

3 技术改进措施

3.1 煤场封闭技术

新建煤场的贮煤棚跨度较大，达到了91m，普通的钢结构厂房形式如果想将堆取料机容纳到里面，厂房的标高将会很高，周围的立柱由于承载很大的风载核会建造得很大，而料场的两侧又不高，空间浪费严重，建设成本较高。

为了很好地解决以上问题，本工程中采用了网壳结构厂房，网壳结构厂房的圆柱面由三段圆弧分别组成，中间段半径较大，两侧弧度较小，两侧可以大大降低矢高，而这部分空间往往是设备无法利用的，对其正常操作没有影响。除此之外，三心圆柱网壳兼有壳体结构和杆系结构的优点，传力路线简捷明了，荷载可直接沿弧线传递给基础，截面上的弯矩小，弯矩的降低使网壳能更好地发挥材料作用，适用于较大的跨度和较重的载荷。考虑邯钢地处北方内陆地区，冬季冻雪对网壳侧面造成较大压力等因素，该结构形式也能很好地解决上述问题。

3.2 皮带机优化

原有煤场堆取料机下的两条带式输送机的驱动电机采用电压为6kV的高压电源，功率为280kW，带宽1200mm，输送能力为1000t/h，带速为2.5m/s，水平输送距离为406.9m。带式输送机采用高压电源，建设成本高，启动慢，频繁启动和维护较困难。新建煤场的料条长度比原有煤场的料条长度缩短，皮带机的水平输送距离降为356m，带式输送机的带速、输送量和带宽不变。经过详细的数学计算，最终算出实际所需驱动力约为102.116kW，考虑堆取料机对物料有提升高度，跳级使用了功率160kW电压380V的普通电机，减少了工程投资。由于新建煤场为整体搬迁工程，有大量的皮带机需要利旧，我们根据原有皮带机的图纸进行了新工艺的优化，输送机的弧度和角度在满足工艺要求的情况下，优先使用原有皮带机的弧度和角度。输送机的拉伸装置和头尾架在校核许用力后，满足要求的优先使用。在确定了可利旧的设备后，必须对原有设备的地脚进行仔细的校核，以保证土建委托的正确性。这样做虽然设计和计算工作增加了很大的工作量，但是大量的皮带机得以利旧，皮带机的支架和托辊等设备的利用率达到了80%，节省了大量的工程投资。

4 结语

新设计的华丰煤场采用了大跨度网壳结构封闭式厂房，物料的自然损耗降为零，大幅降低了对周围环境的污染，实现了绿色企業和美好环境的和谐共存。同时在设计上进行优化，满足清洁企业中的先进节能指标要求，并且将原有设备大量利旧，降低了工程投资成本，实现了企业装备的节能化、现代化，积极发展循环经济，将会收到良好的经济和社会效益。

参考文献

[1] 北京起重运输机械研究院，武汉丰凡科技开发有限责任公司.DTII（A）型带式输送机设计手册[M].北京：冶金工业出版社，2013.

（责任编辑：周 琼）