新型长距离保温模块式输煤栈桥的建造难点及解决方案

李章成

(中煤天津设计工程有限责任公司，天津 300120)

传统桁架式输煤栈桥基本为现场加工方式，工业化程度低，建造效率低，加工精度低，现场除锈作业污染大，且除锈效果不如工厂加工件，维护工作量大。中煤天津设计工程公司在中煤图克大化肥输煤系统EPC总承包项目中研制了一种新型长距离保温型模块式输煤栈桥(长3 km)，在设计、加工制造及安装过程中突破了传统理念，解决了传统栈桥存在的问题；并对栈桥保温、除尘、排水等长距离输煤方面的难点进行了深入分析研究，采用新工艺解决了以往的难点问题。

1 新型栈桥的结构、加工及安装

1.1 结 构

保温型模块式栈桥采用侧壁受力结构和维护结构合二为一的方式，侧壁采用整体冷弯的波纹钢板，内壁敷设岩棉保温层，两侧壁上部采用薄壁型钢梁连接加强，弧形顶板上设采光带及通风帽，底板为高强轻质发泡混凝土材料。带式输送机吊挂悬挂于结构横梁下部，管路、电缆桥架布置在结构横梁上部[1]。栈桥按模数加工(标准模块长度有6 m、9 m、12 m共3种规格)，根据实际需要可组合成6～36 m任意3的倍数跨距。根据栈桥结构特点设计专门的加工制造车间，所有构件均在车间内加工制造。标准模块内的工艺设备也采用模块化设计，为方便运输，各模块之间采用高强螺栓连接，分体运输至现场组装；设备部件之间、设备与栈桥之间、标准模块各组件之间均采用螺栓连接方式。栈桥外形见图1、内部结构见图2。

图1 保温型模块式栈桥外形

图2 保温型模块式输煤栈桥内部结构

1.2 加工制造

保温型模块式栈桥主要由底板框架梁、侧壁波纹板、顶盖、上部横梁等部件组成，在工厂分别设计专门的生产流水线进行加工制造。

底板框架梁及上部横梁主要由切割下料、打磨、钻孔、焊接、除锈、喷漆等工序组成，主要机床均采用三维数控机床，以保证较高的加工精度。

侧壁波纹板由特制的波纹板成型机压制成型(波纹大小及间距可调)，主要加工流程为：原料(钢板)→校正机→导带架→成形轧辊→成型。压制成型的波纹板每块长度3 m，底部压弧后再通过特制的旋转式侧板拼装机一次性拼装成所需模块长度。

1.3 现场安装调试

中煤图克大化肥输煤系统全长3 km，从栈桥吊装开始至全部安装工程完成仅历时20 d，现场施工安装十分便捷、快速。安装步骤如下：

(1)工厂预制好的模块栈桥组件(底板、侧板、顶盖及横梁)运至现场后，在安装位置下方全部采用螺栓组装成型。

(2)安装每段模块栈桥内带式输送机吊架、中间架、托辊等部件，全部采用螺栓连接。

(3)安装水暖管道、桥架、通风机等辅助设施。

(4)采用两台起重机将组装成型后的模块栈桥整体吊装至设计位置(见图3)。

图3 保温型模块式栈桥吊装现场

(5)模块栈桥全部安装完成后，再铺设输送带，底板用水泥抹面。

(6)全部设备安装完成后，按调试大纲进行单机、空载及带载联合试运转调试。

2 新型模块式栈桥的特点

(1)采用工厂加工，现场直接组装成型的方式，标准化高，安装速度快，质量好，精度高。

(2)栈桥、输送机机身、电缆桥架、管道等在地面组装后，一次吊装完成，安装速度快。

(3)工厂加工钢结构除锈效果好，防腐处理工艺先进，主体结构基本免维护，使用寿命可达30 a以上。

(4)模块化结构设计，便于拆卸，可重复利用，经济环保。

(5)采用带竖向加筋的横向波纹板，受力接近箱型结构，结构轻巧，整体性能比传统桁架强，造价比传统桁架低约10%。

(6)外形如同高铁车厢，相对于传动桁架，简洁美观。

(7)工艺设备全部采用模块化设计和螺栓连接方式，设备检修更换时不用电，解决了以往长距离物料输送栈桥沿线由于电压压降大无法设置检修电源的难题。

3 长距离栈桥输煤工艺难点分析及解决方案

3.1 粉尘治理

3.1.1 栈桥内粉尘产生原因

(1)带式输送机空载启动时，附着在输送带表面上的细小颗粒在输送机停机期间由于水分蒸发变得干燥，启动过程中输送带运动引起空气扰动，致使胶带表面的干燥颗粒扬起，形成粉尘。

(2)在输送机带载运行时，物料表层会因水分在长距离运输过程中慢慢蒸发而变得干燥，从而扬起形成粉尘。同理胶带另一面干燥后也会形成扬尘。

(3)在机头和机尾转载过程中，若密封不严、除尘措施不到位也会产生扬尘进入栈桥内。

3.1.2 治理措施

在新型保温型模块式栈桥中，采取了以下降尘措施：

(1)在输送机下带面处安装一种新型集成清扫系统，该系统集高压冲洗、高效清扫刮料板、除水烘干装置于一体，确保下带面洁净。

(2)每隔300～500 m在输送机正上方设置专用雾化喷头，在物料表层形成水膜，确保表层物料始终保持湿润状态，以抑制承载面扬尘。

(3)在机头、机尾转载处设置曲面缓冲降尘溜煤管、无动力双层密封除尘导料槽及雾化除尘装置，以抑制粉尘的产生。

3.2 冲洗排水

传统的长距离输煤栈桥排水难点在于污水收集及输送，这是因为传统栈桥加工精度低，各接缝处密封不严，冲洗地板水会沿栈桥缝隙渗漏至地面，造成污染，很难完全收集；收集的污水往厂区输送过程中由于距离长，管道内污水存量大，不易排空，易堵塞管道。

在新型保温型模块式栈桥中，以上问题均得到了解决，具体措施如下：① 栈桥加工制造精度高，各组件连接紧密，在螺栓连接面均用防水密封胶处理，在栈桥伸缩缝处设置方形软连接沟槽，确保栈桥沿线不渗漏；② 设置污水三级沉淀池，污水经三级沉淀后再输送至厂内。同时为了确保不堵塞管道，在污水沉淀池见底后注入清水冲洗干净。

3.3 采暖通风

由于栈桥输送距离长，采暖管道压力损失大。在本项目中设置了供热加压泵房(压力1.2 MPa)，采暖管道布置在栈桥横梁上方，采用供热管部分不保温而自然散热的采暖方式。

由于本栈桥侧板为受力构件，不宜设置窗户通风，故在栈桥顶部设置无动力通风器通风。每隔约150 m，在栈桥四腿支架处设置进风百叶窗，达到栈桥内空气流通置换的目的；另外，通风器配备阀门，可在冬季或刮风季节关闭部分阀门以调节通风频率。

4 尚需完善的方面

4.1 侧壁保温层起鼓

由于保温层在冬季敷设，在夏季温度升高后，保温材料膨胀，而保温层外采用薄铁皮封闭，因刚度小，造成薄铁皮变形。同时栈桥外表面刷有蓝白两种颜色的油漆，因两种颜色吸收热量不一致，导致蓝色区域比白色区域保温层起鼓更严重。

在今后的项目中，栈桥外表面要尽量采用颜色一致的油漆[2]，同时提高保温层敷设时的环境温度，以减小热膨胀效应。

4.2 栈桥底板抹面开裂

底板采用预制轻质混凝土板(每块尺寸：1.2m×3.5m)拼接而成，该预制板刚度较小，人员在上方行走都会使其产生变形。而在上方覆盖混凝土抹面后，由于变形量不一致，在接缝处会导致上方抹面开裂。

在以后的工程中，可考虑采用刚度较大的预制混凝土底板，或者采用钢板面底板结构。

5 结 语

长距离保温型模块式输煤栈桥是传统物料输送领域的创新；相对于传统栈桥具有明显优势，对企业节约投资、降低运营成本、绿色环保方面具有重要意义；该新型栈桥在保温、除尘、排水等长距离输煤领域的难点方面均有创新解决方案，对今后长距离保温模块式栈桥以及其他结构的栈桥设计具有重要的参考价值。