大型储煤筒仓群管理策略研究与应用

文/宁环波

1 前言

港口是交通运输大动脉的枢纽，是水上运输和陆上运输的连接点。在港口，散装物料运输的特点是大进大出，因此安全性和高效率是重中之重。提高生产效率和自动化水平可有效降低经营成本、提高企业经济效益。

煤炭装卸码头主要是通过翻车机—皮带机及机房—堆料机—堆场，堆场—取料机—皮带机及机房—装船机组合形式[1]。堆料机和取料机主要是通过工人手动操作，随着人力成本的不断上升，增加了企业的运行成本。其中取料机作业能力除了跟取料机的设计能力相关，还与操作工人的技术水平有关。一般的取料机通过人工操作进行取料作业，其平均取料能力基本上为取料机设计额定能力的70%，取料效率比较低，工人劳动强度非常大。

根据研究表明，堆场堆存煤炭产生的扬尘污染是煤炭港口主要污染源。虽然有防风网、堆场喷枪等环保手段，但是堆场扬尘污染仍然对码头周边城市环境造成了一定的影响。储煤筒仓是全封闭式的，杜绝了储存过程中和堆取过程中的扬尘污染问题。堆料和取料都是无人操作的方式，自动化程度较高[2]。虽然筒仓储煤有很多优势，但是并未在煤炭港口得到大面积推广应用，其安全性和实用性仍有待考验。黄骅港作为亚洲最大储煤筒仓群，积累了丰富的经验和技术。本文将从筒仓生产管理、设备实施、筒仓安全管理三个方面进行总结，为后续筒仓建设项目提供经验。

2 黄骅港储煤筒仓现状

黄骅港共有储煤筒仓48 个，分为8 列，每列共6 个筒仓，单仓直径40m、高度43m、容量3 万t，理论最大储煤量144 万t，主体结构采用钢筋混凝土浇筑。每列筒仓上部设置1 台卸料小车，额定能力每小时8000t，通过卸料小车将煤炭卸到筒仓内。筒仓上部铺有轨道，卸料小车沿着轨道行走，通过编码器、格雷母线等技术进行定位。筒仓底部安装有活化给料机，利用亚共振原理实现均匀给料[3]。相对于出煤堆场及配套的堆料机、取料机等设备，筒仓技术主要有以下几个优点。

2.1 给料量设定灵活，可以在0 至最大流量之间调整。

2.2 装船过程中，给料量精准，在设定量的±5%范围内波动，流量稳定可靠，可最大限度地发挥设备的能力。

2.3 杜绝露天煤场带来的扬尘污染问题。

2.4 实现全自动无人堆取料，自动化水平大幅提升。

筒仓虽然有很多优势，但是其生产和安全管理相对于传统储煤堆场也有更高的标准，特别是筒仓储煤在一个密闭空间内，对防火、防爆方面具有更高的要求。

3 筒仓生产管理

3.1 进仓煤炭控制

根据筒仓工艺特点和港口煤炭调进及下水情况，选定市场交易量大、周转快的主力煤种为筒仓的作业煤种，否则容易在筒仓内储存时间过长，带来高温、自燃等安全问题。筒仓增加新的煤种，需要及时组织翻卸和堆存可行性测试。提前获取到港重车煤炭温度信息，避免高温煤进入筒仓。在翻车机下部，BF 线上设置红外式热成像仪，对翻卸煤炭进行温度检测。煤炭温度超过40℃时，BF 自动停止运行，安排现场采样核实，确认为煤温超标的，更改卸车计划，采取卸至露天堆场或其他处置方式。

3.2 卸料作业

卸车作业前，要对车次、煤种、仓号及所对翻车机进行详细核实，并提前把对应卸料小车开至指定筒仓位置，确认无误后方可组织接卸。卸车作业前，须核实筒仓安全在线监测数据，出现异常报警时，及时上报并组织核实处理，处理完成后方可继续卸车流程。接卸各列不同煤种严格按照卸车作业计划执行移仓。卸料时卸料小车按既定点位行走均匀堆料，按照要求控制堆料高度和仓容。

3.3 装船作业

作业前要严格执行调度指令和生产作业计划，核对泊位、船名、装船筒仓等信息，制作、下发作业指令前须核实无误后方可实施。必须核实筒仓安全监测数据，确认具备装船条件方可组织装船作业。

作业过程中，应根据装船要求设定筒仓给料量，稳定流量不能超过额定流量，并根据筒仓实际出料量调整设定值。配煤作业时，应按照管控系统中的配煤方案，满足配煤比例要求。

3.4 清仓作业

3.4.1 清仓作业条件

主要是以下三种情况必须清仓：第一，筒仓更换接卸煤种时，须清仓作业；第二，筒仓场存量出现较大偏差时，宜清仓后进行校零，确保场存数据准确；第三，筒仓仓内出现高温情况，须清仓，确保安全，防止发生火灾。

3.4.2 清仓作业要求

清仓作业时，必须彻底放空后，确认清仓后才可将库存归零，标记为清仓状态。清仓作业由于作业流量过低，为提高作业效率，宜采用配煤作业方案执行清仓。

3.5 库场管理

筒仓堆存时间超十天的，优先安排装船。

筒仓场存出现较大偏差时，应检查管控一体化系统数据采集是否正常。若发现错误，提交修改申请，相关人员审核后据实修改。筒仓单仓理论吨数超过理论限值或出现负数吨时，需安排清仓校零。

3.6 倒仓作业

每月上旬、中旬、下旬分别组织至少三次倒仓流程空载运行测试，确保倒仓作业流程安全可靠、运行顺畅。因生产需要进行倒仓作业时，应在接到调度指令后，按要求进行倒仓作业。根据筒仓监测数据及现场判断有明显着火迹象，不具备装船条件时，组织实施倒仓作业，将仓内煤炭转运至露天堆场。

4 筒仓设备设施

4.1 安全监测设施

筒仓安全检测设备主要分为防爆防火安全检测装置和料位检测装置。防爆防火安全检测装置主要有可燃气体检测仪、一氧化碳检测仪、测温钢缆。料位检测装置主要有水银高料位开关和雷达料位计。

每个筒仓顶部两侧分别安装一个可燃气体检测仪、一个一氧化碳检测仪以及六套测温光缆。可燃气体检测仪和一氧化碳检测仪可分别检测仓内可燃气体和一氧化碳的浓度，当气体浓度达到设定值时，触发报警信号，信号传至中控室，在操作界面上显示，并与仓顶部的通风系统连锁，自动开启进行通风。可燃气体低报警值设为10%LEL，高报警值设为15%LEL。一氧化碳气体低报警值设为24ppm，高报警值设为70ppm。测温钢缆用于检测筒仓内部温度。测温钢缆仓顶上部固定、下部悬空，每条缆长30m。测温钢缆外部为钢护套，内部为感温线。感温线内分布5 个测温点，实时监测仓内五个垂直位置的料内温度，信号传至中控，在操作界面实时显示各测温点的温度。当某一点温度超过50℃时，中控报警界面出现报警信息。

在筒仓顶部布置8 个水银高料位开关和6个雷达料位计。当水银高料位开关受力倾斜时，内部的水银触点动作，常闭触点打开；当外力撤销后，倾斜开关恢复垂直状态，水银触点复闭合。实际使用过程中，当其与物料接触后发出报警信号，并与流程连锁，停止流程，起到保护作用。雷达物料计利用雷达反射波，监测物料距离探头的高度，信号传至中控室，在显示屏上实时显示物料高度。卸料过程中当雷达高料位高度超过限值时，流程停止给料，当雷达高料位高度超过最大限值时，流程紧急停机。

安全监测设备至少每月检查一次，并按照国家要求进行校核、检验，确保设备设施正常使用。

4.2 环保设施

4.2.1 仓顶抑尘系统

仓顶抑尘系统由补水、洗带和清带装置组成。利用喷雾降低由头部漏斗扩散到周围空气中的粉尘，同时在筒仓顶部增加定点补水装置，对卸料小车水箱进行补水，并通过清扫器去除输送带表面附着的粘煤。仓顶抑尘系统采用自动运行模式，在中控操作界面内设置单独控制界面，当系统运行异常时中控报警界面自动报警[4]。每日对喷头及清扫器进行检查，出现堵塞或故障报警后，应立刻组织人员进行修复。

4.2.2 干式除尘器

每个筒仓对称布置2 台干式除尘器，与生产作业连锁运行。定期手动开启除尘器，检查运行情况，并静态检查除尘器机械部件及布袋积煤情况。

4.3 应急设施

应急设施主要有防爆风机、仓顶排风扇、消防炮、雨幕喷淋。

防爆风机用于仓内通风换气，在每个筒仓上部两侧各安装一套，对称布置。防爆风机与有毒有害及可燃气体浓度报警连锁，当检测达到低报警值时自动启动，将仓内气体向外界排放，降低浓度。排风扇主要用于仓顶廊道排风换气，每个筒仓两侧分别布置1 台。消防炮主要作用为筒仓仓顶廊道灭火，设备沿筒仓仓顶廊道两侧交错布置，每条廊道10 台。消防炮控制方式分为现场人员遥控控制与中控操作人员远程控制两种。雨幕喷淋的主要作用为阻断火势在筒仓仓顶廊道与筒仓转接机房之间蔓延，设备安装在皮带入仓口上部，每条皮带机安装1 套。雨幕喷淋设备可由操作人员远程操作和现场人员手动操作。应急设备需要定期安排测试，检查设备运行情况，确保万无一失。

5 筒仓安全管理

5.1 筒仓安全管理要求

坚持把筒仓安全运行作为安全管控的重点，按照严密监控、积极预防、科学管理相结合的原则，切实保障筒仓的安全稳定运行。

筒仓区域有严格的防火要求，严禁吸烟和带火种进入现场。发现事故或遇到紧急情况时，及时拨打消防和报警电话，并按照仓内应急指示牌指示方向使用楼梯有序撤离。按照先进先出、高温先出的原则安排装船流程，防止存煤超期造成筒仓内部过热引起自燃。日常巡检和专业检查相结合，形成全方位的隐患排查和风险管控。严格落实高风险作业全过程管控。

根据筒仓作业环境制定《煤炭筒仓火灾事故现场处置方案》，发生火灾启动预案进行应急处置。每年由组织开展《煤炭筒仓火灾事故现场处置方案》应急演练不少于2 次，不断提升应急处置水平。

5.2 筒仓安全监测监控及处置方案

5.2.1 日常动态监控

日常情况下远程通过筒仓的安全监控画面查看筒仓的运行状况，发现报警信号，及时通知现场人员进行核查，确认真假信号，并上报按照筒仓报警处置流程进行处理。视频系统作为辅助手段对筒仓仓顶房内部进行在线监控，主要用于现场安全环境检查以及应急处理，如仓顶发生火灾，可借助监控摄像头实现远程操控消防炮精准灭火。现场人员每班进行动态巡查，发现问题及时上报协调处理。

5.2.2 高温处置方案

采用红外式热成像仪在线监测入仓煤炭温度。当煤温超过40℃时，发出故障报警，流程自动停止。采用测温钢缆监测仓内煤温，仓内温度到达40℃时，密切关注变化趋势，优先安排装船作业；温度超过50℃且出现一氧化碳浓度超标报警时，须及时安排装船，无适装船舶的，应根据监测指标变化确定是否进行应急倒仓作业。筒仓底部采用测温电阻在线监测出仓煤炭温度，出仓煤温超过50℃时，联系现场人员加强巡视。

5.2.3 有毒有害气体及可燃气体超标处置方案

低报警时，防爆风机自动开启，通知现场人员检查确认防爆风机工作情况，同时优先安排装船。高报警时，应立即停止卸车作业并上报，通知开启仓顶排风扇、确认防爆风机工作情况，确保正常开启；可燃气体浓度和有毒有害气体同时报警时，须立即上报联系优先装船作业，如有明显着火迹象，应立即组织装船或倒仓作业进行清仓。实施装船或倒仓作业过程中，联系现场人员加强巡视。

6 结语

筒仓作为一种高效率储煤设施，具有高效率、低污染、占地面积小的优势，同时其生产布置、安全管控、清洁生产相对于传统的堆场具有很大的不同。

6.1 安全生产要求较高，特别是防火要求，从进仓煤炭温度控、仓内安全检测、出仓煤炭检测三个方面进行全方位的控制，确保不发生安全事故。

6.2 筒仓储煤由于是全封闭状态，其环保设施相对于堆场储煤较为简单，对周边环境污染可以忽略不计。

6.3 生产过程基本可以实现全自动化作业，同时作业效率相对于传统储煤堆场大幅提升，具有自动化程度高、效率提升大的优势，是煤炭港口发展的趋势。

6.4 黄骅港储煤筒仓已安全稳定运行了超过七年，为西煤东运和北煤南运做出了巨大的贡献，实现了运行岗位职工共142 人、年装船超过1 亿吨的目标。装船效率、单人产值均处于同类港口世界领先水平。充分证明筒仓作为一种高效、安全的储煤技术具有很大的应用和推广价值。