大型炼焦煤选煤厂储运系统优化

金晓宇

(吕临能化有限公司 选煤厂, 山西 吕梁 033000)

霍州煤电集团吕临能化有限公司选煤厂是一座设计处理能力为10 Mt/a的炼焦煤选煤厂,于2014年5月建成投产,入选原煤为公司所属矿井原煤和部分外购原煤,主导产品为9级、11级和14级1/3焦精煤,副产品包括中煤和煤泥,精煤产品主要通过公路及铁路进行销售。建成的铁路专用线与瓦日线相接,专用线发运能力近期规划为915万t/a,远期规划为1 460万t/a,矿井自投产以来尚未达产,选煤厂生产能力处于富余状态,铁路运力同样处于富余状态。为了提高选煤厂的能力利用率,充分利用铁路运力,实现选煤厂效益最大化、产业多元化、运输环保化,对选煤厂储运系统进行优化改造。

1 修建外购精煤上仓系统

为充分发挥临县北煤炭铁路专用线运力,便于外购精煤能够经过选煤厂生产运输系统、最终进入火车装车系统进行销售,选煤厂实施了外购精煤销售装车系统改造。系统改造分为两部分:外来产品储存系统与运输上仓系统。系统改造利用了矿井废弃的翻矸机房及附属设施,与选煤厂运输系统对接,实现外购精煤的上仓,做到了修旧利废,化繁为简,循环利用。外购精煤销售装车系统改造示意图见图1.

1) 利用北区矿井已有的翻矸机房及矸石受煤坑,将矿井翻矸机房周围地面硬化后,修建一座气膜密封式储煤场。气膜建筑是用特殊的建筑膜材做外壳,配备一套智能化的机电设备在气膜建筑内部提供空气的正压,把建筑主体支撑起来的一种建筑结构系统。具有造价低、结构安全、环保、智能监控等特点[1],在各方面超过普通煤场建筑,解决了选煤厂煤场作业环境污染的难题。

2) 新建9号转载点和10号转载点,受煤坑落料点与9号转载点连接,再通过10号转载点落到延伸后的原煤皮带上,经原煤皮带机头新增的犁式卸料器分流到下方溜槽后落料到精煤、中煤皮带,进入到精煤产品仓或中煤仓,然后通过仓下给煤机和运输皮带转载进入火车装车站,系统最大处理量为750 t/h.

该设计充分利用原有的部分建筑物,进行了局部改造,不仅节省了改拆的工程量,也有效地利用了原有工程设施,新增设备少,建设工期短,节约了建设投资[2].

临县及周边地区煤炭资源丰富,但是山脉较多,交通不便,煤炭运输成本较高。通过该次改造,选煤厂及临县北铁路专用线完全具有代发运临县及周边地区矿井煤炭资源的能力,释放了吕临能化公司临县北站台的发运能力,解决了临县及周边地区矿井煤炭资源运输效率低、运输成本高的问题,为企业带来效益的同时提升企业的社会形象。

2 运输系统封闭式改造

2.1 原煤运输由“地上”改“地下”

南区矿井距选煤厂12.5 km,生产的原煤通过汽车调运至选煤厂,一趟次只能运输15 t左右,全天24 h仅可调运12 000 t,速度慢、运量小,不能满足生产需求,最主要的是汽运过程中会产生大量的煤灰及扬尘,污染运煤道路周边环境,在环保日益严峻的形势下,不利于企业的长远发展。

胶带运输比汽车运输费用低且具有折旧时间长、能横跨铁路、公路,基础小,可以实现自动化(集中控制)等优点[3].因此,选用胶带运输代替汽车运输。修建+750 m水平南翼地下胶带大巷,大巷总长度7.6 km,运输巷内设置两部带式输送机,井下工作面原煤通过750大巷胶带输送机直接运输至选煤厂筒仓。

通过改造明显缩短了原煤调运时间,提高了调运能力。目前每天调运16 h,日调运量可达到18 000 t,并且采用地下运输模式,实现原煤运输的全封闭管理,原煤生产及运输全部地下进行,不污染地面环境。

2.2 煤泥场挡风抑尘墙全封闭改造

现有的露天煤泥堆放场长108 m×宽105 m,占地面积11 340 m2,四周采用4 m高的挡风抑尘墙,挡墙上设置6 m高防风抑尘网。随着国家污染物排放标准的提高以及环保督察力度的加大,挡风抑尘墙已经不能满足环保的要求[4].

在原有的煤泥场地四周及内部设置钢筋砼柱和钢网架,屋面采用彩色压型钢板,场地原有的挡风墙及抑尘网保留。采用柱下独立基础,柱采用C30砼,屋面结构采用双层螺栓球节点平板网架,网架高度为2.8 m,双坡屋面,结构找坡,网架长113.6 m,宽110.6 m,屋面板采用0.6 mm厚彩钢板,并设置屋面采光带。

利用原有挡风抑尘墙进行煤泥场的全封闭改造,不仅能够完全满足环保要求,取得良好的抑尘效果,还可以为企业节约工程造价20%～30%.

3 产品仓储系统优化

3.1 配仓系统智能化改造,实现配仓无人化

选煤厂原煤或产品入仓由集控人员通过对讲机或电话通知现场工作人员,手动操作设备进行配仓。现场工作人员则需要频繁操作多个设备,多条线路切换,工作效率较低,劳动强度大,且夜间生产时,疲劳加重,容易出现失误。为此,新建储煤仓远程智能化控制系统。该系统能够根据入料煤种自动判断入料仓号,也可手动输入仓号,执行机构根据指令精准定位对应仓号,实现全自动配仓入料,配仓系统智能化改造示意图见图2.

图2 配仓系统智能化改造示意图

1) 原煤仓智能化配仓。在移动皮带上安装激光定位装置实现移动小车的精准定位,移动小车在运动过程中,会将位置信号实时反馈给PLC系统,根据需要的仓位(如1#仓),PLC系统自动控制移动小车进行12 m距离的循环扫描式配仓,循环时间由操作人员具体设定,在1号原煤仓两个极限位之间循环往复式运动,使配仓更均匀;PLC系统根据料位计反馈信号确定是否需要切换配仓位置,如需要则通过控制相应电液翻板自动切换煤流,从而实现原煤自动配仓。

2) 产品仓智能化配仓。上位机接收入仓信号,PLC系统根据获取的仓号自动控制设备执行对应动作,调整相应的翻板位置、关闭或打开相应的放料闸板。放料前,可通过高清摄像头观察闸板是否关到位。工作人员可通过手持移动终端了解该次配仓的仓号信息、翻板和闸板位置状态、料位情况、每个仓的存储量以及实时配仓状态[5-6].

3.2 一仓多能改造,提高筒仓利用率

随着代洗代发及外采统销业务的开展,产品种类增多,为充分利用富余的仓储能力,实现选煤厂一仓多能,需对选煤厂仓储系统进行优化。选煤厂产品仓布局为4个精煤仓、2个中煤仓与1个末矸石仓呈线型平行并列布置,精煤及中煤单仓储量1.5万t,末矸石仓储量0.5万t.目前精煤仓、中煤仓上各有2条配仓刮板输送机,末矸仓上有1条配仓刮板输送机,配仓刮板输送机在各仓上方均有落料点,通过液压闸板进行配仓,精煤、中煤、末矸皮带输送机共用1条栈桥上仓。因此,精煤仓不需改造,通过控制闸板输送机的闸板即可实现仓储的充分利用,主要对中煤及矸石仓进行优化。

根据选煤厂产品仓布局,在精煤皮带输送机上安装2台犁式卸料器,分别位于中煤仓、末矸仓上,犁式卸料器两侧安装溜槽,中煤仓上溜槽与中煤皮带输送机机头下料溜槽连接,物料可直接进入中煤仓或经中煤仓上配仓刮板输送机转载进入仓内;在中煤皮带输送机上安装1台犁式卸料器,位于末矸仓上,犁式卸料器两侧安装下料溜槽,物料可直接进入末矸仓或经末矸仓上配仓刮板输送机转载进入仓内。同时将犁式卸料器电动执行机构接入选煤厂集中控制系统,可在集控室远程调控犁式卸料器方位。

通过改造,中煤仓既可储存生产精煤,也可储存外购精煤,末矸石仓可储存生产精煤,也可储存中煤,还可储存外购精煤。实现了一仓多能,提高了筒仓利用率。

3.3 汽车临时装车点改造,火车汽车外运两不误

目前,选煤厂产品采用火车输运和汽车运输两种运输方式。火车装车系统和汽车装车系统共用部分皮带,所以在火车装车过程中,无法使用汽车装车系统,存在两种装车系统无法同时使用的问题,严重影响产品外运工作。且由于汽车入厂随意性、无计划性较强,装车强力带式输送机频繁停启,一方面导致装车系统故障频发,不利于装车系统日常维修保养,另一方面设备空载严重,不利于节能降耗。

为便于产品临时装车,使汽车装车系统和火车装车系统可以同时发挥作用,新增两个汽车临时装车点。选煤厂临时装车点设计方案为4#精煤仓、2#中煤仓下最外侧振动给煤机旋转90°,由给煤机下方引一条皮带输送机,机头下方安装一台地磅,装车控制室与机头同高,凌空布置。通过增设临时装车点,实现了火车装车与汽车装车的互不影响,提高了产品外运量,同时避免了设备频繁启停,做到了节能降耗。

3.4 精、中煤火车装车共用一座装车站

选煤厂现有火车装车系统工艺布置:

1) 精煤装车。精煤仓内精煤需要火车外运销售时,通过启动精煤仓口下振动给煤机将精煤产品给入850精煤带式输送机运至火车装车站装车销售。

2) 中煤装车系统。中煤仓内中煤需要外运销售时,通过启动仓口下振动给煤机将中煤产品给入851带式输送机运至火车装车站装车销售。

按照一般设计,精煤火车装车及中煤火车装车需设计两套装车系统,修建两个快速装车站,建设成本高。根据选煤厂现有设备,将原850精煤带式输送机通过8号转载点直接加长延伸至火车快速装车站。将851中煤带式输送机机头延长至8号转载点后利用高度差,使用溜槽将中煤转载至852带式输送机后运至火车快速装车站。该改造仅需延伸一部中煤皮带,延伸部分作为精煤与中煤公用部分,同时仅需修建一座火车快速装车站,降低了建设投入。

4 结 语

吕临能化有限公司选煤厂通过储运系统优化,不仅提高了选煤厂的能力利用率,充分发挥了铁路运力,实现了选煤厂效益的最大化,产业的多元化,同时满足了运输的环保化,也为行业内选煤厂储运系统升级改造提供可借鉴的思路。