葫芦素选煤厂长距离输煤栈桥的设计优化及应用实践

葛 海 军

(中天合创能源有限责任公司煤炭分公司，内蒙古 鄂尔多斯 017000)

1 项目概况

葫芦素选煤厂产品仓距煤制烯烃项目圆形料场直线距离约2.5 km，距图克大化肥圆形料场直线距离约5.1 km。若采用汽车运输方式，则和国家及地方对环保、节能减排要求相悖，且13.0 Mt/年的运输量将对当地路网产生巨大压力，几乎是不可能实现的。而采用带式输送机运输具有环保、运行可靠、运行费用低的特点，故需建设长距离带式输送机输煤栈桥。

葫芦素选煤厂至图克工业园区输煤系统工程全长4.371 km，项目投资2.1亿元，是中天合创鄂尔多斯煤炭深加工示范项目建设中最重要的控制性工程之一，是中天合创煤制烯烃项目、中煤大化肥项目的原料煤炭输送通道，同时担负着葫芦素煤矿矿井水输送、生活水供应、氮气供应、采暖供应等重要任务。

包括1号带式输送机栈桥、1号转载点、2号带式输送机栈桥、2号驱动机房及配电室、2号转载点、3号带式输送机栈桥、4号转载点。栈桥地面以上为钢桁架结构，每隔30 m左右设置混凝土支架；转载点采用桩基础，钢筋混凝土框架结构，填充墙为陶粒空心砌块。其中1号栈桥2次跨越葫芦素铁路专用线；2号机栈桥跨越省道313线、新恩陶铁路与尿素铁路专用线，穿越110 kV忽新线、葫门线、大台线高压输电线路等。

输煤系统内部包含3条宽为1.6 m、小时带量2 900 t的带式输送机和7趟管道(3趟采暖管道、2趟生活水管道、1趟矿井复用水管道、1趟氮气管道)。3条带式输送机担负着向图克工业园区2个煤炭深加工项目(中天合创煤制烯烃项目、图克大化肥项目)生产用煤的输送任务；3趟采暖管道担负着葫芦素矿冬季取暖任务；2趟生活水管道承担后期葫芦素矿生活用水供给的任务；矿井复用水管道为葫芦素矿井水经处理合格后供给中天合创煤制烯烃项目使用；氮气管道为葫芦素矿井井下注氮使用。输煤栈桥外观图如图1所示。

葫芦素矿井选煤厂设计生产能力为13 Mt/年，其产品目标用户主要为中天合创鄂尔多斯煤炭深加工示范项目(简称煤制烯烃项目)，多余产品也可供给中煤图克大化肥项目，同时考虑产品可通过汽车外运。

输送产品的用途、用户及要求：葫芦素矿井出井原煤以不粘煤为主，具有低～中水分、低中灰、中高挥发分、低硫分、高～特高热值等特点，是良好的民用、动力用煤、加压气化及液化用煤等，也可在建材工业、化学工业中作焙烧材料等。煤的焦油产率较高，属富油及高油煤，可作低温干馏原料煤。

2 优化设计及实践应用方面成果

2.1 设计优化方面

1)对输煤线路采用单路系统还是双路系统进行了优化论证，本输煤系统供给的对象是两个化工项目，按照化工常规设计理念，每个化工项目均需要双路系统保证供煤，通过优化供煤方式、保证仓容、优化设备布置、简化环节，采用先进的设计理念，确保单路系统完全可以满足两个化工项目的运输要求，大大减少了投资成本。

2)由于煤制烯烃园区向葫芦素工业场地供暖、供生活水以及氮气，葫芦素矿井水供给煤制烯烃园区，这些管道也需通过合理方式架设。通过对单独埋设、吊在输煤栈桥下方、放置在栈桥顶面、与输煤栈桥平行布置在栈桥内等多种方式进行优化比较，综合考虑施工难度、造价、检修便利程度、施工速度、安全性等因素，最终选择了与输煤栈桥平行布置的综合管廊方式。

2.2 应用实践方面

栈桥是工业建筑中常用的结构形式，作为工厂运输系统的重要组成部分，承担着运送原料和成品的任务。近年来，随着我国现代化建设的发展，工矿企业规模急速增大，钢结构栈桥以其结构自重轻，材料强度高，整体性好，施工周期短，在长距离输送大跨度栈桥建设中得到广泛应用。

输煤系统内部包含3条宽为1.6 m、小时带量2 900 t的带式输送机和7趟管道。类似输煤栈桥内包含皮带布置及输水、供暖、供氮气管道布置在国内较为罕见。栈桥内部布置如图2所示。

3 创新点

1)从葫芦素选煤厂产品仓引出后，全程架空布置，不影响区域内交通，抗干扰能力强。

2)该输煤栈桥跨公路、跨铁路段和一般常用栈桥相比，除承受输煤荷载外还有较大的管道荷载，这种情况在我们国内是比较少见的，目前国内尚无类似案例可参考，在国内应用较为罕见。

3)输煤系统运输方式采用单机栈桥分时段分煤种方式进行物料的运输，这种运输方式可以更大限度的节省投资。其中主要在栈桥建筑面积降低、栈桥设备投资降低、系统运输能力不降低、系统运行稳定性不降低等方面体现此种运输方式的创新性。

4)输煤系统路径选择采用最经济路线，选择目前建设路线进行建设，增强了项目建设的抗外界干扰能力、最大限度的避开了一切不利于建设的外界因素，项目建设周期有效缩短，确保了项目按计划投用，为中天合创烯烃项目以及中煤图克大化肥项目的生产用煤提供了有力保障。

4 与当前国内外同类研究、同类技术的综合比较

1)输煤系统采用大运量、高可靠性的带式输送机、变频驱动取代原有汽车运输方式，实现了运输过程的连续化，系统运行安全高效，具有输送能力大，自动化程度高，运行费用低，能耗低，生产效益好等优异特性。

2)根据一年来的运行数据，吨煤电耗约0.95度/t。上述数据表明，输煤系统维护量少，运输成本及吨煤电耗低，其主要技术经济指标已达到国内外较好水平。

3)该输煤栈桥跨公路、跨铁路段和一般常用栈桥相比，除承受输煤荷载外还有较大的管道荷载，这种情况在我们国内是比较少见的，目前国内尚无类似案例可参考。经多种方案计算比较，最终确定跨公路、跨铁路段栈桥结构形式采用钢管桁架结构，跨度58 m，宽5.8 m，本方案能够满足铁路、公路安全运行和远期规划要求。

4)该栈桥内部布置有管廊，其中包含3趟采暖管道担负着葫芦素矿井冬季取暖任务；2趟生活水管道承担后期葫芦素矿生活用水供给的任务；2趟矿井复用水管道为葫芦素矿井水经处理合格后供给中天合创煤制烯烃项目使用；氮气管道为葫芦素矿井井下注氮使用，此种形式在国内较为罕见。

5 应用情况

葫芦素选煤厂输煤系统是在葫芦素矿井不再新建锅炉房，现有临时锅炉房不能满足葫芦素矿井冬季供暖需求及环保节能的背景下，于2015年5月18日开工建设，当年11月份确保向葫芦素矿井正常供暖；12月底前带式输送机设备安装、调试完成具备向煤化工项目供煤的条件。

历时167天，2015年10月底暖管路、输水管线建设完成，具备供暖、输水条件；历时61天，2016年1月5日输煤栈桥联动调试成功，具备输煤条件，于3月22日正式带煤调试完成。现已顺利度过两个采暖期，每天从葫芦素矿井向化工分公司输送矿井水1 000 t，截止2018年上半年已累计输送煤炭941.36万t。

建成投用后，各项指标运行良好。

6 经济效益及社会效益

汽车公路运煤按照吨煤费用20元计算，皮带栈桥运煤按照吨煤费用为2.25元。输煤栈桥投用以来，截至2018年上半年运输煤炭941.36万t，汽运费用为18 827.2万元，输煤栈桥运费为2 118.06万元。采用全寿命周期费用比较法，煤炭栈桥运输费用将远远少于公路汽运费用，节支总额16 709.15万元。

输煤栈桥3趟热力管道自2015年10月投入使用，顺利度过两个采暖期，管道运行情况良好，完全取代了葫芦素矿井内建设的2个临时锅炉房。节省了临时锅炉房运营、维护500万元/年费用投入。

带式输送机运输方式运营费低，技术成熟可靠、煤的倒装环节少，运输能力大，运输连续性强，不易受气候影响，运输可靠性高，环境污染较少，占地面积较小，便于管理，缺点是工程投资稍高。而公路运输方式易受天气因素影响，连续运输可靠性差，运输成本较高，而且在耗能、污染、货物损耗、事故率等方面较高。

综上所述，建设该系统经济、社会效益较为显著。

致谢：

本文参考了葫芦素选煤厂初步设计、葫芦素矿井选煤厂至图克工业园区输煤系统初步设计，在此感谢形成本文成果的所有相关单位及个人。