冬季煤炭运输防冻车技术研究

高 泽，刘璟丽

（国能销售集团华北能源贸易有限公司，北京 100045）

0 引言

冻车指的是煤炭冻结或者冻结粘连在车辆底板与两端位置，需采取特殊工具卸车的车辆。防冻车技术一般是指在冬季为了防止运输期间煤炭发生冻结而使用的装卸车保障措施。一般情况下，冬季煤炭运输的防冻期在11月初至第二年的3月底，具体情况应当根据实际天气条件，对防冻期的预测适当提前或者延后。

1 冬季煤炭运输敞车的防冻技术要求

按照冬季煤炭运输的实际情况，对精洗煤的运输提前喷洒防冻液，使其在运输时不会发生冻车的现象。以C80型铝钢材质的敞车为例，这类车的车型构造对于冬季防冻提出了明确的技术要求，需在防冻和防腐两个方面采取相应措施，要求防冻液必须有着较强的抗冻能力，冰点应在-45℃以下，同时对铜、铁以及铝等材料有着较强的抗腐蚀能力。此外，冬季煤炭运输敞车防冻液的应用不能对煤炭产生影响，产品成本不宜过高，表1为冬季煤炭运输敞车防冻液主要技术指标[1]。

表1 冬季煤炭运输敞车防冻液主要技术指标

铁路在冬季运输期间产生冻车的影响因素可分为以下4种：①防冻液存在质量问题，例如，性能指标无法达到预期要求，防冻效果不理想。②未提前掌握煤炭的实际煤质情况，没有确定其中的含水量，防冻液喷洒不足，影响防冻效果。装卸车站点与运输期间气候温度在0℃以下，煤炭含水率在4%以上，此时需要及时对煤炭喷洒防冻液。③未有效掌握运输期间的温度或者运输时段，防冻液实际喷洒量达不到预期要求。喷洒位置不当，没有提前做好防冻液设备的检查维护。④运输时间较长，防冻液使用效果下降，冬季煤炭运输组织不合理，装车速度过慢，沿途运输耽误时间较长，导致防冻液难以发挥预期作用[2]。

2 冬季煤炭运输防冻车技术实践应用

2.1 科学判定煤炭含水量，做好冻煤和煤泥的上车卡控

2.1.1 煤炭含水量的控制

首先，确定冬季煤炭运输时的站台装车煤炭含水情况。安排相应岗位人员确定含水量，在装车之前了解这批煤炭的含水量，冬季短途运输与站台存放时如果出现雨雪天气，或者因外来水源引发煤炭材料含水量发生改变，此时应及时与货运人员联系，以便修正煤炭含水量参数。

其次，确定筒仓装车含水量。从选煤厂入手，需要在煤炭装车之前向喷洒作业人员、货运监督人员提交煤炭化验单，以便相应人员依据化验单的相关内容确定含水量信息。

最后，做好煤炭含水量的卡控工作。装车站需掌握不具备喷洒作业条件下的煤炭含水情况，当煤炭的含水量在13%以下、气温在-10℃以下时，应禁止对煤炭进行装车与运输[3]。

2.1.2 冻煤和煤泥上车卡控

在卡控作业环节，需明确以下作业要点：①做好冻煤块上站卡控工作。掌握上煤作业操作要点，了解上煤渠道，根据具体的煤种与煤质确定材料的含水量，及时发现其中的冻结煤块与煤泥，提前做好碾压与破碎处理，筛选之后才能装车，防止有较大的冻煤块上站后给运输防冻带来影响。②做好冻煤块上车卡控工作。要求货运人员掌握冻煤块的实时清理状态，找出20 mm以上的冻煤块，了解其对到站卸车的不利影响，将当前冻煤情况告知相关人员。③合理控制煤泥配比。在冬季运煤的防冻车过程中，不允许掺入煤泥，这是因为受到设备的技术限制，煤泥无法有效分离，此时必须减少煤泥实际配比量，依靠压滤设备对煤泥提前脱水，控制好含水量后再装车。除此之外，还应在卡控环节提前喷洒抑尘剂，如图1所示。

图1 煤炭喷洒抑尘剂

2.2 配制高性能防冻液

实际上，防冻液主要包含降凝剂、缓蚀剂等材料，需要按照防冻液的具体使用条件，以及煤炭在冬季运输的沿途预设温度情况，遵循一定的比例将降凝剂、缓蚀剂与水混合搅拌，最终配制成高性能防冻液。其中降凝剂可以有效降低溶液冰点，常见的降凝剂包括有机型降凝剂与无机型降凝剂两种，这是防冻液的溶质；缓蚀剂可以减少溶液对于各类设备的腐蚀，保护储液设备与喷洒设备，同时避免防冻液对车厢造成的腐蚀性影响，最大限度延长设备使用寿命。除了降凝剂与缓蚀剂，防冻液内还包含了一些辅料，这些辅料可以调整防冻液的pH和黏度值。

在配置防冻液时，应从生产成本角度出发，选择成本较低的无机型降凝剂，如氯化钙降凝剂，具体的试验情况如表2所示。通过表2数据信息可以发现，当氯化钙含量逐渐增加时，冰点也会下降，氯化钙含量处于40%时，冰点可以达到-50℃，此时效果最佳。随着氯化钙含量的进一步增加，冰点开始上升，此时会析出溶质，因此应加强对氯化钙含量的合理控制，使其处于适当的含量。考虑运输沿途的最低温度，做好氯化钙占比控制，防止成本浪费。但是以氯化钙为防冻液的溶质会对金属材料产生腐蚀作用，所以还需要加入缓蚀剂，发挥其对金属的抗腐蚀能力[4]。

表2 氯化钙冰点试验

以冰点测试为基础，使用高取代基纤维素醚作为辅料，发挥对材料的增稠作用，再使用硼砂作为缓蚀用的辅料，称量一部分固体样品，使其在常温状态下搅拌后加入容器，溶解之后再静置20 min，最终得到的是呈浅黄色的防冻液。当高取代基纤维素醚的含量保持在0.07%的时候，材料增稠挂壁明显；当硼砂材料的含量处于1.5%时，此时材料对于金属的防腐蚀效果最理想，这时材料的pH处于中性，相应实验情况如表3所示。这一方法配置的防冻液无论是冰点还是密度，都与相应技术指标相符合，不仅可以得到良好的防冻车效果，还能减少原料使用成本，保障煤炭在冬季的高效运输。

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2.3 提升防冻液喷洒质量

2.3.1 做好防冻液质量全面检查

经研究得知，煤炭运输的实际防冻效果会受到防冻液材料质量的影响，所以应加强对材料质量的严格控制，要求防冻液冰点处于-46℃以下，黏稠度保持在6 MPa·s左右，将防冻液配送到装车站的位置时必须同时出具相应质量检查报告，做好监控管理工作。做好残煤和冻煤的粉碎与清理，完成碾压破碎工作，要求破碎后的煤块粒径小于25 cm，翻车机卸车的时候会遇到漏斗堵塞的情况，此时应提前准备机械设备，遇到冻车问题时采取解冻措施，同时加强对空车偏重与偏载等情况的实时监控，以便更好地消除各种安全隐患。

2.3.2 按规定实施喷洒作业

要求进行防冻液喷洒的作业人员必须经过技术培训，掌握防冻车使用方法与防冻液技术指标，同时了解各种温度下的具体防冻液使用量。防冻液的喷洒作业要点如下：①喷洒之前详细记录流量计的读数，为后续喷洒作业提供充足的数据参考。②做好1～3车的防冻液喷洒流量监控，同时将其和单车喷洒流量相比较，如果遇到喷洒力量不足的情况，需对喷洒装置的运行压力进行调整，确保喷洒流量与预期技术要求相符合。③有效固定防冻液的喷洒流量，在全车喷洒完成后，读取此时流量计的读数，减去喷洒前的流量计读数，再与防冻液比重相乘，所得到的数值就是当前车辆的防冻液实际喷洒作业量。如果喷洒量低于设定值，应做好补喷作业。④要求工作人员做好相应记录，及时记录煤炭含水量、流量计读数与防冻液喷洒量，为喷洒工艺的改进提供科学参考依据[4]。图2为防冻液喷洒现场作业场景。

图2 防冻液喷洒现场作业场景

2.3.3 冻车高风险煤种防冻液喷洒工艺改造

要求冬季煤炭运输必须满足极寒状态下的防冻车运输要求，集运站缓冲仓的入料口1200 mm胶带机处于3.2 m/s转速时的煤流量为0.4 t/s，此时喷洒防冻液大概需要1.5 L/s，1 t煤需要喷入3.8 L左右的防冻液，这对于煤流量来说喷洒量较少，这种喷洒工艺可以降低煤的冻结强度，但忽略了煤和车厢四周的冻结问题。计划以原有缓冲仓入料口的防冻液喷洒为基础，从防冻液的输送管路引一条支路，再将其分成2组流向，其中一组流向需要在装车溜槽的两侧位置安装DN25 mm通径的喷嘴，使煤与车厢侧之间形成防冻膜；另外一组流向会在装车溜槽的后部位置安装DN32 mm通径的喷嘴，落煤时再关闭喷洒，整个区域内会覆盖防冻液，以解决车底板冻结问题。

2.4 适当缩短冬季煤炭运输时间

加快煤炭装车的实际进度，在装车时要求平行展开装车与加固车门作业，优化调车作业组织，实现重车与空车的快取快动，从而有效缩短装车作业的实际时间。除此之外，及时进行挂运上线，加强煤炭装车站与列车调度中心的联系，按照规定缩短车辆不必要的停留时间。保证各方面信息渠道的畅通，在装车站与卸车站之间建立协调沟通制度，了解实际进度情况，确保冬季煤炭装卸平衡，防止卸车积压[5]。

2.5 提高源头装车质量

加大重点货物装车管理力度，对于含水量大于13%的煤泥，禁止使用浴盆车完成转运，在其中加入干煤，降低煤炭材料含水量，同时安排专人负责监控。及时清理残煤与冻煤，将其粉碎处理，装车前翻转货物，如果发现冻煤，应做好碾压处理，必要时需粉碎，要求冻煤的粒径不能超过25 cm，防止卸车时冻煤堵住漏斗。及时上报冻车问题，采取有效的解冻措施，压缩处理时间，做好货运计量，保障源头装车质量的提升。

3 结语

总而言之，做好煤炭运输的冬季防冻工作至关重要，要发挥防冻液的积极作用，推动煤炭运输环节的现代化发展，强化防冻效果。因此，要优化防冻液的材料配比，做好防冻作业的工艺改造，根据实际天气条件把控煤炭含水量，不断优化运输条件，从而提高煤炭运输效率。