煤炭码头封闭筒仓成套技术方案研究

由于我国煤炭资源主要分布在北方和中西部地 区，而煤炭的消费却集中在东南沿海经济发达地区， 煤炭运输形成了 “西煤东运”、“北煤南运”、“铁海联 运”的格局。 随着东南地区经济的迅猛发展，煤炭资 源需求量也急剧增长， 能源需求的不断增长以及煤 炭产能的不断增加促进了环渤海北方煤炭码头的快 速发展。 但同时也加重了港口煤尘污染，如何加强环 境保护工作成为煤炭码头企业所面临的严峻考验。
筒仓作为储料设施，应用已有上百年历史，其结 构计算发展过程也经历了简单的力学计算到复杂的 有效元计算的过程， 建造材料也经过了砌块到混凝 土、预应力混凝土、钢结构的过程。 但是，由于筒仓工 程建设的复杂性，设计的差异性，使得仓容近似的筒 仓的建造费、建造工期却存在较大差别，其根本原因 就是筒仓概念设计中的一些偏差， 就是一些关键部 位的设计不够精细会造成工程和造价不够合理。
4 封闭筒仓方案的研究
4.1 筒仓群布置方案及进出仓工艺系统研究 作为码头生产作业系统中的重要环节， 封闭式
堆场除满足煤炭堆存需要外， 还必须配备与其生产 需求相匹配的物料进出堆场的整套装卸工艺系统。 选择合理的进出仓工艺系统， 可在满足生产的基础 上，降低物料爬升高度，减少设备种类和作业环节， 提高设备可靠度和系统灵活性，降低物流成本，便于 生产、管理。
1983 年，唐山丰润热电厂首次建成电力系统万 t 储煤筒仓。 筒仓直径 22m，仓高 37.5m，双列长缝式 卸料口。 1987 年北京石景山热电厂建成我国第 1 座 配有大型环式给煤机的万 t 储煤筒仓。 筒仓直径 22m，仓高 41m，大环缝式卸料口。该筒仓整体布置为 五仓串联，功能以储煤为主。 其配套设备大型环式给 煤机的研制成功， 为环缝式卸料口授煤系统的应用 提供了前提和保证。
1 承担社会责任，开拓创新思路
随着国家经济发展， 港口建设水平的提高，“资 源节约型，环境友好型”港口建设理念的提出，对散 货港口建设在能源节约和环境保护等方面的要求将 更高。 同时为发挥港口在物流链中的关键作用，使其 由传统产业向现代服务行业转wk.baidu.com， 对港口物流增值 服务和综合技术水平提出了更高的要求。
根据目前的现状调查， 已建的筒仓多为电力和 煤炭行业， 其单仓容量和仓群规模较小且其进出仓 的能力也普遍偏低。 进仓能力多在 2000t/h 以内，进 仓设备多采用刮板机和犁式卸料器等； 出仓能力也 均在 1000t/h 左右，出仓设备多为环行叶轮给煤机和 振动皮带机等。 针对二期工程筒仓堆存系统具有仓 群建设规模大、投资大，进出仓能力大和可靠性要求 高等特点，筒仓的进出仓工艺型式、筒仓结构等均需 进一步研究。 但随着技术的进步、经济的发展，建设 以可靠、节能、环保的封闭筒仓煤炭储运系统为目标 的新型港口时机已经成熟。
在这种大型煤炭中转港口的大规模全封闭的筒 仓储运系统的应用中， 对进出仓工艺系统进行了深 入的研究和探索。 大型煤炭码头筒仓群布置方案及 进出仓工艺系统研究主要内容包括： 4.1.1 大型煤炭码头筒仓式堆场群仓布置原则及堆 场容量确定
通过研究， 最终对二期工程的筒仓群按照正交 方式进行布置。 布置锥底筒仓 3 排 9 列共 27 个，总 仓容量 81 万 t。 这种群仓布置方案适应港口高效、高 强度、高可靠性的特点，最大程度上降低了能耗、水
筒仓安全监测系统由就地检测设备和采集监测 系统组成。 采集监测系统包括现场数据采集部分和 筒仓监控中心监测两部分。
现场数据采集部分包括模拟量采集模块、 数字 量采集模块、电源模块、通信转换模块，统一安装在 现场数据采集柜中。
筒仓监控中心监测部分是在筒仓监控中心内以 工控机为中心，配有液晶显示器、交换机、服务器、打 印机、UPS 及操作台等， 将主 PLC 设在筒仓监控中 心设备间内， 向下通过远程 I/O 接口及高速数据通 讯通道接口同设在筒仓现场的分 PLC 相连接。 PLC 系统随时将筒仓运行状况、料位、温度、可燃气体等 有关信息通过数据接口送入管理计算机系统。 系统 具有画面显示、报警、打印及控制信号发出等功能， 在筒仓监控中心显示现场传来的各筒仓内的料位、 温度、可燃气体工况。
截至目前， 我国煤炭码头的堆场全部为露天形
式（个别电厂堆场除外）。 露天堆存造成港口及周边 环境的粉尘污染非常严重， 天津港所处滨海新区的 核心地理位置， 国家和社会也越来越重视其环境的 保护，不允许再以牺牲环境为代价发展经济，因此在 这种历史发展的趋势下， 污染环境的企业将不会有 长远发展。
天津煤炭码头公司本着强烈的社会责任意识、 以超前的发展思维， 顺应国家构建环境友好型企业 的时代潮流， 较早地推动筒仓技术方案的研究和论 证工作。
型煤炭码头环保、节能、少占土地问题提供了一个新思路，并完成了筒仓成套技术的研究。该成套技
术主要从筒仓群布置方案、进出仓工艺系统方案、筒仓结构方案、筒仓安监系统方案、筒仓管理调度
系统方案几个方面进行了创新性的研究。
关键词： 封闭筒仓 工艺系统 煤炭码头 方案创新
中图分类号：U653.7
文献标识码：B
文章编号：1672－3880（2009）03－0054－06
我国最早的超大型储煤筒仓是始建于 1993 年 的云岗煤矿洗煤厂 2 个 3 万 t 储煤筒仓，1998 年建 成的北京石景山热电厂 3 个 3 万 t 储煤筒仓， 电厂 储煤系统是由 3 个 3 万 t 筒仓组成的群仓，与一期 5 个 1 万 t 筒仓合并，构成共 l4 万 t 的储煤能力。 筒仓 公称直径为 36m，上大下小 呈 锥 台 状 ，仓 高 48m，壁 厚 0.45 m，进、出料口均为同心圆双环缝式结构。 此 后建成或在建的大型及超大型储煤筒仓还包括纳雍 电厂 2 个 3 万 t 筒仓、国电小龙潭电厂 3 个 3 万 t 筒 仓、哈尔滨热电厂 2 个 3 万 t 筒仓、利港电厂 10 个 3 万 t 筒仓等。
第3 期
马兰： 神华天津煤炭码头二期工程封闭筒仓成套技术方案研究
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多、易于配煤、装船能力大、设备简单、维修量小、生 产保障率高、运行成本低等优点，因此采用圆形筒仓 仓群方案进行煤炭堆场封闭在技术上是可行的。
在二期工程可行性研究阶段，先后深入煤矿、电 厂多次考察了筒仓工艺， 并搜集了大量的技术参数 和数据，为进一步的工程设计奠定了坚实的基础。 同 时按照中国神华能源股份公司下达的 《底开门卸车 及封闭筒仓成套技术研究》 科技创新项目的计划任 务要求，对二期工程的核心技术进行了专题研究，并 于 2008 年 4 月 15 日通过了中国神华能源股份公司 组织的科技创新项目验收。 通过完成这一科研项目， 提高了二期工程工可研的研究深度。
第3期
压浆灌注桩，使桩基达到了投入不多，收效较大的目 的，为国内港口工程今后的广泛使用提供范例。
（2）在港口筒仓设计中，首次采用桩基变刚度 调平设计，具有重大的设计示范作用。
（3）首次在筒仓上采用脱落式填料漏斗，解决 了漏斗的复杂受力和施工问题，对后续的漏斗设计 具有创新、引导作用。
（4） 漏斗耐磨层材料的选用打破传统设计模 式，采用新的耐磨材料，具有开拓意义。
3 筒仓工艺国内、外发展概况
筒仓作为存储散状物料的设施在国内外很多行 业已经得到了广泛的应用，尤其在电力行业，筒仓的 设计、 施工和生产管理方面均有比较成熟的经验和 管理水平。
目前， 加拿大的加芝水泥有限公司的装配式预 应力筒仓，容量为 12 万 t，筒仓内径 65.2m;日本电源 开发公司石川火电厂的储煤筒仓， 容量为 3.1 万 t， 筒仓内径 37m,仓高 48.5m。 由于有些地区的筒仓受 地基等因素的影响， 其高度不能太高， 而直径却很 大，如欧洲的一些港口筒仓，直径达 50m 以上，仓顶 除了必须的输入设备和防雨棚外，没有其他设施，筒 仓的仓顶可做到无人操作。
在国内， 煤炭行业应用储煤筒仓较为普遍。 自 70 年代以来，我国储存散状物料的筒仓开始朝着大 型化方向发展。 但我国大型筒仓发展较晚，故万吨级 以上筒仓的相应标准和规范至今尚未完善。
1977年， 贵州省盘江矿务局在老屋基选煤厂建 成我国第 l 座万吨级（容量为 1．2 万 t）储存精煤的筒 仓。 筒仓直径 22m，仓壁厚 0.3m，仓壁高 25.917m，筒 仓全高 56.01m，仓底采用组合锥壳漏斗。
（5）在筒仓概念设计中，引入价值工程理论和 限额设计思想，追求项目的全寿命周期成本最低。 4.3 筒仓安监系统方案
二期工程 中 一 共 有 27 座 直 径 为 40m、 高 度 为 42.8m 的锥底筒仓，每个筒仓储煤量为 3 万 t。 每个 筒仓上设置就地检测设备有：料位检测、温度检测和 可燃气体检测等。
采用直线定点供料和 6 出口出料的进出仓工艺 形式，较大程度的提高了仓容利用率，有效降低了仓 壁高度和单仓造价，利于配煤，是一种新型的进出仓 工艺形式， 适合大型煤炭港口全封闭筒仓储运系统 的进仓工艺要求，对同类工程具有借鉴意义。 4.1.4 大型煤炭码头筒仓式堆场进出仓设备
采用卸料小车直接供料和活化给煤机出料的进 出仓设备形式， 满足本工程大运量、 高带速进仓特 点，便于生产、管理和维护，提高了配煤的精度和自 动化程度，减少了设备种类和作业环节，提高了设备 可靠度。 这是一种新型的进出仓设备形式，适合大型 煤炭港口全封闭筒仓储运系统的进仓工艺要求，为 港口散货输送技术的创新提供了新的思路。 4.2 筒仓结构方案研究
第7卷 第3期 VOL ． 7 NO．3
2009 年 6 月 Jun．2009
神华天津煤炭码头二期工程封闭筒仓成套技术方案研究
马兰
（神华天津煤炭码头有限责任公司，天津 塘沽，300452）
摘 要： 随着国家经济的发展，环境保护工作越来越重要，天津煤码头公司依托神华天津煤炭码
头二期工程（以下简称二期工程）在煤炭港口行业首次提出了封闭筒仓的煤炭堆存形式，为解决大
自 2006 年 8 月 15 日天津港（集团）有限公司与 中国神华能源股份有限公司签订二期工程合作协议 书以来， 从工程建设前期工作伊始就提出了一定要 突出“创新、环保、节能”的新思路。
2 集思广益、深入调研，保障工艺先进可靠
为了集思广益、 充分吸收和借鉴各行业中的成 功经验， 为项目工艺选择提供依据，2006 年 11 月 8 日至 11 日天津煤炭码头公司在全国范围内组织召 开以“封闭措施在煤炭专业泊位堆存工艺上的应用” 为题的设计竞赛。 中交第一航务工程勘察设计院、中 国华电工程（集团）有限公司、中交一航局与国家粮 食储备局郑州科学研究设计院联合体、 中交水运规 划设计院 4 家单位参加了竞赛， 来自国内煤炭、建 材、港口、粮储等行业专家参加了评审，通过与会专 家对各参赛单位设计方案的详细评审，一致认为：圆 形筒仓仓群方案具有投资省、占地面积小、分装品种
神华天津煤炭码头有限责任公司深入学习实践 科学发展观，自觉强化社会责任意识，大力推动科技 创新型和节能环保型技术的应用， 在全国范围内首 次提出了筒仓式煤炭堆场的创新方案， 该方案的提 出受到了国家环保部和天津市的高度认可， 该方案 的实施意味着在一定的港口作业特点和需求下，传 统的煤炭港口露天堆存的方式将会为新一代封闭筒 仓方案所代替，真正实现煤炭堆存环节的粉尘“零” 排放， 从而彻底解决煤炭在堆场散堆时对环境的污 染，还碧海蓝天于港口，建美好和谐于滨海。
在天津南疆港区神华煤炭码头二期工程总体概 念设计中，经过研究， 40m 直径储煤筒仓结构设计， 除把握采用预应力混凝土仓壁、 设立中心柱这些要 点外，还应重点把握基础结构选形、漏斗结构选形和 筒仓构造等问题。 体现在二期工程中，下列几点具有 借鉴价值。
（1）在天津南疆港区神华煤炭码头二期工程筒 仓项目中，基础采用国家推广的实用专利技术——后
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耗和煤尘污染， 实现了无粉尘外泄的园林式绿色煤 炭堆场，减少了设备种类和作业环节，形成一种新型 的全封闭筒仓储运系统， 为港口散货输送技术的创 新提供了新的思路。 4.1.2 大型煤炭码头筒仓式堆场单仓容量确定
筒仓单仓容量确定为 3 万 t。 3 万 t 筒仓技术成 熟，造价适中，基础荷载较低，适合本工程的软地基 条件，便于卸车、装船的生产调度和营运管理，利于 配煤，对进出仓设备适应性较好，是一种性价比较高 的仓型，适用于同类工程。 4.1.3 大型煤炭码头筒仓式堆场进出仓方案及进出 仓工艺优化