根據某燃煤電廠直接輸煤碼頭裝卸工藝和輸送系統的設計分析管狀皮帶機在港口長距離輸送工程中的技術重點和應用前景，可供今后此類工程設計借鑒。

一、管帶機項目工程背景

某燃煤火電廠位于長江下游某河段港口水道北岸，電廠建卸煤碼頭位于該段外側長江主泓水域，采用高架棧橋的方式，跨越沙灘和水道，直接將煤輸至電廠。此工程建設規模為:建設50,000DWT煤炭進口泊位一個(兼顧70,000DWT船舶靠泊)和4,000DWT煤炭水上轉運出口泊位一個，以及相應的配套設施。碼頭年吞吐量為520x 10⁴t/a，其中煤炭過駁量為50x10⁴t/a。碼頭平臺尺度為275x28m；輸煤棧橋總長1,417.623m。

二、設計要求和選擇理由

該項目碼頭輸煤棧橋總長1,417.623m， 由于輸煤棧橋要跨越港口航道，根據交通部要求，輸煤棧橋主通航孔凈空高度在設計最高通航水位以上不小于21m。棧橋最高處距江面的距離近30m，如在輸煤棧橋上采用槽型皮帶機，作業時沿程煤炭的灑落及粉塵飛揚會對長江造成一定的污染，尤其在風力較大時污染更大，大風還會造成皮帶翻帶，影響皮帶機的安全運行；當大雨降臨時，灑落在輸煤棧橋上的煤粉隨著雨水散流入長江，在長江上空形成一道黑色的“瀑布”，這無論是從環境保護方面，還是從維護華能南通電廠的企業形象方面都是應該避免的。因此，輸煤棧橋上的輸送設備選型是非常重要的。

我國自，上世紀九十年代初由日本引進管狀皮帶機技術，經過設計、制造和使用單位多年來的技術消化、經驗總結和不斷實踐，經業內專家的不斷開拓和研究，現已逐步總結出-整套較為系統的設計、安裝、調試及檢驗等全面的標準。目前管狀皮帶機產品已形成了系列化，設計和制造技術趨于成熟。

在對國內已投入運行的典型管狀皮帶機進行了專項考察的基礎上，我們就管狀皮帶機的實際運行情況、噪音、運行成本、維護維修、環境保護等方面與普通槽型帶式輸送機進行了比較。

綜上所述，管狀皮帶機在環保、使用、維修、綜合性價比等方面與槽型皮帶機相比具有明顯優勢，國內在設計制造方面也可提供全方位的服務，在管狀皮帶機的使用和管理方面具備了成熟的經驗，因此，管狀皮帶機應用于直接輸煤碼頭工程中是有各項保障的，在技術上是完全可行的。

此港口長距離管狀皮帶機輸送能力按最大3,600t/h配置，相關原始參數如下:

輸送量: Q=3,600t/h；
物料比重: ρ=0.85t/m³；
水平機長: Lh= 1460.388m；
提升高度: H=23.93m；
管狀皮帶機管徑：D=600mm，帶速V=5m/s。

三、輸送設備選型原則

1. 先進性原則

本工程管帶機的輸送能力、帶速及驅動功率均處于國內先進水平，管徑處于國內領先水平，具有相當高的技術含量。同時，高壓變頻驅動技術也是第一次應用于管狀皮帶機。在綜合考慮用戶現場實際運行特點和產品技術的先進性、可靠性以及高性能性價比，同時在橫向對比調速型液力耦合器、CST可控啟動傳輸裝置等其他方案的基礎上，設計采用羅賓康高壓變頻裝置對該管狀皮帶機進行驅動和控制的方案。

2. 合理性原則

按照項目規劃要求合理布局輸送線路，本期管帶機與二期預留管帶機在棧橋上的布局一直一曲的形式，充分發揮管帶機可曲線布置優越性的同時，可最大限度減小棧橋的土建工程量。合理配置驅動裝置，綜合考慮項目分期實施的原則。

(1) 成管段的布置

本工程選用的是管徑為600mm的管狀皮帶機，成管段機架寬度為1,200mm，考慮到兩條管帶機中間人行、檢修通道的寬度，確定兩條管帶機中心線間距2,400mm，設計中在引橋上游端布置了電纜橋架，給排水管線，下游端亦考慮了檢修車輛上碼頭的寬度5,000mm，成管段引橋寬度共計9,800mm。

(2) 過渡段的布置

本工程選用管徑600mm的管狀皮帶機，按照《管道物料輸送與工程應用》公式3-4，過渡段長度大于等于50倍管徑，結合結構專業相關布置，確定過渡段長度為57,200mm。

(3) 尾部展開段的布置

展開段機架寬度為3,040mm，考慮到兩條管帶機中間檢修通道的寬度，以及管帶機由成管到過渡展開的相關要求，確定兩條管狀皮帶機中心線間距4,400mm。結合結構專業以及尾部在碼頭T10轉運站內的相關布置，確定尾部展開段長度為26,990mm。

(4) 頭部展開段的布置

頭部展開段相比尾部展開段，長度略有增加，結合結構專業以及頭部在陸域T11轉運站內的相關布置，確定頭部展開段長度為52,352mm。由于在頭部展開段之前，汽車引橋已經與管帶機棧橋分離，所以該部分管帶機棧橋只考慮人行、檢修寬度，再加上該段布置了封閉廊道，確定廊道寬度為9,600mm。

3. 擴充性原則

管狀皮帶機可在三期實施時進行系統擴充，同時滿足電廠一、二期的正常運行。目前，華能南通電廠一、二期進入煤堆場輸送系統的單線最大輸送能力為2,000t/h，煤倉上煤的輸送系統的單線最大輸送能力為1,000t/h，而本工程碼頭前方來煤最大能力達3,000t/h (三期達3，600t/h)，因此，前方來煤在進入一、二期輸送系統之前，必須根據流程及系統能力需要進行分流。

為保證分流流量的準確性、分流流量的可調節性和作業的安全性，設計中在引橋管狀皮帶機頭部下設置了接料料斗，料斗下采用在我國電力和港口行業中廣泛使用的活化給料機。由于三期是新建工程，其運輸系統能力可滿足3,600t/h的要求，碼頭前方來煤不需要分流可直接進入三期運輸系統。因此，在設計中，預留三期工程運輸系統的接口，前方來煤在T11轉運站通過電動三通直接進入三期運輸系統，同時通過電動三通，可實現前方來煤與一、二期運輸系統、三期運輸系統的自動切換。

4. 前瞻性原則

本期設備布置時，碼頭皮帶機相關部件按二期實施時進行配置，碼頭皮帶機棧橋也相應考慮了二期皮帶機的相應位置；管狀皮帶機同樣在本次設計中作出了相應的預留，碼頭T10轉運站以及后方T11轉運站的布置也充分考慮了二期與三期的銜接，為整個電廠項目的順利實施奠定基礎。

四、管帶機設計技術重點

1. 管狀皮帶機輸送帶

鑒于本工程的管徑較大而受力較為特殊，因此膠帶的橫向剛度經計算只能在480~518g/75mm (即6.4~6.9kg/米)，超過或過小都會導致本工程管狀皮帶機運行出現問題。同時，本工程管狀皮帶機膠帶采用高保持剛性膠帶，與標準剛性膠帶相比，高保持剛性膠帶在長時間使用后仍能很好的保持圓管形狀，而標準剛性膠帶在使用1~2年后橫向剛性顯著下降，產生塌管現象。

2. 管狀皮帶彎曲設計

本工程本期管帶機與三期預留管帶機在棧橋上的布局一直一曲的形式，尾部出碼頭T10轉運站部分，設計中考慮了57.2m成管過渡段，兩條管狀皮帶機的中心線間距由4. 4m漸變為2.4m， 整個輸煤棧橋的寬度也由11.8m 調減為9.8m，有效的減小了棧橋寬度，節約了土建投資。

3. 變頻驅動電機選擇

變頻驅動技術的應用不僅是本工程的-一個關鍵技術重點，也是一個創新點。計算可知，本工程管狀皮帶機總電機功率為1,819.11kw， 結合工程實際情況，采用頭部雙驅動，尾部單驅動電機布置方式(單臺電機功率為630kw)。選用三臺630kw羅賓康完美無諧波系列高壓變頻器。采用羅賓康的最新的droop control 技術，三臺變頻器均處于速度閉環運行模式，能夠保證電機之間的速度同步，以及轉矩平衡。

4. 物料粒度預處理方式

按照管狀皮帶機的設計要求，一般最大物料粒度為管狀皮帶機管徑的1/3。本工程所選管狀皮帶機的管徑為600mm，因此物料粒度應保證在200mm以內。由于碼頭卸船機漏斗隔柵尺寸為300X 300mm，為滿足管狀皮帶機對于物料粒度的要求，設計中在碼頭皮帶機頭部漏斗與引橋管狀皮帶機尾部導料槽之間增設滾軸篩以及環錘破碎機，滾軸篩入煤口亦設置調節擋板以此確保管狀皮帶機安全運行。

五、輸送系統運行情況總結

自開始設備安裝，到完成整個帶式輸送機的安裝，調試及驗收，根據試運行半年時間統計，整個碼頭已完成運量近200萬t，管狀皮帶機工作正常、運行良好，噪聲低，污染小，無扭轉跑偏等現象，維護工作量也很低，取得了令人滿意的經濟效益和社會效益。

六、管帶機在港口應用前景

管狀皮帶機所具有的環保、小半徑彎曲、大角度傾斜等特點為散狀物料輸送提供了更多更好的解決方案。管狀皮帶機尤其適用于以下幾個方面:

1．地形條件復雜，長距離輸送，特別適合坑口電廠野外長距離輸送燃煤及電廠發電后灰渣往廠外排送；

2．對環境保護要求較高的電廠廠內輸送系統及港口長距離輸送系統，有利于極大的保護環境和改善作業工作條件；

3．老廠改造項目，原有建筑物復雜，普通帶式輸送機布置困難，采用管帶機輸送可以最大限度的滿足業主使用要求。

因此，推廣使用管帶機技術將對散料輸送技術水平的提高有著重要的意義。

七、火電廠管帶機輸送系統

眾所周知，輸煤系統是火電廠的重要組成部分，它擔負著電廠燃煤的卸儲、輸送和供配等任務，其安全可靠運行是保證電廠實現安全、高效生產不可缺少的環節。本工程管狀皮帶機作為輸煤系統的一個關鍵部分，憑借其經濟、環保、運行穩定、可靠性高、維修率低等特點，取得了巨大成功，為電廠帶來了很好的經濟效益和社會效益，得到了業主單位以及地方政府的一致好評。同時，本工程也為管狀皮帶機在長江上碼頭長距離輸送工程中的應用做出了開創性的工作，在散料輸送工程中的應用同樣起到了很好的借鑒作用。