СПОСОБ ПОРТОВОЙ ПЕРЕВАЛКИ КАМЕННОГО УГЛЯ
METHOD OF HARD COAL TERMINAL TRANSFER

Изобретение относится к области погрузо-разгрузочных работ в порту, а именно к выгрузке каменного угля из полувагонов железнодорожного состава и транспортировке его на склад или, минуя его, на причал для погрузки на суда.
Обзор состояния техники
Технология перегрузочных работ базируется на достигнутом уровне развития науки и техники, на технических возможностях строительных сооружений и подъемно-транспортных машин, которые реально могут быть использованы. В то же время разработанная технология определяет требования к причальным сооружениям, складам, грузовым фронтам, их расположению и планировке, а также требования к типу, параметрам и количеству необходимых подъемно-транспортных машин и систем управления.
Разработка технологической схемы является ключевым этапом проектирования технологии, от которой при заданных условиях в наибольшей степени зависит ее эффективность.
В настоящее время при транспортировке угля, перевалке с одного вида транспорта на другой и при его хранении происходят значительные потери. Хранение угля на открытых складах повышает зольность, происходит его выдувание, вымывание, самовозгорание, от которого ежегодно теряется до 7% добываемого угля, а также сильное загрязнение прилегающей территории и воздушного бассейна.
Правильное складирование и хранение угля, борьба с количественными и качественными потерями являются главными задачами угольных комплексов.
Известен способ перевалки каменного угля из вагонов железнодорожного состава на судно, минуя склад, путем оборудования полной транспортной цепи, соединяющей место разгрузки угля с местом его погрузки (патент JP 59217530, B65G 63/00, 1984 г.), взятый за прототип. Недостаток известного способа заключается в том, что для загрузки судна отбирают железнодорожные составы с одинаковой маркой угля, выстраивают (собирают) их в тупике и по прибытии судна составы один за одним подают на вагоноопрокидыватель и с него уголь направляют сразу на судно, что неудобно с точки зрения простаивания железнодорожного состава, для которого нужны запасные пути для накопления необходимого количества угля. Эффективность такой схемы загрузки невелика - процесс перевалки угля эпизодический.
Краткое изложение сущности изобретения
В основу разработки поставлена задача: создание комплекса перевалочных работ по выгрузке каменного угля из полувагонов железнодорожного состава, его переработке, хранению и загрузке на суда или автотранспорт, обеспечивающего непрерывность процесса перегрузки при максимальной автоматизации всех процессов, сохранность качественных природных характеристик угля при достижении высокой экологической безопасности.
Техническим результатом является значительное улучшение окружающей среды, достижение максимальной производительности, увеличение пропускной способности терминала, удобство и безопасность процесса.
Для достижения указанного технического результата в способе портовой перевалки каменного угля из железнодорожного состава на суда, включающем разгрузку полувагонов вагоноопрокидывателем, переработку и транспортировку угля по территории терминала к причалу, погрузку судовым погрузчиком на суда при непрерывной загрузке угля, согласно изобретению параметры судового погрузчика оптимизированы с учетом всех компонентов технологического процесса, типа и размера судов и погрузо-разгрузочного оборудования с обеспечением гарантированной производительности терминала, внутрипортового перемещения угля посредством технологической линии, включающей последовательно и параллельно размещенные ленточные конвейеры соответствующей производительности с регулировкой скорости движения, манипуляцией потоков угля через главную распределительную башню в разных направлениях одновременно с обеспечением точной конфигурации массового потока через передаточные башни с дистанционным управлением, уголь подвергают дроблению молотковой дробилкой и валковой дробилкой с регулировкой параметров дробления, очистке от ферромагнитных включений ленточными магнитными сепараторами, а все процессы пересыпки, хранения и транспортировки угля осуществляют в закрытых объемах.
В зимнее время вагоны с углем обогревают инфракрасными газовыми горелками в тепляках в процессе передвижения железнодорожного состава на вагоноопрокидыватель.
При этом последовательность действий, производительность и скорость основных семи ленточных конвейеров, которые сходятся на разном уровне в основной распределительной башне, задают набором технологических программ в системе дистанционного управления.
Рециркуляцию слежавшегося на складе угля производят через основную распределительную башню, а на ленточных конвейерах и на причальной башне производят отбор проб посредством пробоотборных станций, работающих в автоматическом режиме.
Возврат угольной пыли в массив уносимого угля производят посредством систем пылеподавления, которыми оснащены все точки пересыпа на протяжении технологической конвейерной линии.
На одной из передаточных башен, оборудованной средствами погрузки, производят выгрузку угля на автотранспорт.
Защиту узлов технологической линии осуществляют за счет размещения всех частей конструкций, спроектированных так, чтобы избежать вторжения воды при непогоде или проведении очистки, и за счет установки надежной дренажной системы в местах заливания водой.
Погрузку угля на суда осуществляют судовыми погрузчиками, обрабатывающими суда с обеих сторон пирса, оборудованного лазерной системой позиционирования судов во время их швартования.
Совокупность технологических операций и их элементов, количественного состава технологической линии, выбор параметров перегрузочной техники и технологической оснастки, определение состава и последовательности операций отличают предлагаемый способ перевалки угля от известных. Оригинальность способа заключается в достижении экологической безопасности перевалки угля для окружающей среды при сохранении качественного состава угля.
Дробление угля с возможностью получения необходимого гранулометрического состава, очистка от ферромагнитных включений, условия хранения угля на складе, осуществление всех процессов пересыпа и транспортировки в закрытых объемах способствуют сохранению качественных природных характеристик угля за счет исключения воздействия на него внешней среды. Оснащение всех точек пересыпа технологической линии системами пылеподавления с возвратом угольной пыли в массив уносимого в закрытых объемах угля позволяет избежать загрязнения территории водного и воздушного бассейнов.
Оборудование ленточных конвейеров и причальной башни пробоотборными станциями, работающими в автоматическом режиме, позволяет своевременно информировать заказчика о качестве груза.
Использование размораживания инфракрасными газовыми горелками обеспечивает сохранность подвижного состава, непрерывность процесса выгрузки в любое время года без снижения производительности.
Дистанционное управление потоками угля с возможностью изменения производительности ленточных конвейеров в зависимости от параметров судна позволяет обеспечить равномерность загрузки судна, минимальные трудозатраты и время на осуществление бесперебойных погрузо-разгрузочных работ.
Применение судопогрузочных машин, способных обрабатывать суда с обеих сторон пирса, повышает производительность погрузки судов. Лазерная система позиционирования судов во время их швартовки обеспечивает безопасность судоходства и гидротехнических сооружений.
За счет использования автоматической системы управления технологическим процессом и минимального количества технологического персонала значительно снижен человеческий фактор.
Подробное описание предпочтительного варианта осуществления изобретения
Реализация способа поясняется технологической схемой (см. чертеж), которая определяет состав и последовательность операций технологического процесса перегрузочных работ, а также типы машин и технологической оснастки. Предложенная технология перегрузочных работ регламентирует работу каждой технологической линии в отдельности. Операции и элементы перегрузочного процесса разделяют на: основные, технологические, непосредственно связанные с перемещением груза, и вспомогательные, сопутствующие технологическому процессу действия, необходимые по условиям производства работ.
Каменный уголь поступает на территорию терминала в полувагонах железнодорожным составом 1 по двум веткам. В зимнее время уголь примерзает к стенкам вагона. Для размораживания его на пути следования по территории терминала железнодорожный состав (длиной до 30 вагонов) проходит тепляк 2, оборудованный инфракрасными газовыми горелками, направленными на стенки вагонов, обеспечивающими так называемый «пленочный обогрев» (уголь отстает от нагретых стенок). Процесс осуществляется в движении в течение до 40 мин в зависимости от температуры окружающей среды. Цикл обогрева совпадает с производительностью выгрузки - до 24 вагонов в час.
Полувагоны с углем разгружают вагоноопрокидывателями (ST) 3 производительностью 24 вагона/час, обеспечивающими непрерывность процесса выгрузки в любое время года. Здесь же предусмотрены: подъемный кран, два опрокидывателя, вагонные весы, вагонные вибраторы (для очистки вагонов), две дробильно-молотковые машины над бункерными решетками, два позиционера (ТР) для позиционирования вагонов, гидромолот с дистанционным управлением, гидравлические колесные замки, стопорящие поезд в любом положении.
За исключением производимого с участием оператора расцепления, процесс выгрузки полностью автоматический. Для последующих операций поезд находится под управлением позиционера, который подтягивает загруженный вагон в люльку опрокидывателя, одновременно отпуская из опрокидывателя опорожненный вагон, и с ним позиционер останавливается в конечном положении загруженного вагона в опрокидывателе, где он и фиксируется. После отцепления от загруженного вагона позиционер продолжает движение с порожним вагоном и присоединяет его к порожнему поезду, продвигая последний на длину одного вагона. Опорожненные вагоны блокируются с помощью колесных замков, позиционер отсоединяется и возвращается к загруженному поезду. Опрокидыватель поворачивает вагон на 170° для разгрузки, активирует вагонный вибратор для зачистки вагона и после этого ставит его в первоначальное положение. Цикл повторяется.
Производительность вагоноопрокидывателя - до 24 вагонов/час. Пропускная способность - 1700 т/ч. Уголь выгружается в бункер на стальные решетки и подвергается воздействию дробильно-молотковой машиной, разбивающей глыбы слежавшегося угля на куски размером фракций до 300 мм. Далее из бункера при помощи вибропитателей (VF) 4 уголь попадает на ленточный конвейер (ВС) и направляется в дробильный комплекс (СР) 5, снабженный срезной валковой дробилкой (SRC) и магнитными сепараторами (MS), извлекающими ферромагнитные включения.
Валковая дробилка (2 шт.) со сменными дробящими сегментами обеспечивает получение угля необходимого гранулометрического состава. Выход фракций из дробилки - не более 50 мм. Производительность дробилки - 1800 т/ч. Кроме того, обеспечена возможность обойти в обход (байпас) без дробления через систему лотков и управляемых шиберов (заслонок).
Конвейерная система, связывающая участки разгрузки вагонов, склада и погрузки судов, имеет всего 12 ленточных конвейеров (ВС) 6 общей длиной 2,5 км, четыре передаточные башни (ТТ) 7 с облицованными загрузочными желобами и системой двойных лотков (DG) в пыленепроницаемых кожухах. Облицованные желоба достаточной длины служат для точной конфигурации массового потока в технологической линии конвейеров.
Все точки пересыпа на протяжении технологической конвейерной линии оснащены системами пылеподавления (DE) с возвратом угольной пыли в массив уносимого угля. Причем все процессы пересыпки, хранения и транспортировки осуществляют в закрытых объемах. Для предотвращения попадания пыли, то есть мельчайших частиц продукта, рассеивающихся из основного потока в окружающую среду, DE предусмотрены в перегрузочных пунктах: комплекса вагоноопрокидывателей, с конвейеров в дробильно-сортировочный комплекс, с конвейера на конвейер, с конвейера в загрузочный желоб, кроме того, имеется установка водяного пылеподавления (SSW) в летнее время.
Складское помещение состоит из трех секций длиной 91,5 м, оборудовано портальными реклаймерами 8, электрически сблокированными со всеми разгрузочными ленточными конвейерами. Система автоматического управления обеспечивает оптимальные условия работы реклаймеров.
Определены основные факторы, влияющие на процесс перевалки угля с сохранением его качественных природных характеристик. Правильное складирование и хранение твердого топлива, борьба с количественными и качественными потерями являются главными задачами угольных складов. Созданы условия сохранения характеристик угля: естественной влажности и гранулометрического состава. Ведется постоянный контроль над температурой. При превышении температуры залежавшийся на складе уголь пересыпают через главную распределительную башню ТТ-1.
Выбранное количество последовательно и параллельно размещенных ленточных конвейеров с пропускной способностью 1800 и 3000 т/ч обеспечивает одновременное внутрипортовое перемещение угля из ДК через главную распределительную башню (ТТ-1) в разных направлениях: ТТ-1 - склад, склад - ТТ-1 - ТТ-2, ТТ-3 и ТТ-4 - на судно, из ВОП через ДК или в обход его - на ТТ-1 и далее на судно, склад - ТТ-1 - склад (рециркуляция). Предусмотрена также выгрузка угля из башни ТТ-2 на автотранспорт.
На ленточных конвейерах и в причальной башне ТТ-4 производят отбор проб посредством пробоотборных станций, работающих в автоматическом режиме. Все ленточные конвейеры, работающие в автоматическом режиме с возможностью регулирования скорости движения, снабжены конвейерными весами, имеют легкосъемные укрытия со смотровыми люками.
Судовой погрузчик (SL) 9 с поворотной стрелой для регулирования места загрузки обеспечивает погрузку судов 10 по обе стороны причала, оборудованного лазерной системой позиционирования судов во время их швартования. Материал от причального конвейера через ленточно-петлевой перегружатель подают в верхнюю часть судового погрузчика. Разгрузочная тележка пирсового конвейера загружает конвейер-питатель, с помощью которого направляют материал к центру вращения судового погрузчика. Для разгрузки материала из перемещающегося судового погрузчика в трюм балкера используют телескопическую загрузочную течку.
Дистанционное автоматическое управление обеспечивает взаимодействие механизмов поворота стрелы СП и выдвижения сбрасывающей трубы, гарантирует загрузку судна последовательно слоями вдоль его продольной оси. Равномерность увеличения осадки судна и своевременность перемещения его вдоль причала контролируются автоматически.
Судовой погрузчик спроектирован на расчетную производительность погрузки 3000 тонн угля в час с возможностью обслуживания судов в диапазоне 12000-120000 дедвейт.
Все части конструкций спроектированы и размещены так, чтобы избежать вторжения воды при непогоде или проведении чистки, а в местах заливания водой предусмотрена надежная дренажная система. Блокировочные и предохранительные устройства служат для избегания затора материала.
Предусмотрена также пожарная сигнализация с выходом на диспетчерский пульт. Электрооборудование частично выполнено во взрывозащитном исполнении (в зависимости от зон взрывоопасности). Все здания оборудованы системой пневмопроводов для уборки пыли с применением промышленных пылесосов.
Разработанная конструктивная схема размещения перерабатывающего оборудования, автоматизация всех операций позволяют значительно сократить время перегрузки, избежать потери угля и, как следствие, загрязнения территории водного и воздушного бассейнов.
Современная система управления производственным процессом обеспечивает оперативный обмен информацией между грузоотправителем, железной дорогой, портом, морской администрацией, контролирующими органами, судовладельцем и грузополучателем.
Направленная специализация предлагаемого перегрузочного комплекса повышает эффективность работ: производительность труда и интенсивность обработки транспортных средств. Разработанный комплекс оборудования, совокупность всех технологических операций позволяют достичь технического результата, вытекающего из задачи - создание комплекса перевалочных работ по выгрузке каменного угля из полувагонов железнодорожного состава и загрузке его на суда, обеспечивающего непрерывность работы при максимальной автоматизации всех процессов, сохранность качественных природных характеристик угля при достижении высокой экологической безопасности.
В процессе проектирования технологии, сопоставления вариантов существующих портовых перегрузочных комплексов с учетом специализации перегрузки одного груза - каменного угля, принят оптимальный вариант, техническим показателем которого является обеспечение безопасного для экологии производства, достижение максимальной производительности при сохранении исходных природных характеристик материала.