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杜安環(huán)保
生態(tài)環(huán)保產(chǎn)業(yè)作為支撐生態(tài)文明建設(shè)和高質(zhì)量發(fā)展的關(guān)鍵力量，正面臨著轉(zhuǎn)型升級的迫切需求。環(huán)保新質(zhì)生產(chǎn)力，正成為推動產(chǎn)業(yè)向前發(fā)展的核心力量。本欄目將聚焦生態(tài)環(huán)保產(chǎn)業(yè)的新技術(shù)、新裝備、新材料、新模式，深入宣傳推廣科技創(chuàng)新成果，及時發(fā)布環(huán)境技術(shù)進(jìn)步獎項，全面介紹行業(yè)內(nèi)的實用技術(shù)裝備和示范工程，引導(dǎo)行業(yè)持續(xù)創(chuàng)新，加快數(shù)字、智慧、科技的融合賦能，為經(jīng)濟(jì)社會全面綠色轉(zhuǎn)型貢獻(xiàn)力量。
生態(tài)環(huán)境保護(hù)實用技術(shù)
2023-J-21
申報單位
福建龍凈環(huán)保股份有限公司
福建龍凈環(huán)保智能輸送工程有限公司
推薦單位
福建省環(huán)境環(huán)保產(chǎn)業(yè)協(xié)會
一、技術(shù)簡介
適用范圍
本技術(shù)可應(yīng)用于礦山、建材、港口、糧食、電力、煤炭等行業(yè)，適用于各種領(lǐng)域中復(fù)雜轉(zhuǎn)彎地形以及超長距離的管帶機(jī)散狀物料連續(xù)輸送，可降低配套投資，減少能源浪費。
運用本技術(shù)進(jìn)行長距離物料輸送，物料被包裹在圓管狀的膠帶里，能最大程度地消除物料灑落現(xiàn)象，還具有減少環(huán)境污染、降低碳排放的顯著優(yōu)勢，屬于創(chuàng)新改造技術(shù)。
技術(shù)原理
管帶輸送是在通用帶式輸送的基礎(chǔ)上逐漸發(fā)展而來的優(yōu)勢技術(shù)，以輸送帶為牽引和承載件，通過電機(jī)輸出動能，利用機(jī)械摩擦傳動帶動輸送帶運行，從而實現(xiàn)物料的連續(xù)輸送。
本技術(shù)順應(yīng)時代發(fā)展趨勢，我司成立了專門針對工程運用的計算機(jī)仿真研究機(jī)構(gòu)，采用FEM/CFD/DEM/DPM等技術(shù)解決工程技術(shù)問題。FEM有限元法的基本原理是將分析的連續(xù)體看成有限個單元的組合體，建立節(jié)點位移和節(jié)點力之間的關(guān)系方程，進(jìn)而求得節(jié)點的應(yīng)變與應(yīng)力，從而精確獲得滾筒、驅(qū)動座等構(gòu)件受力狀態(tài)及膠帶運行情況；利用DPM離散粒子法和CFD計算流體動力學(xué)技術(shù)，模擬粉塵與氣流的作用，減少頭尾轉(zhuǎn)運端的粉塵無組織排放；DEM離散元法通過模擬塊狀輸送物料的運動，可提高管帶機(jī)運行穩(wěn)定性，避免撒料。
基于以上技術(shù)原理及研究手段，研發(fā)出適用于各種復(fù)雜地形散料輸送的新型環(huán)保輸送技術(shù)，相比普通帶式輸送降低了配套投資，相比傳統(tǒng)汽運減少了能源消耗，符合節(jié)能環(huán)保理念。
該技術(shù)具體工藝流程是：第一步物料處于A點；第二步物料經(jīng)過落料管的轉(zhuǎn)載，變化空間位置和速度矢量后，更接近管帶機(jī)尾部展開段；第三步物料落至管帶機(jī)尾部展開段，通過碰撞摩擦等方式，最終達(dá)到和膠帶運行速度一致，尾部展開段完成接料；第四步，管帶機(jī)的驅(qū)動裝置驅(qū)動膠帶運行；第五步膠帶卷曲成管狀封閉空間，攜帶著物料密閉運行，輸送線路可靈活轉(zhuǎn)彎；第六步，物料到達(dá)管帶機(jī)頭部展開段，開始脫離管帶機(jī)進(jìn)行卸料。第七步，物料卸料后到達(dá)指定目的地B點。整個工藝路線結(jié)束。
應(yīng)用效果
本技術(shù)應(yīng)用成果完全達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)《GB50431-2020 帶式輸送機(jī)工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》《GB10595 帶式輸送機(jī)》《JB/T10380 圓管帶式輸送機(jī)》《GB14784 帶式輸送機(jī)安全規(guī)范》中的有關(guān)規(guī)定，環(huán)保特性突出，輸送性能優(yōu)異。
(1)全封閉運輸使輸送線路沿線不再出現(xiàn)物料散落的情況，不污染沿途環(huán)境，即使在惡劣的雨雪天氣，依然可保證物料的密閉環(huán)保轉(zhuǎn)運。同時，轉(zhuǎn)運內(nèi)粉塵排放被有效控制，廠區(qū)內(nèi)的輸煤系統(tǒng)職業(yè)衛(wèi)生條件得到大幅改善，企業(yè)員工工作環(huán)境提升顯著。
(2)管帶機(jī)線路靈活布置，可避開農(nóng)田、自然保護(hù)區(qū)等，減少基礎(chǔ)建設(shè)對環(huán)境的破壞。一條長距離管帶輸送機(jī)替代多條短距離輸送機(jī)搭接，避免了建設(shè)多個中途轉(zhuǎn)運站的資源浪費，也有效降低了設(shè)備發(fā)生故障的概率。長距離復(fù)雜管帶機(jī)具備了替代汽車短途運輸?shù)臈l件，幫助企業(yè)避免汽車運輸?shù)陌踩L(fēng)險和大量廢氣排放的危害?？晒?jié)省大量的建造成本。
(3)先進(jìn)的控制手段，使長距離管帶機(jī)多臺驅(qū)動裝置協(xié)同運行成為可能，保證了本技術(shù)運輸能力滿足各類生產(chǎn)要求。同時，降低了輸送機(jī)連續(xù)運行的無功能耗，減少了管帶機(jī)啟動時對電網(wǎng)的沖擊，在散料連續(xù)輸送時節(jié)約了電費開支，減少碳排放，助力雙碳政策執(zhí)行。
(4)由于可靠性大幅提高，長距離復(fù)雜管帶機(jī)成為企業(yè)生產(chǎn)活動物料供應(yīng)的“生命線”，借助于先進(jìn)設(shè)計手段和多樣控制方案，管帶機(jī)可實現(xiàn)連續(xù)滿負(fù)荷運轉(zhuǎn)，在出現(xiàn)故障后亦能快速排除，提高了生產(chǎn)連續(xù)性，降低維護(hù)成本，提高使用壽命。
研發(fā)背景
國家各項環(huán)境監(jiān)測和治理政策的相繼出臺和實施，“雙碳”目標(biāo)下以管帶輸送為代表的新型環(huán)保散料輸送方式前景可觀。隨著國家建設(shè)腳步不斷地加快，各行業(yè)能源輸送工程量也不斷增大，管帶輸送機(jī)開始向長距離輸送、高效率、高穩(wěn)定性方向不斷發(fā)展。
長距離大運量的管帶輸送機(jī)項目不僅在環(huán)保、節(jié)能等促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展方面產(chǎn)生良好的社會效益，還在配套的水工、土建等實施上相比普通皮帶機(jī)大大降低了投資，減少能源浪費。
研究發(fā)現(xiàn)，發(fā)達(dá)國家的長距離帶式輸送機(jī)技術(shù)發(fā)展較為成熟，而國內(nèi)企業(yè)并沒有完全掌握核心技術(shù)，同時具備“長距離”“復(fù)雜”“環(huán)保”技術(shù)特征的工程項目寥寥無幾，原因在于管帶機(jī)輸送路線距離加長以及復(fù)雜路線通常會導(dǎo)致原先剛性結(jié)構(gòu)及運動特性的改變，運行功率選型不精確導(dǎo)致能耗增加，相關(guān)的核心技術(shù)制約了長距離復(fù)雜管帶機(jī)的發(fā)展。
因此，研究長距離、復(fù)雜、環(huán)保管帶機(jī)相關(guān)技術(shù)，是迎合國家雙碳政策的必然需求，掌握其設(shè)計能力將成為管帶機(jī)行業(yè)內(nèi)核心競爭力。
技術(shù)特點
本申請單位創(chuàng)新開發(fā)新技術(shù)，充分應(yīng)用于長距離管帶輸送機(jī)中，列舉技術(shù)特點如下：
(1)輸送方式更為環(huán)保。管帶機(jī)成圓部分采用全封閉輸送技術(shù)，沿途無揚塵及撒料污染環(huán)境；所設(shè)轉(zhuǎn)運站內(nèi)采用干霧抑塵、無動力導(dǎo)料槽及曲線落料等融合技術(shù)，減少粉塵無組織排放，符合綠色環(huán)保理念。
(2)整機(jī)布置更為靈活。研發(fā)的平面、空間轉(zhuǎn)彎技術(shù)使物料順利通過立體弧面，實現(xiàn)線路靈活布置，提高工業(yè)經(jīng)濟(jì)效益；具備雙向輸送能力，縮短布置路線，更加經(jīng)濟(jì)高效。
(3)整機(jī)運行更為穩(wěn)定。采用防跑偏、防疊帶、防過載等關(guān)鍵專利技術(shù)，降低膠帶故障率，使設(shè)備運行平穩(wěn)可靠，有效提高生產(chǎn)效能。
(4)控制技術(shù)更為先進(jìn)。采用基于Harrison曲線的啟、?？刂萍夹g(shù)，有效控制輸送機(jī)啟動、制動過程中產(chǎn)生的電流沖擊；所研發(fā)的多驅(qū)動平衡控制及帶速功率匹配控制技術(shù)，降低輸送機(jī)功無功能耗，控制超長距離管帶機(jī)環(huán)保輸送。
二、典型應(yīng)用案例
案例名稱
神華國華印尼爪哇7號2×1050MW燃煤發(fā)電工程配套碼頭及取排水設(shè)施工程管狀帶式輸送機(jī)
案例簡介
神華印尼爪哇7號項目是國家能源集團(tuán)響應(yīng)國家“一帶一路”倡議、對接印尼“全球海洋支點”構(gòu)想、推動中國設(shè)計、中國制造、中國標(biāo)準(zhǔn)和中國管理“走出去”重任的國際化燃煤電站項目。
該項目工程的運行單位為神華國華(印尼)爪哇發(fā)電有限公司；由中交第四航務(wù)工程勘察設(shè)計院有限公司作為總包方；福建龍凈環(huán)保有限公司承接項目作為供應(yīng)商，承擔(dān)設(shè)計、供貨、安裝及調(diào)試工作。
項目于2017年6月正式開工建設(shè)，1號機(jī)組于2019年12月提前高品質(zhì)投產(chǎn)，2號機(jī)組于2020年9月順利完成168小時試運后移交商業(yè)運行。順利投運后，由神華國華(印尼)爪哇發(fā)電有限公司自主運行，龍凈環(huán)保有限公司提供技術(shù)服務(wù)，協(xié)助運行調(diào)試。
達(dá)到的標(biāo)準(zhǔn)或性能要求
本案例完全達(dá)到《GB50431-2020帶式輸送機(jī)工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定：
1、長距離帶式輸送機(jī)的定義為“單機(jī)長度不小于3km”，本案例3.8km；
2、復(fù)雜帶式輸送機(jī)的定義為“同時具有三個及以上變坡段、有水平轉(zhuǎn)彎段、多點驅(qū)動單元或制動單元、長度不小于 1500m 中的三項及以上特征的帶式輸送機(jī)”。本案例有3個坡段及轉(zhuǎn)彎、4點驅(qū)動、長度3.8km；
3、高速帶速輸送機(jī)定義為“帶速不小于5m/s”，本案例5.6m/s；
4、滿足本標(biāo)準(zhǔn)中的相關(guān)性能要求。
本案例亦達(dá)到《GB10595帶式輸送機(jī)》對于性能的要求指標(biāo)：
1、帶速不低于名義帶速的95%，本案例達(dá)100%；
2、滿載運行時輸送量不應(yīng)低于額定輸送量，運行平穩(wěn)，無異常聲響，本案例超過額定運量1000t/h，其余亦滿足要求；
3、安全保護(hù)裝置反應(yīng)靈敏，卸料裝置不出現(xiàn)顫、跳、抖動等。
業(yè)主單位
神華國華印尼爪哇發(fā)電有限公司
投運時間
2019年12月13日
工藝流程
根據(jù)工程項目布置格局，BC1皮帶機(jī)及BC2皮帶機(jī)(非本申報單位供應(yīng))將煤料輸送至碼頭轉(zhuǎn)運站，分別采用BC3管帶機(jī)及BC4管帶機(jī)(管帶機(jī)及其附屬設(shè)備設(shè)施為本申報單位供應(yīng))兩路煤料輸送線路至廠內(nèi)轉(zhuǎn)運站，然后經(jīng)過原BC5皮帶機(jī)及BC6皮帶機(jī)(非本申報單位供應(yīng))完成煤料輸送。具體管帶機(jī)輸送工藝流程同上表技術(shù)詳情中工藝路線。
運行情況
神華國華印尼爪哇7號2×1050MW燃煤發(fā)電工程配套碼頭及取排水設(shè)施工程管狀帶式輸送機(jī)由福建龍凈環(huán)保股份有限公司承擔(dān)BC3、BC4管狀帶式輸送機(jī)的設(shè)計、采購供貨、施工及安裝調(diào)試工作。兩條管狀帶式輸送機(jī)為露天布置，輸送印尼當(dāng)?shù)毓?yīng)的褐煤，線路總長3839m，帶速為5.6m/s，管徑達(dá)600mm。
該項目經(jīng)調(diào)試合格后，設(shè)備空載及負(fù)載運行均可靠穩(wěn)定，輸送帶順利實現(xiàn)自然轉(zhuǎn)彎，控制系統(tǒng)運行及各項保護(hù)工作效果良好。具體為項目1號機(jī)組于2019年12月提前實現(xiàn)高品質(zhì)投產(chǎn)后，連續(xù)安全穩(wěn)定運行超1200天，2號機(jī)組于2020年9月順利完成168h試運，移交商業(yè)運行，目前運行平穩(wěn)。
在輸送過程中，成管中間段沿途不撒料、不起灰，避免輸送物料溢出而污染環(huán)境以及降低碳排放，從而降低清掃和清潔環(huán)境所發(fā)生的費用成本，達(dá)到合同要求的環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。
項目整體投運后，年發(fā)電量約150億千瓦時，將有效改善印尼電力供應(yīng)現(xiàn)狀，大大緩解爪哇地區(qū)用電緊張局面，對當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)增長和社會發(fā)展具有重要拉動作用。龍凈建設(shè)的管帶機(jī)年輸煤量850萬噸，可有效減少海上交通運輸次數(shù)，為大型電力合作項目提供了穩(wěn)定可靠的散料輸送方案。本項目工程的建成為印尼爪哇地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供了新動能，為中印尼兩國友誼發(fā)展貢獻(xiàn)了“龍凈力量”。
技術(shù)應(yīng)用產(chǎn)生的碳減排效果
神華印尼爪哇7號項目利用管帶機(jī)長距離輸送燃煤，為地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供了新動能，符合綠色環(huán)保理念。通過管帶機(jī)實現(xiàn)燃煤封閉運輸，沿途不撒料、不起灰，減少環(huán)境污染。
本項目創(chuàng)新提出高烈度地震區(qū)的抗震墩大跨度引橋結(jié)構(gòu)，降低工程造價，滿足漁船通航和環(huán)保要求，據(jù)統(tǒng)計，管帶機(jī)輸送燃煤每年約850萬噸，長距離管帶輸送可有效減少海上交通運輸次數(shù)，降低主要污染物及碳排放，整體節(jié)能環(huán)保效果顯著。
本項目研發(fā)形成長距離高帶速大運量管帶機(jī)關(guān)鍵技術(shù)，降低了工程造價，降低輸送機(jī)無功能耗，節(jié)能節(jié)水，滿足超長距離、多驅(qū)動的驅(qū)動平衡自動控制和綠色環(huán)保運行。
三、技術(shù)申報單位聯(lián)系信息
單位名稱：福建龍凈環(huán)保股份有限公司、福建龍凈環(huán)保智能輸送工程有限公司
單位地址：福建省龍巖市新羅區(qū)工業(yè)中路19號、龍巖市新羅區(qū)東肖鎮(zhèn)聯(lián)發(fā)路30號
聯(lián)系人：廖鴻凱
原標(biāo)題：環(huán)保新質(zhì)生產(chǎn)力 | 長距離復(fù)雜管帶環(huán)保輸送技術(shù)
