Технология грузопереработки насыпных и навалочных грузов

Современные ТГК насыпных и навалочных грузов представляют собой слож­ные технические объекты, оснащенные высокопроизводительными ПТМ, специ­альными строительными сооружениями и устройствами, средствами вычисли­тельной и организационной техники. Такие навалочные грузы, как твердое топ­ливо (уголь, торф), инертные строи­тельные материалы (песок, щебень, гравий), а также шихтовые материалы в том или ином количестве посту­пают на предпри­ятия всех отраслей экономики.

На ТЭЦ основным из поступающих грузов является твердое топливо, его гру­зопоток достигает 1 млн. т/год и более. На заводах строительной индустрии ос­новную массу грузов составляют посту­пающие с внешнего транспорта минераль­ные строительные материалы, грузопо­ток которых из­меряется сотнями тыс. т/год. На предприятиях черной ме­таллургии грузопотоки руды, угля, известняка и дру­гих на­валочных грузов от­крытого хранения измеряются несколькими млн. т/год. Мощные за­воды химической промыш­ленности также получают немало навалоч­ных грузов открытого хранения (колчедан и другое сырье).

В зависимости от места дислокации ТГК в производственно-транспортной системе они могут выступать в качестве складов готовой продукции (в добываю­щей промышленности), перевалочных складов (на железнодорожных станциях, в морских и речных портах), складов сырья и топлива (на металлургических, хими­ческих, энергетических, машиностроительных предприятиях).

Технологический процесс переработки навалочных и насыпных грузов на ТГК включает в себя технологию раз­грузки транспортных средств (приема грузов), технологию складирования и технологию отправления (отгрузки) грузов на про­изводство или на внешний транспорт. Для реализации этих технологических про­цессов организуются погрузочно-разгрузочные фронты, зоны временного и дли­тельного хранения грузов.

Каждый участок склада имеет свою технологию переработки грузов, размеры и техническое оснащение в соответствии с его функциональным назначением, ро­дом грузов, размерами грузопотоков и другими факто­рами.

Зона временного хранения имеет неболь­шую вместимость и предназначена для приема и временного хранения при­бывшей партии грузов (например, груза из од­ной подачи вагонов). Отсюда после уборки транспортных средств, доставивших груз на склад, груз пе­регружается в зону длительного хранения внутрискладскими средствами ме­ханизации. Этот участок может представлять собой бункер, тран­шею, закром, первичный отвал груза у эстакады и т.п. Участок временного хра­нения на складах предусматривается не всегда.

Внутрискладские перемещения грузов могут осуществляться грейферными кра­нами, пневмотранспортом, элеваторами, ленточными конвейерами и другими ма­шинами и устройствами. Зона длительного хранения обычно представляет со­бой штабель разных формы и объема, зависящих как от вместимости склада, применяемых средств механизации, так и от специфических ограничений, нала­гаемых требованиями пожарной безопасности и условиями сохранности каче­ства грузов.

С целью снижения затрат на перегрузку грузов на складах предусматривается возможность прямой перегрузки грузов с участка разгрузки на участок погрузки.

Прибытие и отправление грузов может осуществляться любым видом магист­рального и промышленного транспорта. Более 90% перевозок навалочных и на­сыпных грузов открытого хранения перевозится железнодорожным транспортом.

Технологический процесс разгрузки полувагонов предусматри­вает выгрузку навалочных грузов самотеком через люки, опрокидыванием кузова либо путем вычерпывания груза из по­лувагонов без открывания люков. Вычерпывание груза из полувагона грейфером не допускается, поскольку при этом не обеспечивается сохранность кузова.

Технология перегрузки в складские штабели предусматривает зачерпывание груза из отвалов для подачи в штабель, самотечный выпуск груза из бункера на непрерывный (конвейерный) транспорт, а при разгрузке путем вычерпывания — использование средств разгрузки также и для подачи вычерпывае­мого груза на складское хранение в штабелях.

Технология отправления грузов из штабелей непосредственно на производство или отгрузка на средства внутризаводского или внешнего транс­порта определя­ется требова­ниями производства, характеристикой пунктов назначения груза и условиями его перемещения при вы­даче из открытых штабелей.

Технология отправления груза со склада решается в комплексе с технологией приема и складирования, используемой в отдельных случаях также и на опера­циях выдачи груза со склада.

Варианты транспортно-грузовых комплексов для насыпных и навалочных грузов открытого хранения

Варианты построения технологических схем ТГК весьма многообразны. При их компоновке следует различать три основных решения технологического про­цесса переработки навалочных грузов открытого хранения — разгрузка (прием) груза из полувагона, стоящего на эстакаде или повышенном пути, разгрузка мето­дом вычерпывания груза, разгрузка полувагона через открытые люки в приемный бункер и разгрузка полувагонов методом опрокидывания. Не упомянутые в этих трех решениях вагоны-самосвалы (думпкары) могут разгружаться как на повы­шенном пути, так и в бункеры.

На рис. 13.5 приводятся примеры типовых схем комплексной механизации скла­дов, построенных для технологического про­цесса переработки грузов откры­того хранения (приема, штабелирования и отправления грузов).

Схема 1 с использованием грейферного крана на гусеничном ходу (вылет стрелы 12—14 м) применяется при небольшой емкости склада. Для механизации вспомогательных операций предусма­тривается специальный самоходный портал, оснащенный рабочими мостками для подхода рабочих к люкам полувагонов, лю­козакрывателям и подвесным электровибраторам для очистки полу­вагонов от ос­татков груза.

На схеме 2 представлено применение высокой эстакады, бульдозеров и ковшо­вого экскаватора (возможно также использование грейферного крана или погруз­чика). На складах неслеживающихся и несмерзающихся грузов под разгрузочной эстакадой в этой схеме размещается ленточный конвейер для направления груза на производство. Бульдозерный способ перемещения груза можно использовать при необходи­мости образования емких штабелей в дополнение к основным шта­белям, обслу­живаемым грейферными кранами.

Типовые схемы механизации 3 и 4 показывают использование элеваторного разгрузчика С-492 с хребтовым штабелем, поперечное сечение которого может быть увеличено за счет сброса груза со штабеля плужковым сбрасывателем или от­вальным ленточным конвейером, а на автотранспорт — различными погрузчи­ками. В случае необходимости устройства склада большей емкости в дополнение к основному штабелю может быть создан (с помощью бульдозеров или скрепер­ной установки) штабель требуемой емкости.

1.	2.
3.	4.
5.	6.
7.	8.

9.	10.
11.	12.
13.	14.
15.	16.

13.5. Варианты ТГК для насыпных и навалочных грузов открытого хранения

Склады большей емкости могут быть оборудованы по схеме 5 портальным краном, под порталом которого размещается траншейно-эстакадное приемное устройство. Специальный портал с приспособлениями для механизации вспомо­гательных операций с полувагонами может перемещаться по подкрановым путям портального крана.

Мощный мостовой перегружатель (схема 6), имея под своей консолью высо­кую разгрузочную эстакаду, обслуживает штабели большой емкости, размещае­мые в пролете перегружателя, а не­редко и под другой его консолью. Высокая стоимость перегружателя, несмотря на его высокую производительность, в от­дельных слу­чаях заставляет заменять его мощными бульдозерами.

Схемы 7 и 8 подходят для ситуаций, когда степень смерзания. примерзания или слеживания незначительна. Выгруженные в приемную траншею или на пло­щадку грузы отправляются автотранспортом. Безопасность рабочих и механиза­ция вспомогательных операций здесь обеспечена. Для зачистки вагонов преду­смотрены накладные вибраторы. Для отгрузки на магистральный транспорт про­дукции добывающей промышленности может оказаться рациональной схема 9. Прибывшие на склад конвейерным транспортом грузы ( например, уголь после обогащения) отгружаются железнодорожным транспортом с помощью грейфер­ного мостового крана.

Схемы 10 и 11 применяются в одинаковых климатических условиях и грузопо­токах. Общим для них является оснащение разгрузочного фронта бурорыхли­тельной установкой. Хранение и внутрискладская переработка осуществляются по-разному.

Представленные схемы 11, 12, 13 и 14 механизации складов с применением бункерных приемных устройств предусматривают одинаковый по конструкции железобетонный бункер с пластинчатым питателем для подачи груза на наклон­ный ленточный конвейер. Для разгрузки железнодорожных платформ служит скребковая установка Т-182А, а для механизации вспомогательных операций пре­дусматривается установка над бункером бурорыхлительной машины БРМ-80 или ее более производительных аналогов, электрических люкозакрывателей и наклад­ного электровибратора для очистки полувагонов от ос­татков груза. Для передви­жения полувагонов (платформ) применяется маневро­вая электролебедка.

Для обеспечения процесса переработки грузов при условии разгрузки по­лува­гонов через люки в приемный бункер при небольшой емкости склада (при­мерно до 5000 м³) конвейерная подача груза может осуществляться из приемного бун­кера в так называемый кольцевой штабель. Схема 13 представляет склад с коль­цевым штабелем, образуемым с помощью поворотного ленточного конвейера - штабелера длиной 30—50 м при угле пово­рота его до 170° в зависимости от тре­буемой емкости штабеля. Для отгрузки из штабеля на авто­транспорт предусмат­ривается грейферный кран на гусеничном ходу или экскаватор с ковшом емко­стью до 1,5 м³. Конвейерная подача груза на производство возможна ленточным конвейером, помещенным в подштабельном тоннеле.

При необходимости увеличения емкости штабеля возможно увеличение сече­ния кольцевого штабеля за счет перевалки груза грейферным краном, например при высоте штабеля 8 м ширина его может быть увеличена с 16 до 36 м (при ус­ловии, что вылет стрелы крана не менее 10 м).

При большей емкости склада представляется целесообразным производить ук­ладку груза в хребтовые штабели достаточной вы­соты и значительной длины с помощью надштабельных ленточных конвейеров со сбрасывающими устройст­вами. Схема 12 предусматривает укладку груза в хребтовый штабель высотой 8…10 м с помощью двухбарабанной сбрасывающей тележки, перемещающейся по рельсовым путям вдоль ленточного конвейера, принимающего груз с наклон­ного конвейера.

Отгрузка из штабеля на автотранспорт, как и в схеме 13, осуществляется грей­ферным краном, а отгрузка на производство — подштабельным ленточным кон­вейером, размещенным в тоннеле по оси хребтового штабеля на всем его протя­жении. Для образования штабелей большей емкости применяются раз­гребающие средства в виде бульдозеров или канатных скрепер­ных установок.

Вместимость склада по схеме 12 может быть существенно увеличена за счет применения бульдозеров. При выбросе груза наклонным ленточным конвейером в первичный штабель в виде конуса предусматривается радиальное перемещение груза бульдозером или скреперной установкой в штабель секторного типа. В этом случае обратная доставка груза из штабеля на производство осуществляется также радиальными хо­дами бульдозера (скрепера) к первичному коническому штабелю, под которым имеется приемное (через бункер) устройство ленточ­ного конвейера, подающего груз на производ­ство.

В условиях большого и устойчивого грузопотока (около 1 млн. т и более) при­меняются схемы комплексной механизации, базирующиеся на технологии по схеме 15 и 16 — разгрузка полувагонов путем их опрокидывания. В схеме 15 по­лувагоны разгружаются роторным вагоноопрокидывателем в бункерное приемное устройство, откуда системой ленточных конвейеров груз подается в первичные отвалы под кон­солью мостового перегружателя. Подача на производство осуще­ствляется ленточным конвейером, находящимся в тоннеле под первичными отва­лами груза.

Мостовой перегружатель большого пролета обеспечивает перегрузку из пер­вичных отвалов в штабеля большой емкости, а также по мере надобности обрат­ную пере­грузку из штабелей в зону первичных отвалов для направления груза на производство. Перегрузка на автотранспорт также может производиться мосто­вым перегружателем. Высокая стоимость мостовых перегружателей оправдывает в ряде случаев применение вместо них бульдозеров и скреперных установок.

В схеме 16 груз с наклонного конвейера поступает на магистральный конвейер эстакадно-хребтового склада, с которого сбрасывается в штабель с помощью плужковых сбрасывателей или двухбарабанных тележек.

Боковые вагоноопрокидыватели обеспечивают пере­грузку из полувагонов в приемный бункер с загру­зочным отверстием на высоте около 4 м над уровнем площадки склада, что исключает необходимость сооружения дорогостоящих под­земных приемных бункеров, требующихся для старых по кон­струкции роторных вагоноопрокидывателей. Применение передвижного башенного вагоноопрокиды­вателя предусматривает выброс груза из полувагонов в приемную траншею под консолью мостового перегружателя, откуда перегрузка осуществляется в емкие штабеля. Подача груза на производство обычно осуще­ствляется мостовым пере­гружателем непосредственно в приемные бункера под консолью перегружателя или через подвесной (к мосту перегружателя) бункер на линию ленточных кон­вейеров, направ­ляющих груз на производство.

Проведенный обзор схем позволяет дать им ориентировочную сравнительную оценку по их достоинствам и недостаткам с эксплуатационной точки зрения.

Схемы с применением траншейно-эстакадных приемных устройств обеспечи­вают на развернутом фронте приема высокую производительность разгрузки тем большую, чем больше рабочих участвует в обработке саморазгружающихся по­лувагонов или чем большее число специальных передвижных машин (напри­мер, специальных порталов) применяется для механизации всех операций разгрузки.

В первичных отвалах по обе стороны эстакады при достаточ­ной ее высоте можно организовать складирование груза без из­лишней его перевалки в штабеля. Однако не только высокая эстакада, но и повышенный на 2…3 м разгрузочный путь требует специального железнодорожного подхода на насыпи, что нередко связано с осложнениями в размещении склада на территории предприятия.

Недостатком применения траншейно-эстакадных приемных устройств явля­ется необходимость при поступлении нескольких сортов груза выделять для каж­дого сорта постоянные участки для выгрузки или штабелирования, что приводит к значительному удлинению разгрузочного пути. Другим недостатком рассматри­ваемых схем являются затруднения с разгрузкой платформ, для чего обычно представляется необходимым применять специальные и сложные разгрузочные машины.

Схемы с бункерными приемными устройствами лишены указанных выше не­достатков. Короткий (обычно на один - два полувагона) фронт разгрузки, свойст­венный этим схемам, удобно оснащается стационарными средствами механиза­ции всего комплекса работ, связанного с разгрузкой полувагонов и платформ с навалоч­ными грузами. Подземное размещение приемного бункера позволяет ук­ладывать разгрузочный путь на уровне рабочей площадки без устройства специ­альных наклонных въездов на бункер.

Производительность разгрузки полувагонов и платформ с по­мощью стацио­нарных средств механизации на ко­ротком фронте равна приблизи­тельно произ­водительности трех бригад (по 4 человека) на трех специальных портальных ус­танов­ках, используемых для разгрузки на повышенных путях (эстакадах).

К недостаткам рассматриваемых схем относится потребность в специальных маневровых устройствах для размещения раз­гружаемого состава над приемным бункером, а также возможные в отдельных случаях трудности при сооружении подземных бун­керных устройств, связанные с изоляцией от грунтовых вод.

Конвейерный способ складирования и отправления грузов со склада на произ­водство, характерный для этих схем, представляет значительные эксплуатацион­ные выгоды как по про­изводительности, так и по возможностям авто­матизации этих операций.

Достоинством схемы с использованием элеваторных разгрузчиков С-492 яв­ляется высокая производительность выгрузки (до 400 т/ч), а также возможность образования штабелей большой емкости при поступлении навалочных грузов как в полувагонах, так и на платформах. Однако, элева­торный разгрузчик С-492 не­пригоден для выгрузки слеживающихся и крупнокусковых грузов и применяется обычно лишь для мелко- и среднекусковых нава­лочных грузов.

К недостаткам схем с применением элеваторных разгрузчиков следует отне­сти значительное количество остатков груза в от­крытом подвижном составе после разгрузки, что требует использования специ­альных очистных машин для удале­ния остатков груза из полувагонов.

Схемы с применением вагоноопрокидывателей имеют весьма высокую произ­водительность разгрузки. Эти схемы имеют также и другие достоинства, свойст­венные схемам с бункерным приемным устройством в случае при­менения ротор­ных или боковых вагоноопрокидывателей. Однако высокая стоимость вагоноо­прокидывателей и связан­ных с ними уст­ройств позволяет применять указанные схемы лишь в условиях весьма большого и устойчивого грузопотока.

Сравнивая все рассмотренные схемы по условиям отгрузки из штабелей и по обеспечению емкости штабелей различной конфигурации, можно отметить, что формирование штабелей той или иной емкости и способ отгрузки из них обу­словливаются в основном характеристиками грузов.

Применение, например, бульдозеров и скреперов воз­можно только для грузов, не боящихся измельче­ния, и противопоказано для таких грузов как кокс, щебень определенных фракций и т. п. Самотечная выгрузка из штабелей на подштабель­ный ленточный конвейер через выпускные воронки (бункера) в тоннеле легко осуществляется при операциях с легко­сыпучими неслеживающимися и несмер­зающимися грузами. Для обеспечения аналогичной подачи слеживающихся гру­зов приме­няются специальные устройства в виде скребковых кратцеров и др. В условиях смерзания груза в штабеле применяются средства разогрева груза в зоне его выпуска из штабеля на подштабельный конвейер, например, паровые реги­стры и т. д.