盛华初步设计说明书.docx
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盛华初步设计说明书
内蒙古包头市盛华煤炭销售有限公司
封闭式储煤及装车系统
初步设计说明书
天地科技股份有限公司
二○一○年十月
内蒙古包头市盛华煤炭销售有限公司
封闭式储煤及装车系统
初步设计说明书
工程编号：
C2138
设计规模：
储煤场储量24万t
装车能力10.0Mt/a
总经理：
吴德政
总工程师：
周景林
项目经理：
王希平
天地科技股份有限公司
二○一○年十月
设计人员名单
专业
姓名（签字）
职务
职称
机械
王希平
项目经理
教授级高级工程师
电气
王育良
高级工程师
土建
李传涛
高级工程师
总图
于国庆
主任工程师
高级工程师
暖通
耿健
主任工程师
高级工程师
给排水、环保
马智明
工程师
经济
张于秋
高级工程师
经济
张桂燕
高级工程师
经济
周静
工程师
经济
王麟
工程师
审查人员名单
专业
姓名（签字）
职务
职称
采矿
周景林
总工程师
教授级高级工程师
机制
袁国忠
副总工程师
高级工程师
机械
李翠华
主任工程师
高级工程师
机械
陈学锋
高级工程师
土建
王长存
主任
高级工程师
总图
张学增
高级工程师
电气
张学松
主任
教授级高级工程师
电气
陈银田
主任工程师
高级工程师
给排水
韩学增
高级工程师
暖通
郭洪庆
高级工程师
环保
牛路明
高级工程师
经济
吴建华
主任
高级工程师
附录
1.图纸目录
2.盛华公司煤炭集运站工程第一次设计联络会会议纪要
附件
1.概算书
2.主要机电设备及器材目录
前言
包头市盛华煤炭销售有限公司是包头市重点煤炭销售企业，该公司计划在包头市土默特右旗建设一座年处理原煤10Mt的煤炭集运站,主要担负原煤的储存和发运工作，煤源主要为附近矿井的煤。
一、编制依据
1、《内蒙古包头市盛华煤炭销售有限公司封闭式储煤及装车系统建设项目》投标文件及《中标通知书》；
2、业主提供的《盛华铁路专用线施工图平面图》；
3、《项目范围内的地形测量图》及《地质勘察报告》；
4、盛华公司煤炭集运站工程第一次设计联络会会议纪要；
5、《煤矿安全规程》（2006年版）；
6、《煤炭工业露天设计规范》（GB50197-2005）；
7、《煤炭洗选工程设计规范》GB50359-2005）；
8、内蒙自治区材料市场价格；
9、国家现行的标准、规范及规程。
二、设计范围和内容
本次设计的范围是项目的工艺设计及辅助设施的初步设计。
主要设计内容有：
（1）、煤炭储存、装车工艺和设备的比较、选择，配套水、暖、电、道路、环保、安全等系统的初步设计；
（2）、生产、办公、饮食、住宿等生活福利设施和地磅房等生产辅助设施的初步设计；
（3）、煤炭集运站的总平面布置；
（4）、主要设备及器材目录；
（5）、项目的技术经济。
三、设计指导思想
本次设计的主要指导思想是在充分理解业主标书要求的基础上，详细了解和分析类似工程的现状，着重对储料场工艺设备的选型，技术经济分析、论证和优化，力争在技术上先进，设备可靠的基础上，合理降低工程造价，降低后期运行成本。
四、设计原则
1．集装站发运能力：
10.0Mt/a；
2.装车系统采用快速装车系统，装车能力为5000t/h；
3．储煤场为全封闭储煤场，储煤量大且可分用户存放，最大储量达30万吨；
4．煤为自卸（侧卸）汽车来煤。
多点卸煤。
运煤卡车的载重量为40t；
5．储煤场中储煤和回煤全部采用带式输送机运输；
6．采用以PLC为核心的集中控制系统，实现储运、装车等生产流程及洒水降温系统的自动化监控，确保系统运行高效稳定、安全可靠；
7.在控制投资的情况下，力求采用当今技术水平先进、自动化程度高的设备，以确保系统运行安全可靠。
五、主要设计特点
1.工艺灵活可靠，自动化水平高，生产操作人员少，生产效率高；
2.地面工艺布置紧凑，各功能区划分合理，便于管理；
3.工艺系统简单，投资省；
4.卸煤、储煤场均采用全封闭储煤棚，为绿色环保型，对周围环境影响很小。
六、主要技术经济指标
该项目的主要技术经济指标见表0-1。
表0-1主要技术经济指标
序号
指标名称
单位
指标
备注
一
系统能力
1
受煤系统
t/h
360
1
入储系统
t/h
360
2
装车系统
t/h
5000
3
储煤场总储量
万t
24
二
受煤系统主要设备
1
带式输送机
台
8
2
给煤机
台
32
三
入储系统主要设备
1
带式输送机
台
8
2
破碎机
台
8
四
装车系统主要设备
1
带式输送机
台
18
2
给煤机
台
64
3
加长给煤机
台
32
3
快速装车站
台
1
五
项目占地面积
hm2
12.54
东部生产区
六
电气指标
1
设备总容量
kW
5315.2
2
有功功率
kW
3775.14
3
无功功率
kW
1992.5
2
视在功率
kVA
4268.69
3
吨煤电耗
kWh/t
1.12
七
建设工期
月
9
八
劳动定员
人
80
九
建设投资
万元
19513.98
1
土建工程
万元
10466.6
2
设备购置
万元
6190.27
3
安装工程
万元
1778.73
4
其他费用
万元
499.02
5
预备费
万元
378.69
6
建设期利息
万元
200.76
十
年运营费
万元
1454
扣除折旧及摊销
第一章项目建设条件
第一节概况
一、地理位置及交通
本项目位于内蒙古包头市土默特右旗境内，根据项目的地理位置，行政区域为包头市土默特右旗。
北临萨拉齐镇振华大街，南侧有新兴胜毅专用线、神华包头矿业公司专用线。
交通位置详见图2-1-1。
二、地形、地貌
土默特右旗境北部为连绵起伏的大青山中，宏观地貌上属大青山山前冲洪积平原的中下部，场地地形相对平坦，北高南低.地面标高在1000.34-1002.88米之间，最大高差2.54米（黄海高程系）。
三、工程地质
项目位于华北地台之鄂尔多斯台坳的次级构造、河套断陷北部边缘,第三纪以来受基底断裂控制，以坳陷沉降为主，堆积了巨厚的第四系地层。
勘察结果表明：
在最大控制深度25.0米的范围内，场地土层主要由第四纪全新世冲洪积沉积层（Q4aI+pI）组成，土质成分主要为粉土、粉质粘土、砂土组成，颜色以黄褐色为主，从整体上看，土层水平分布较为均匀。
根据场地土成因类型及岩性特征的不同，将钻探揭露深度范围内的地层自上而下划分为四大层，现将土层岩性特征和埋藏分布特征、相应的物理力学性质指标及原位测试分述如下：
①粉土：
黄褐色,密实，稍湿－湿，含砂粒，该土层上部有厚约0.8米左右植物根系较多，较松散。
底板埋深0.80—4.20m。
其主要物理力学性质如下（平均值）：
天然含水量W（%）21.7；质量密度ρ（g/cm3）1.98；土粒比重Gs2.71；天然孔隙比e0.670；饱和度Sr（%）87.8；液限WL（%）25.9；塑限wp（%）16.8；液性指数IL0.51；塑性指数Ip9.1；压缩系数α0.1-0.2（Mpa-1）0.135；压缩模量Es0.1-0.2（Mpa）14.90。
具中压缩性。
野外标准贯入试验锤击数N=7.0-10.0击，
修正后标准贯入试验平均锤击数
=8.2击。
②粉细砂：
黄褐色，稍湿，中密，主要矿物成份以石英和长石为主，分选性较好，磨圆度中等，夹粉土及粗砾砂薄层。
顶板埋深0.80—3.50米，底板埋深1.80—6.00米，厚度0.50—5.10米。
野外标准贯入试验锤击数N=15.0—20.0击，
修正后标准贯入试验平均锤击数
=16.3击
②1粗砾砂：
黄褐色，稍湿，中密，主要矿物成份以石英和长石为主，分选性较好，磨圆度中等，呈透镜状。
顶板埋深0.90—3.40米，底板埋深1.80—5.70米，厚度0.70—4.80米。
野外标准贯入试验锤击数N=18.0—28.0击，
修正后标准贯入试验平均锤击数
=21.7击
③粉质粘土：
灰褐色,可塑，切面光滑，稍有光泽，干强度中等，韧性中等。
顶板埋深2.40—6.00米，底板埋深4.40—7.60，厚度0.50—3.90米。
其主要物理力学性质如下（平均值）：
天然含水量W（%）25.9；质量密度ρ（g/cm3）2.03；土粒比重Gs2.72；天然孔隙比e0.688；饱和度Sr（%）98.1；液限WL（%）30.1；塑限wp（%）18.4；液性指数IL0.59；塑性指数Ip11.7；压缩系数α0.1-0.2（Mpa-1）0.247；压缩模量Es0.1-0.2（Mpa）7.05。
具中压缩性。
野外标准贯入试验锤击数N=6.0－10.0击，
修正后标准贯入试验平均锤击数
=6.1击
④粉砂：
黄褐色，稍湿－饱和，中密，主要矿物成份以石英和长石为主，分选性较好，磨圆度中等，夹粉土及粗砾砂薄层。
底板埋深7.00—25.00米，厚度0.90—18.00米。
在钻探深度内该层未揭穿。
野外标准贯入试验锤击数N=19.0—26.0击，
修正后标准贯入试验平均锤击数
=17.7击
④1粗砂：
黄褐色，饱和，中密，主要矿物成份以石英和长石为主，分选性较好，磨圆度中等。
顶板埋深6.60—17.50米，底板埋深9.20—20.00米，厚度1.50—6.10米。
仅分布在钻孔zk41、zk53、zk63处。
野外标准贯入试验锤击数N=19.0—26.0击，，
修正后标准贯入试验平均锤击数
=17.4击
④2粉土：
黄褐色,密实，含砂粒。
顶板埋深13.60-18.50m,底板埋深16.80—19.80m，层厚1.30—3.90m。
仅分布在钻孔zk25、zk63处。
野外标准贯入试验锤击数N=12.0-14.0击，
修正后标准贯入试验平均锤击数
=9.6击。
④3粉质粘土：
灰褐色,硬塑，夹粉砂薄层。
顶板埋深16.10—17.90米,底板埋深17.30—20.00m，层厚1.20—2.10m。
仅分布在钻孔zk4、zk34处。
其主要物理力学性质如下（平均值）：
天然含水量W（%）22.5；质量密度ρ（g/cm3）2.03；土粒比重Gs2.72；天然孔隙比0.641；饱和度Sr（%）91.4；液限WL（%）32.4；塑限wp（%）19.8；液性指数IL0.19；塑性指数Ip12.6；压缩系数α0.1-0.2（Mpa-1）0.240；压缩模量Es0.1-0.2（Mpa）7.10。
具中压缩性。
野外标准贯入试验锤击数N=10.0—11.0击，
修正后标准贯入试验平均锤击数
=7.5击。
四、水文地质
本场地勘察期间地下水埋深4.00－7.50米，地下水类型为孔隙潜水，赋存于第②层粉砂中及以下的地层中。
五、震动峰值加速度
根据中华人民共和国国家标准《中国地震动参数区划图》（GB18306—2001），比照《中国地震烈度区划》，土默特右旗地区抗震设防烈度为8度，设计基本地震加速度值为0.30g，属第一组；本场地只考虑近震影响。
六、气象资料
地据土默特右旗气象站气象资料显示：
本区属半干旱大陆性气候区，雨量集中，蒸发量远大于降雨量，温差变化大，多风。
年平均气温7.5℃，极端最高温度38.1℃，极端最低温度－37.4℃，年平均降雨量346.0mm，年平均蒸发量2033.4mm，平均相对湿度53%，年平均风速2.4m/s，主导风向E，最大风速24m/s，年平均八级以上大风日数12.5天，最大积雪厚度12cm，最大冻结深度132cm。
第二节外部建设条件
一、运输条件
包头市是我国西北地区重要的交通枢纽，现已基本形成以铁路为骨干，公路为基础，民航和黄河水运综合发展的对外交通体系。
（1）铁路：
包头铁路枢纽东接京包线，西接包兰线，南接包西铁路，京包通兰道是我国铁路网“八纵八横”主骨架中最主要的横向主干线。
包西线与西康，襄渝，川黔，黔桂线共同构成了“八纵”之一的包柳通道。
目前已经开始对京兰和包柳运输主通道进行强化建设，近期内将形成现代化，大能力运输通道。
随着西部地区铁路网的加强和延伸建设，必将进一步巩固和加强包头铁路枢纽的地位和作用。
（2）公路：
包头市公路四通八达，现有主要干线27条，总里程3443公里，主要有110和210国道，高速公路呼包高速公路已建成通车。
省道以包白线，呼白线为骨架，各县，乡均有公路相通，近年来，公路交通条件得到了明显改善，公路运输业发展很快。
（3）民航：
包头市民航事业发展迅速，已开通至北京、上海、广州、武汉、西安、太原、石家庄、兰州等地的航班。
目前包头机场已经达到4C级标准。
（4）发展规划：
包头是西北交通的枢纽城市，其区位条件好，有明显的交通优势和雄厚的经济实力，规划全面完成“一环、三纵、六横、九出口”干线公路网建设，进一步提高公路网通行能力和公路网技术等级，彻底打通出口通道；加快客货运输枢纽及乡镇客货运输站场建设，力争到2010年基本形成对外运输通道、市域运输网络和口岸站场相互衔接，公路、铁路、航空协调发展，结构合理的立体交通运输体系，促进交通运输向“客运快速化、货运物流化”方向转变；到2010年全市公路总里程将达到5800公里。
二、电源情况
地方10kv电源多处经过本工程，都可为本工程供电。
二、水源情况
水源取自地下水，利用现有4眼井。
其产水能力满足设计要求。
水质符合《生活饮用水卫生标准》GB5749-2006。
四、通信条件
本区的通讯光缆已与全国主干光缆并网，乡镇之间通讯光缆已经形成。
可与全国乃至世界各地直接通话，通讯条件良好。
五、拆迁征地问题
项目范围内无村庄及土地占用等问题,业主已完成项目征地。
六、主要建筑材料供应条件
当地可生产建筑石材、河沙、水泥、石灰等建筑材料，其它建筑材料需从外地运入。
综上所述，本项目外部运输条件良好，电源条件可靠，水源条件基本具备，外部协作条件良好，具备项目建设的外部条件。
第二章工作制度及系统能力
一、工作制度
集运站年工作日为330d，每天三班作业，其中两班生产，一班检修，每日净作业时间为16h。
装车系统可根据外运车辆情况组织生产。
三、系统能力
受煤系统：
360t/h
入储系统：
360t/h
装车系统：
5000t/h
年装车能力：
10.0Mt/a
第三章工艺系统
第一节工艺流程
整个工艺系统分为三部分：
受煤系统、入储系统和装车系统。
从汽车卸煤开始到破碎站（不包括破碎站）为受煤系统，共分为8个子系统，分别为1~8号受煤系统。
其设备联系图见插图3-1-1，见附图C2138-2201.1-1。
从破碎站到储煤场地上部分为入储系统，共分为8个子系统，分别为1~8号入储系统。
其设备联系图见插图3-1-1，见附图C2138-2201.1-1。
从储煤场地下部分到快速定量装车站为装车系统，分一个装车总系统和8个装车子系统。
其设备联系图见插图3-1-2，见附图C2138-2201.2-1。
图3-1-1受煤和入储系统设备联系图
图3-1-2装车系统设备联系图
第二节受煤系统
从汽车卸煤开始到破碎站（不包括破碎站）为受煤系统，共分为8个
子系统，分别为1~8号受煤系统。
其设备联系图见插图3-1-1，见附图
C2138-2201.1-1。
运煤卡车经汽车衡计量并取样后，分别进入8个汽车受煤棚卸煤。
受煤坑机械设备布置见附图C2138-2203-1。
一、系统能力
根据项目年装车能力10Mt/a，分8个用户，按平均计算，每个受煤坑能力为1.25Mt/a。
该系统的生产类似于露天煤矿卡车卸料的固定式，其生产能力可以参照确定。
Qm＝k1Am/（d*h1）
式中：
Qm—系统能力（t/h）；
Am—汽车受煤坑的设计生产能力，Am=1.25Mt/a；
k1—不均衡系数，一般取k1＝1.3~1.5，取1.5；
d—年工作日，d＝330；
h1—生产系统每日有效工作小时数，h1＝16h。
经计算，Qm＝355t/h。
取受煤系统的输送能力为360t/h。
二、汽车衡及受煤坑数量确定
1小时内来煤卡车数量：
10000000×1.5/（330×16×40）=71
经调查汽车过汽车衡的时间为：
2~3min
需要的汽车衡台数：
71×3/60=3.55台
式中：
1.5为汽车运输的不均衡系数；
330，16为年330天，日16h的工作制度；
40t为运煤卡车的载重量。
经调查40t卡车卸煤时间不大于6min。
需要的受煤坑的数量：
71×6/60=7.1个
根据计算，在场地道路入口及出口分别设四台汽车衡，对进场的重车和空车进行计量。
重、空载汽车衡的型号均为：
SCS-100。
采样器为LS型螺旋钻采样机，采样后现场制样，再送煤化室。
根据计算，且每个用户卸煤相互不影响，故设计8组受煤系统。
考虑到要适应不同的汽车车型，每组卸煤坑的数量为2个，每组受煤坑的缓冲容量约为四个卡车的运输量，为140吨。
在两个受煤坑间留出汽车通路，自卸卡车通过后再倒车入受煤坑上翻卸，侧卸卡车停在通道上在ZL-16型装载机（将斗改为推煤板）的辅助下卸煤。
三、主要设备
受煤系统的主要设备有给煤机、带式输送机及除铁器等。
其技术参数如下：
1、给煤机
名称：
自流式给煤机
型号：
ZWJ0400-D-P
给煤能力：
180t/h（同时运行2台）
设备重量：
4030kg
驱动电机功率：
5.5kW,660V,防爆
数量：
32台（每个受煤坑4台）
2、除铁器
在入储系统中设置了破碎机，以防止铁器物质进入破碎机和运输系统，
损伤破碎机、输送带等，保证系统正常运行，特在受煤系统的输送机上设置除铁器。
名称：
自冷电磁除铁器
型号:
RCDB-10T2
设备重量：
1700kg
励磁功率：
11kW，660V,防爆
行走装置：
电动双轨行走
3、带式输送机
1）带式输送机的选型计算
受煤系统共有8条带式输送机，每个分系统各有一条输送机，其编号分别是1105、1205、1305、1405、1505、1605、1705和1805，这8条输送机的参数基本一致，下面以1105带式输送机为例进行设计选型设计。
㈠原始参数及工作条件
⑴输送物料：
原煤
⑵物料容重：
ρ=950kg/m3
⑶物料粒度:
0～300㎜
⑷生产能力:
360t/h
⑸工作环境：
地下暗道
⑹水平长度：
L=54.9m。
⑺提升高度：
H=11.15m
⑻名义倾角：
δ=11042’50’’
⑼带宽、带速`
根据生产能力及输送物料粒度选取胶带带宽1000㎜，带速2.5m/s。
带式输送机的布置简图见3-2-1。
受煤坑至破碎站栈桥机械设备布置见附图C2138-2238.1~8-1。
图3-2-11105带式输送机布置简图
㈡传动滚筒上所需园周驱动力及功率
1.阻力计算
（1）主要阻力
=1098N
式中：
FH—主要阻力（N）;
—模拟摩擦系数，
；
L—输送机实长，L＝54.9m;
—重力加速度,取
;
—每米物料的质量，
;
Q—输送能力，Q=360t/h
—带速，
—每米带的质量，初步选输送带为阻燃EP100×4胶带，
B=1000㎜、
㎏/m;
——每米机长上托辊转动部分的质量;
=G1/ao=12.15/1.2=10.125kg/m
G1—每组上托辊转动部分的质量，G1=12.15kg
ao—上托辊间距，ao=1.2m
—每米机长下托辊转动部分的质量;
qRU=G2/au=12.06/3=4.02kg/m
G2—每组下托辊转动部分的质量，G2=12.06kg
au—下托辊间距，au=3m
δ—输送机在运行方向上的名义倾斜角，δ=11.7140。
（2）主要特种阻力和附加阻力
承载分支前倾阻力
Fε1=Cεμ0Lε（qB+qG）gcosδsinε=100N
式中：
Cε—槽形系数，取0.45;
μ0—托辊与输送带间摩擦系数，取0.35;
Lε—装有前倾托辊的长度，54.9m
ε—托辊组侧辊轴线相对于垂直输送带纵向轴线平面的前倾角，
1023’。
回程分支前倾阻力
Fε=μ0LεqBgcosλcosδsinε=44N
式中：
λ—托辊组侧辊轴线与水平线间的夹角，100。
清扫器阻力
式中：
A—清扫器接触面积，头部设两道清扫，空段设一道
A
；
—清扫器与输送带间摩擦系数，
；
—清扫器刮板与输送带间的压力
2。
输送带绕经滚筒的缠绕阻力，根据经验按1000N计。
输送物料与导料拦板间的摩擦阻力Fgl=μ2Iv2ρgl/v2b12=93N
式中：
Iv—输送机每秒设计输送能力，0.105m3/s;
μ2—物料与导料拦板间摩擦系数，0.7;
l—导料槽拦板长度，3m；
b1—导料槽两拦板间宽度，0.61m。
在加料和加速段被输送物料和输送带间的惯性阻力和摩擦力
Fba=Ivρ（v-v0）=249N
综合以上,主要特种阻力和附加阻力合计：
100+44+2100+1000+93+249=3586N
（3）倾斜阻力Fst
Fst=gqGH=4371N
输送机运行总阻力:
FZ=1098+3586+4371=9055N
2、驱动功率
（1）传动滚筒轴功率
（2）驱动电机功率
式中：
η1、η2、η3分别为电压降系数、液力偶合器效率和减速器效率，其数值分别为0.94,0.96,0.94。
3、输送带张力计算
选用头部单传动滚筒单电机驱动，滚筒围包角φ=1900
18
（1）为了保证输送带与传动滚筒之间不打滑
（2）按输送带允许最大垂度计算最小张力
为保证最大下垂度不超过1%，则
承载分支：
回程分支：
Fmin=375×qB=3743N
取S2=10500N
则：
S3=S4≈9660N＞9497N
S1=S2+FZ=19555N
4、胶带安全系数
选胶带满足要求。
5、逆止力矩
逆止力不大，不作详细计算，但要求减速器带逆止器。
㈢驱动方式选择
该带式输送机提升高度及电机功率不大，设计选用鼠笼电动机+限矩型
液力偶合器+减速器的驱动型式。
驱动装置主要部件型号：
电动机型号：
YB2-225S-4,37kW,n=
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