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生態(tài)環(huán)保產業(yè)作為支撐生態(tài)文明建設和高質量發(fā)展的關鍵力量，正面臨著轉型升級的迫切需求。環(huán)保新質生產力，正成為推動產業(yè)向前發(fā)展的核心力量。本欄目將聚焦生態(tài)環(huán)保產業(yè)的新技術、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)境技術進步獎項，全面介紹行業(yè)內的實用技術裝備和示范工程，引導行業(yè)持續(xù)創(chuàng)新，加快數字、智慧、科技的融合賦能，為經濟社會全面綠色轉型貢獻力量。
生態(tài)環(huán)境保護實用技術
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)保產業(yè)協(xié)會
一、技術簡介
適用范圍
本技術可應用于礦山、建材、港口、糧食、電力、煤炭等行業(yè)，適用于各種領域中復雜轉彎地形以及超長距離的管帶機散狀物料連續(xù)輸送，可降低配套投資，減少能源浪費。
運用本技術進行長距離物料輸送，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。
技術原理
管帶輸送是在通用帶式輸送的基礎上逐漸發(fā)展而來的優(yōu)勢技術，以輸送帶為牽引和承載件，通過電機輸出動能，利用機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。
本技術順應時代發(fā)展趨勢，我司成立了專門針對工程運用的計算機仿真研究機構，采用FEM/CFD/DEM/DPM等技術解決工程技術問題。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)點力之間的關系方程，進而求得節(jié)點的應變與應力，從而精確獲得滾筒、驅動座等構件受力狀態(tài)及膠帶運行情況；利用DPM離散粒子法和CFD計算流體動力學技術，模擬粉塵與氣流的作用，減少頭尾轉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，可提高管帶機運行穩(wěn)定性，避免撒料。
基于以上技術原理及研究手段，研發(fā)出適用于各種復雜地形散料輸送的新型環(huán)保輸送技術，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。
該技術具體工藝流程是：第一步物料處于A點；第二步物料經過落料管的轉載，變化空間位置和速度矢量后，更接近管帶機尾部展開段；第三步物料落至管帶機尾部展開段，通過碰撞摩擦等方式，最終達到和膠帶運行速度一致，尾部展開段完成接料；第四步，管帶機的驅動裝置驅動膠帶運行；第五步膠帶卷曲成管狀封閉空間，攜帶著物料密閉運行，輸送線路可靈活轉彎；第六步，物料到達管帶機頭部展開段，開始脫離管帶機進行卸料。第七步，物料卸料后到達指定目的地B點。整個工藝路線結束。
應用效果
本技術應用成果完全達到國家標準《GB50431-2020 帶式輸送機工程技術標準》《GB10595 帶式輸送機》《JB/T10380 圓管帶式輸送機》《GB14784 帶式輸送機安全規(guī)范》中的有關規(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)保轉運。同時，轉運內粉塵排放被有效控制，廠區(qū)內的輸煤系統(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)管帶機線路靈活布置，可避開農田、自然保護區(qū)等，減少基礎建設對環(huán)境的破壞。一條長距離管帶輸送機替代多條短距離輸送機搭接，避免了建設多個中途轉運站的資源浪費，也有效降低了設備發(fā)生故障的概率。長距離復雜管帶機具備了替代汽車短途運輸的條件，幫助企業(yè)避免汽車運輸的安全風險和大量廢氣排放的危害?？晒?jié)省大量的建造成本。
(3)先進的控制手段，使長距離管帶機多臺驅動裝置協(xié)同運行成為可能，保證了本技術運輸能力滿足各類生產要求。同時，降低了輸送機連續(xù)運行的無功能耗，減少了管帶機啟動時對電網的沖擊，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，長距離復雜管帶機成為企業(yè)生產活動物料供應的“生命線”，借助于先進設計手段和多樣控制方案，管帶機可實現(xiàn)連續(xù)滿負荷運轉，在出現(xiàn)故障后亦能快速排除，提高了生產連續(xù)性，降低維護成本，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項目不僅在環(huán)保、節(jié)能等促進國民經濟發(fā)展方面產生良好的社會效益，還在配套的水工、土建等實施上相比普通皮帶機大大降低了投資，減少能源浪費。
研究發(fā)現(xiàn)，發(fā)達國家的長距離帶式輸送機技術發(fā)展較為成熟，而國內企業(yè)并沒有完全掌握核心技術，同時具備“長距離”“復雜”“環(huán)保”技術特征的工程項目寥寥無幾，原因在于管帶機輸送路線距離加長以及復雜路線通常會導致原先剛性結構及運動特性的改變，運行功率選型不精確導致能耗增加，相關的核心技術制約了長距離復雜管帶機的發(fā)展。
因此，研究長距離、復雜、環(huán)保管帶機相關技術，是迎合國家雙碳政策的必然需求，掌握其設計能力將成為管帶機行業(yè)內核心競爭力。
技術特點
本申請單位創(chuàng)新開發(fā)新技術，充分應用于長距離管帶輸送機中，列舉技術特點如下：
(1)輸送方式更為環(huán)保。管帶機成圓部分采用全封閉輸送技術，沿途無揚塵及撒料污染環(huán)境；所設轉運站內采用干霧抑塵、無動力導料槽及曲線落料等融合技術，減少粉塵無組織排放，符合綠色環(huán)保理念。
(2)整機布置更為靈活。研發(fā)的平面、空間轉彎技術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)經濟效益；具備雙向輸送能力，縮短布置路線，更加經濟高效。
(3)整機運行更為穩(wěn)定。采用防跑偏、防疊帶、防過載等關鍵專利技術，降低膠帶故障率，使設備運行平穩(wěn)可靠，有效提高生產效能。
(4)控制技術更為先進。采用基于Harrison曲線的啟、停控制技術，有效控制輸送機啟動、制動過程中產生的電流沖擊；所研發(fā)的多驅動平衡控制及帶速功率匹配控制技術，降低輸送機功無功能耗，控制超長距離管帶機環(huán)保輸送。
二、典型應用案例
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施工程管狀帶式輸送機
案例簡介
神華印尼爪哇7號項目是國家能源集團響應國家“一帶一路”倡議、對接印尼“全球海洋支點”構想、推動中國設計、中國制造、中國標準和中國管理“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；由中交第四航務工程勘察設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商，承擔設計、供貨、安裝及調試工作。
項目于2017年6月正式開工建設，1號機組于2019年12月提前高品質投產，2號機組于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服務，協(xié)助運行調試。
達到的標準或性能要求
本案例完全達到《GB50431-2020帶式輸送機工程技術標準》中規(guī)定：
1、長距離帶式輸送機的定義為“單機長度不小于3km”，本案例3.8km；
2、復雜帶式輸送機的定義為“同時具有三個及以上變坡段、有水平轉彎段、多點驅動單元或制動單元、長度不小于 1500m 中的三項及以上特征的帶式輸送機”。本案例有3個坡段及轉彎、4點驅動、長度3.8km；
3、高速帶速輸送機定義為“帶速不小于5m/s”，本案例5.6m/s；
4、滿足本標準中的相關性能要求。
本案例亦達到《GB10595帶式輸送機》對于性能的要求指標：
1、帶速不低于名義帶速的95%，本案例達100%；
2、滿載運行時輸送量不應低于額定輸送量，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、安全保護裝置反應靈敏，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
根據工程項目布置格局，BC1皮帶機及BC2皮帶機(非本申報單位供應)將煤料輸送至碼頭轉運站，分別采用BC3管帶機及BC4管帶機(管帶機及其附屬設備設施為本申報單位供應)兩路煤料輸送線路至廠內轉運站，然后經過原BC5皮帶機及BC6皮帶機(非本申報單位供應)完成煤料輸送。具體管帶機輸送工藝流程同上表技術詳情中工藝路線。
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施工程管狀帶式輸送機由福建龍凈環(huán)保股份有限公司承擔BC3、BC4管狀帶式輸送機的設計、采購供貨、施工及安裝調試工作。兩條管狀帶式輸送機為露天布置，輸送印尼當地供應的褐煤，線路總長3839m，帶速為5.6m/s，管徑達600mm。
該項目經調試合格后，設備空載及負載運行均可靠穩(wěn)定，輸送帶順利實現(xiàn)自然轉彎，控制系統(tǒng)運行及各項保護工作效果良好。具體為項目1號機組于2019年12月提前實現(xiàn)高品質投產后，連續(xù)安全穩(wěn)定運行超1200天，2號機組于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，達到合同要求的環(huán)境質量標準。
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現(xiàn)狀，大大緩解爪哇地區(qū)用電緊張局面，對當地經濟增長和社會發(fā)展具有重要拉動作用。龍凈建設的管帶機年輸煤量850萬噸，可有效減少海上交通運輸次數，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)經濟發(fā)展提供了新動能，為中印尼兩國友誼發(fā)展貢獻了“龍凈力量”。
技術應用產生的碳減排效果
神華印尼爪哇7號項目利用管帶機長距離輸送燃煤，為地區(qū)經濟發(fā)展提供了新動能，符合綠色環(huán)保理念。通過管帶機實現(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構，降低工程造價，滿足漁船通航和環(huán)保要求，據統(tǒng)計，管帶機輸送燃煤每年約850萬噸，長距離管帶輸送可有效減少海上交通運輸次數，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關鍵技術，降低了工程造價，降低輸送機無功能耗，節(jié)能節(jié)水，滿足超長距離、多驅動的驅動平衡自動控制和綠色環(huán)保運行。
三、技術申報單位聯(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
原標題：環(huán)保新質生產力 | 長距離復雜管帶環(huán)保輸送技術
