关键词： 加热炉燃料燃烧方式经济效益
Abstract: to push steel heating furnace, for example, in the energy conservation and emission reduction, reduce cost, the principle of applicable technology, from the thermal dirty generator gas and blast furnace gas two different fuels, the routine burning and regenerative combustion two different ways of reheating furnace burning the economic benefit of the comparative analysis.
Keywords: heating furnace fuel combustion way economic benefits
中图分类号：TF526 文献标识码：A文章编号 ：
概述
受业主委托，我公司近期做了一套推钢式加热炉的方案，该方案中加热炉初定采用发生炉煤气为燃料，并为后期改造使用高炉煤气为燃料创造条件，因两种燃料热值都不是很高，根据燃料特性结合炉子具体用途可考虑采用目前较为成熟的高温蓄热燃烧技术来改善加热质量和操作条件。本着节能减排、为客户节约成本的原则，针对发生炉煤气和高炉煤气的燃烧特性，结合蓄热燃烧技术在加热炉上的成熟应用，我们对不同方案经行了经济效益方面的比较分析。
加热炉主要技术参数
炉型：上、下加热的推钢式连续加热炉
炉子用途：钢坯轧制前加热
钢坯规格：150×150×6000 mm
130×190～345×6000 mm
钢种： Q195，Q215，Q235
钢坯入炉温度：冷装：20℃
钢坯出炉温度：～1150℃。
炉子额定产量：～100 t/h
单位炉底过钢面积产量：550kg/m2.h
炉底管冷却方式：汽化冷却
装出料方式：推钢机端装料，滑坡式端出料
炉内布料方式：单排
炉子主要尺寸：
加热炉有效长：33000mm
加热炉砌体全长 ：35200mm
加热炉砌体宽 ：7600mm
加热炉内宽 ：6600mm
上加热炉膛高度：1500mm
下加热炉膛高度：2000mm
不同燃烧方案的经济效益比较分析
发生炉煤气的产生方法是将煤在发生炉中燃烧后，将炉底的空气加以限制，使煤不能完全燃烧，因而产生大量的一氧化碳，就是发生炉煤气。热发生炉煤气热值相比高炉煤气较高，约在1200kcal/m3，采用常规燃烧方式即可达到所需燃烧温度。若采用蓄热燃烧技术，则因热发生炉煤气杂质较多，容易堵塞蓄热体，可采用空气单蓄热的方式。热脏发生炉煤气初始压力低，而且高温含焦油和灰分，所以不能进行加压，气体流速低，管道粗大，也不能使用常规的自动测量检测及控制装置。
高炉煤气为炼铁过程中产生的副产品，煤气热值较低，约在800kcal/m3，须采用空煤气双蓄热燃烧技术才能达到所需燃烧温度。高炉煤气压力高，较热脏发生炉煤气含灰分少，煤气流速高，可以实现完全的自动检测控制。
高温蓄热燃烧技术做为一项节能、减排技术，在国内各大钢厂和民营企业得到广泛的应用，经过近10年的应用，已成为成熟的技术。采用高温蓄热燃烧技术，炉内火焰燃烧区域大，并且通过换向技术从炉膛两侧交替供热、交替排烟，从而使得炉膛内尤其是沿炉膛宽度方向的温度均匀性得到了提高，改善了坯料的加热质量。采用高温蓄热燃烧技术，能将空气或煤气预热到900至1000℃，排烟温度能降低到150℃左右，大大减少了烟气带走的余热，降低了燃耗。但是蓄热燃烧后的烟气排烟须采用引风机强制排烟，增加了电耗，蓄热烧嘴内的蓄热体需要定期更换，也要增加部分维护成本。
本加热炉前期以热发生炉煤气为燃料，并为后期改造使用高炉煤气为燃料创造条件。若前期采用热脏发生炉煤气时用常规燃烧方式，则后期改造用高炉煤气采用空煤气双蓄热燃烧方式时，因燃烧方式完全不同，需将烧嘴、空煤气管道、烟道等燃烧系统以及安装烧嘴的炉墙等全部拆除重建。若前期即采用蓄热燃烧，则后期空气管道不需改动，只需改造煤气管道及烧嘴即可。
通过以上对两种燃料特性的分析结合高温蓄热燃烧技术的应用，针对热发生炉煤气采用常规燃烧和空气单蓄热燃烧方式、高炉煤气采用空煤气双蓄热燃烧方式对此推钢式加热炉进行经济效益方面的综合比较，见表1：
表1
从上表可以看出：采用热脏发生炉煤气常规燃烧的方案，初期投资成本低，但是后期维护成本高，钢坯加热质量差，操作控制水平低，后期改用高炉煤气时的改造费用高。采用热脏发生炉煤气燃料、空气单蓄热的燃烧方案，投资成本略高，但是后期的维护成本低，很快即可节约回前期多投入的成本，而且钢坯加热质量好，能耗低，改造使用高炉煤气时的费用较低。当然，如果条件具备，最好一次投资采用高炉煤气空煤气双蓄热的方案，虽然一次投资成本大，但是后期维护成本最低，钢坯加热质量好，操作环境大大改善，能够完全实现炉温自动控制，且节能减排效果最好。
参考文献：
[1]王秉铨.工业炉设计手册.北京：机械工业出版社，1996，8
今年1—6月完成原煤产量1423万吨，是全年计划的44.5%，已完成上半年目标计划100%。完成煤矿固定资产投资19.7亿元，是上半年目标任务的98.5%。预计年度完成40亿目标任务。截止6月底地瓜2号、3号和幸福井田已完成精查，正在申请路条，泥堡井田已取得路条，工作有序推进中，地瓜1号已取得路条，目前正在早报采矿权手续，预计年底前动工建设。上半年实现1对综采、1对综掘，下半年可完成任务指标，机械化指标程度达80%以上。据统计全州共生产原煤1446万吨，同比增长28.8%（过站量累计619.13万吨，同比减少16.89%）；截止6月底，全州发生煤矿生产安全事故1起，死亡1人，事故起数同比持平，死亡人数同比减少3人，下降75%，煤矿百万吨死亡率0.16（以过站量计），创历史新低。目前累计完成煤矿兼并重组企业实施方案审批8家，还有一家（神丰集团）实施方案已报省煤矿兼并重组领导小组联席会议，等待批复，兼并重组工作有序推进，年底完成12家煤矿兼并重组任务。完成煤矿安全特种作业培训人数目前完成164人，完成年度目标16.4%。
一是加快煤矿建设。完成煤矿建设固定资产投资19.7亿元，建成煤矿1对（兴仁振兴煤矿），新增为能90万吨。
二是积极推动大矿建设。《贵州省普安县地瓜一井田煤矿勘探报告》2014年7月22日评审通过后，编制单位按照评审专家意见及国土厅审查人员意见进行了数次修改，在国土厅和国土资源规划研究院对《报告评审专家意见书》第四稿审核后，2015年1月16日，规划院同意《报告》备案走网上审核流程。
2015年2月初，国土厅退件，退件的主要原因是《报告评审专家意见书》缺少权威机构（国家发改委2009年第14号公告的5家单位）编制的煤层气地面抽采可行性论证报告。2015年4月16日，永贵能源开发有限责任公司（永煤集团在贵州的全资子公司）对煤层气地面抽采可行性论证报告编制单位进行招标，中标单位是中国国际工程咨询公司。6月25日，《地瓜一井田煤层气地面抽采可行性论证报告》编制完成，经贵州省西能煤炭勘查开发有限公司初审后送交贵州省国土资源规划研究院审核。现贵州省国土资源规划研究院审核完毕，正在组织《贵州省普安县地瓜一井田煤矿勘探报告》备案所需的其他材料，重新向国土厅申请备案。地瓜2号180万吨、3号120万吨、幸福井田120万吨正申报路条。泥堡井田180万吨已获报路条。
三是强化煤矿采掘机械化建设，增加1对煤矿（普安宏发煤矿）实现综采、1对（普安宏发煤矿）煤矿实现综掘，全州煤矿采掘机械化程度达80%以上。
一是积极开拓市场，努力促进煤炭销售。为加强信息了解和分析，及时掌握市场动态，在开展大量沟通和协调的基础上，分别于今年1月15日、5月15日在兴义皇冠酒店2次召开煤炭产销对接会，邀请广西和云南的用煤企业及铁路部门，到我州与煤矿企业座谈对接，签订煤炭供需合同。
3月26日，州政府副州长郭玉海同志率我局到省能源局开展对接工作，就我州当前煤炭行业所存在问题及建议同省局领导进行了面对面的交流座谈，一定程度上促进了《省人民政府办公厅关于印发减轻煤炭企业负担促进煤炭行业平稳发展工作措施的通知》（黔府办发[2015]22号）文件的出台。
5月6日，郭州长又率我局和相关县市行业管理部门负责人赴云南省开拓滇西市场，并与昆明铁路局就减轻我州煤炭铁路运输成本达成一致意见。
3月22日至26日、5月4日至9日，我局组织各县市行业管理部门负责人到广西、云南开展煤炭市场调研工作，开拓煤炭市场，寻找新的煤炭销路。
二是上半年预计完成原煤生产1
432万吨，占年度计划的44.75%，已按计划完成生产进度。一是切实开展煤矿节后复产复工验收工作。年初做到了早安排、早布置。全州第一季度通过复产复工验收煤矿达75对，完成应复产复工煤矿总数的76.5%，通过复产验收的煤矿79对，占生产矿井总数的80.6%,与上年同期相比时间上有所提前、数量上有所增加。
二是认真贯彻落实、总理等中央领导同志重要指示批示精神，全国、全省、全州安全生产电视电话会议精神和工业经济运行调度会的一系列部署，扎实开展煤矿安全生产隐患大排查和企业脱困帮扶工作，做到安全与发展、安全与效益双不误、双促进。一方面是根据《国务院安委会办公室关于继续深入开展煤矿隐患排查治理行动的通知》要求，在省安委办的精心组织和州安委办的协调指导下，认真开展煤矿隐患排查治理工作。今年以来，共复查煤矿116处，完成应复查煤矿128处的90.6%，整改隐患2736条，完成隐患总数3254条的84.1%,其中:复查正常生产建设煤矿78处,占正常生产建设煤矿90处的86.7%,38处停产停建煤矿已全部复查。已复查煤矿整改一般隐患2699条，整改率94.9%,已整改重大隐患37条,整改率100%。另一方面是针对煤炭市场持续低迷、煤企效益普遍下滑、亏损面大、生存发展困难重重的严峻形势，精心组织力量，切实开展服务企业工作。一是深入企业了解情况，把脉问诊，找出企业存在的问题及原因，想方设法帮助化解；二是积极争取金融、税收部门的支持，制定激励措施和优惠政策，适当让利于企业，确保企业有一定的利润空间，以调动其生产积极性，维持正常的生产经营；三是指导企业挖掘潜力，节能降耗，加强精细化管理，实施产品精、深加工，提高产品质量和效益；四是加强对外合作，组织营销队伍，深入煤炭用户联系、沟通、洽谈，千方百计帮助企业找销路、找出路。五是加强督促指导，为贯彻落实《省人民政府减轻煤炭企业负担促进煤炭行业平稳发展的工作措施》，我局抽调部分精干力量于6月1日至5日分别参加了州政府组织的三个督查组赴各产煤县（市、试验区）和煤矿企业开展督查，督查结束后分别向州人民政府提交了督查报告，提出了相应的措施和建议供政府领导决策。
三是认真开展“谈心对话”活动。于2015年4月25日，协助局主要领导对兴义市、安龙县、义龙试验区等部分煤矿的矿长开展谈心对话活动。传达学习了中央和省委、省政府领导对安全生产的重要批示、指示精神和新《安全生产法》、“[2013]99号”文件等新规定，让矿长们牢固树立“红线意识和法制思维”，真正树立“安全第一、生命至上”的安全发展理念，关爱矿工生命，认真履职尽责。
四是积极配合开展全州煤矿安全技术培训工作。今年以来，在整个煤炭产业不景气、煤矿职工队伍不稳定的状况下，始终把煤矿安全技术培训工作放在重要的工作来抓。4月17日开班以来，共培训4期6个工种，共计培训学员164人。
五是认真开展煤矿水害防治和“雨季三防”工作。按照州安委办关于印发《__煤矿水害防治和“雨季三防”专项检查工作方案的通知》要求，我局精心组织和安排，拟定了《州能源局煤矿水害防治和“雨季三防”工作方案》，并结合汛期煤矿地质灾害防治工作，还拟定了《关于做好2015年度煤矿“雨季三防”和地质灾害防治工作的通知》（州能源[2015]38号）文件下发各县（市、试验区）工科局及煤矿企业。从2015年5月22日开始，由局分管领导率领本科室人员赴贞丰、晴隆、普安等县开展专项检查，目前已检查了8对煤矿，查出隐患点共计70余条。同时，我局还积极响应省、州《关于进一步加强汛期灾害事故防范应对工作的紧急通知》要求，精心安排，牵头抓好本行业煤矿和油气管道隐患点巡查和信息报送、领导带班值守工作，直到汛期结束。
六是根据《州安全生产委员会会关于深入开展全州安全隐患大排查大整治专项行动的通知》（州安[2015]7号）和《州安办关于成立全州安全隐患大排查大整治专项行动综合督查组和专项检查组的通知》（州安办[2015]58号）文件精神，积极参加全州安全综合督查和煤矿安全隐患专项检查，该项工作直到年底结束。
七是积极开展以“加强安全法制 保障安全生产”为主题的“安全生产月”宣传咨询活动，通过宣传，让广大群众知晓新修订的《安全生产法》和矿山安全基本常识，增强安全意识和法律意识，为我州煤炭产业实现安全发展、科学发展营造良好的舆论氛围。
通过开展以上一系列工作，实现了全州煤炭产业在困境中保持一定的发展，煤矿安全形势稳定好转。
今年我局安全技术培训中心下达任务数为培训1000名特种作业人员，截止至6月27日，已完成培训4期8个工种，完成培训特种作业人员164人。只占全年任务数的16.4%。
造成培训任务完成率低主要有以下原因：一是今年煤碳销售市场低迷，部分煤矿生产出煤无法卖出，产品积压而致停工，造成特种作业人员培训人数剧减。二是部份煤矿业主安全生产意识不强，再加上目前市场疲软，为节省成本而在特种作人员配备不足的情况下带病生产，致使培训人数不足。
截至6月底，我局招商引资工作主要完成情况：一是2015的州级重大项目工程中义龙新区、安龙油气合建站两座，完成投资3600万元，目前晴隆、普安两座合建站正在建设中。
二是与江苏中弘光伏工程技术有限公司签订投资光伏发电项目，规划建设520mwp光伏发电项目，总投资52亿元，计划完成时间5年，其中：首期项目为兴义市清水河光伏发电站，总装机容量70mwp，投资7亿元。
三是2015年5月15日与昆明铁路局及云南用煤企业进行座谈，签订煤炭销售130万吨协议，涉及金额3.25亿元。
四是局领导三次下广西、上云南推销我州煤炭，至6月底完成招人引会人数165人次。
截止到6月底，累计完成煤矿兼并重组企业实施方案审批8家，还有一家（神丰集团）实施方案已报省煤矿兼并重组领导小组联席会议，等待批复，兼并重组工作有序推进，年底完成12家煤矿兼并重组任务。
目前已完成全州 “十三五” 能源发展规划调研和各资料收集，“十三五”能源规划编制的初稿已审查、修改，并报省能源局。
一是加强安全隐患排查治理，油气化领域安全无故事。
根据《省安委办〈关于印发〉贵州省油气化安全隐患整治攻坚工作方案》（黔安〔2014〕20号）、《贵州省石油天然气输送管道安全隐患整治攻坚实施方案》（黔油气化组办〔2015〕1号）文件精神，结合工作实际，认真拟制工作方案并下发执行。进一步对全州油气化领域安全隐患进行梳理建档，建立和完善隐患排查和治理台账，抓好日常监管工作，搞好督查检查，有序推进输油气管道安全隐患攻坚战。目前，根据省安委会办公室《关于对油气输送
管道安全隐患进行挂牌督办的通知》（黔安〔2015〕6号）文件，我州挂牌督办22项隐患中，已完成治理4项，整改率达18%。结合全州“安全生产月”活动，以“加强安全法治、保障安全生产”为主题，集中组织公安、商粮、住建、安监等行业主管部门，深入开展油气化领域安全隐患大排查大整治专项行动。共对我州境内的10家瓶装燃气企业、1家管道燃气企业、30多家成品油存储销售站（库）和途经我州普安、晴隆两县境内境我州境内长输油气管道进行检查。油气管道方面：整改占压管道安全隐患一处，处理疑似气体泄漏隐患一起;成品油存储、销售方面：安全隐患22处，均已督促制定整改措施及限定整改日期。城市燃气管网方面：通过对全州油气站点检查，对存在安全隐患的：重点对周边环境发生变化、管理制度不完善及站场周围山体安全等隐患，均要求相关监管部门督促开展安全评估，并立即整改 根据州人民政府办公室关于印发〈__2015年重点工作督查问效工作方案〉的通知》（州府办函〔2015〕22号）精神，对我局2015年十件实事涉及能源项目和省2015年新能源项目跟踪调度，帮助企业作好相关协调服务工作，确保各项能源项目建设有序推进。
（1）推进清洁能源产业园区建设。中国金州.华石清洁能源产业园区一期建设投资7000万元，完成改装车、上装车间共37200平方，厂房主体工程基本完成，预计8月前流水线设备进厂，并完成安装，进入设备调试。二期工程设计图纸已完成，部分完成基础工程，其余正进进行场平，工作推进正常。
（2）推进CNG、LNG汽车加气站建设。今年新建成油气合建站2个（顶效油气合建站，安龙县响乐社区油气合建站，计划8月份投入运营），完成年度目标任务20%。目前港华燃气公司和华油天然气公司正在进行新站点建设。
（3）推进水电站建设。兴仁马马崖电站（一级）建设，于2015年1月10日，首台机组正式发电，目标任务完成。
（4）推进新能源建设。6月底，新能源项目共完成投资29235万元。其中：晴隆苏家屯风电建设项目完成投资26000万元（工程进度完成40%，预计今年10月，首台机组正式发电运行）；普安县横冲梁风电场完成投资1120万元（已动工，因进入雨季，进展缓慢）；大秦安龙县150MWP光伏农业科技大棚光伏电站投资完成335万元（前期工作）；白龙山风电项目1380万元（压覆矿问题仍未解决，输出线路问题，正在编制新的输出线路设计方案）；安龙县海子风电场完成投资400万元（前期工作）。
三是积极搞好电力调度，做好相关数据统计工作。
积极主动与各县市及电力项目部门联系，做好全州电力调度，完善相关数据，准确统计上报，为全州电力发展总体规划提供决策依据。截止6月底，全州发电量为1206781.09万千瓦时,其中火电 245734.3万千瓦时，水电937816.55万千瓦时，企业自备电厂4302.04万千瓦时，瓦斯发电量396.17万千瓦时、余热发电量7097.63万千瓦时,垃圾发电量__34.4万千瓦时
（八）切实抓好党风廉政建设。
在年初制定的工作要点中，把党风廉政建设工作和业务工作进行同安排、同部署、同落实；专门与各县市煤炭管理部门、局各科室签订了党风廉政建设目标责任状，将党风廉政建设和反腐败工作纳入年度目标责任状考核的一项重要内容；及时通报腐败案例，开展警示教育。
（九）狠抓机关作风和干部队伍建设扎实开展三严三实教育实践活动。
一是切实加强组织领导，搞好“三严三实”专题教育。我局制定了《__能源局党组关于在县处级以上领导干部中开展“三严三实”专题教育的实施方案》、《__能源局党组“三严三实”第一次专题学习研讨工作方案》。 5月25日，党组书记、局长黄明亚同志以《认真践行“三严三实” 切实做到忠诚干净担当》为题讲授“三严三实”专题党课；6月9日，党组副书记、常务副局长宋克生同志以《从修身做起以“实”字落脚》为题讲授“三严三实”专题教育党课。6月26日，州能源局党组举行“三严三实”第一次专题学习研讨会，党组书记、局长黄明亚同志作了《严以修身身正心正》的重点发言，其他同志也作了发言。州委第十一调研督查组组长余欣荣、副组长孙力同志到会指导。
二是按照《中共__委关于开展“三严三实”专题教育深化拓展不胜任现职干部召回管理工作的通知》安排部署，党组认真贯彻落实州委要求，把开展“三严三实”专题教育、干部召回管理与做好当前能源局的各项工作结合起来，做到专题教育与日常工作有机融合、相互促进。
三是结合“三严三实”专题教育活动扎扎实实搞好党建扶贫工作。单位领导、驻村干部多次深入庆坪村了解基层组织现状及群众的所需、所盼，帮
助理清发展思路。紧接着是认真开展“联手、联建”、“遍访贫困村、贫困户”等精准结对工作。6月30日，党组书记、局长黄明亚同志带领机关干部深系点进行走访慰问，访问调查了册亨县庆坪村特困户、患病老人、空巢老人、老党员、计生户的生产生活情况，认真研定精准扶贫方案。受经济发展速度放缓、煤炭需求减少、能源结构调整、煤炭产能过剩、海外煤冲击、国家大气污染治理和节能减排政策等大环境的影响，当前我州煤炭行业存在以下主要问题：一是煤炭市场持续疲软，煤炭价格持续下滑，煤炭销售持续紧张。仅以兴义电厂的电煤收购价和收购量为例，目前兴义电厂电煤到厂价是390元/吨，而去年同期为460元/吨。二是煤炭库存积压严重，煤炭企业资金十分困难、煤炭行业亏损面大，欠薪普遍，有相当一部分煤炭企业面临停产关门的危险境地。由于市场不景气，全州煤矿普遍存在开工不足，同时存在积压严重的情况。银行对煤矿的贷款申请不予支持，造成企业资金相当困难，企业时刻面临关门危险。
（一）加快煤矿建设、技改进度。督促煤矿企业加大投入，加快建设进度，尽快竣工投产，形成新的产量增长点。指导各县（市）认真梳理、掌握煤矿建设情况，将建设任务具体分解落实到煤矿，拟定建设计划，督促和指导煤矿加快建设，积极推动煤矿企业由劳动密集型向技术密集型、资金密集型转变，坚持推广机械化采煤工艺，重视煤矿装备技术创新，提高煤矿开采水平和生产效率，加快安全、高效矿井建设。
（二）抓好从业人员技术培训。以州、县三、四级培训中心为依托，加大煤矿从业人员培训力度，努力提高从业人员、特殊工种作业人员的安全防范意识和操作技能。
（三）加强煤矿安全生产管理。切实把安全生产作为整个产业发展的重中之重，认真抓好落实。一是督促煤矿企业认真落实安全生产主体责任，加大安全投入，完善安全设施，确保安全生产；二是加强各级管理部门的技术力量建设，提高管理能力，认真抓好煤矿技术管理和技术指导工作，确保矿井生产系统完善可靠；三是切实加大煤矿检查和隐患排查力度，及时查处违法违规生产行为。
（四）高度重视煤炭生产、销售工作。切实将煤炭的生产、销售作为全州经济发展的大事来抓，精心组织力量，千方百计促进煤炭的生产和销售。切实落实工作责任，明确目标任务，把工作任务落实到部门，落实到具体人员头上，建立倒查机制和联席通报制度，层层把关，层层落实，确保2015年生产销售计划任务进一步提高。
（五）营造宽松发展环境。切实将工作重点放在基层，深入企业开展调查研究工作，及时掌握煤矿企业和煤炭经营企业的发展动态，竭尽全力帮助企业解决实际困难。针对煤炭市场疲软，煤炭销售不景气的状况，主动出击，采取走去去，请进来的办法，做好牵线搭桥工作，拓宽市场销售渠道；协调相关部门为企业减赋松绑，减轻企业负担，增强竞争力。指导煤矿企业尽量压缩成本，节约开支，提高效率，最大限度冲抵因价格下滑造成的损失，确保企业效益。
（六）督促抓好专项资金的管理使用和招商引资项目落地实施。加强同项目专项资金落实单位的联系，监督加强资金管理，抓紧组织工程建设，保证工程质量，确保完成年度投资计划。加强与广西金伍岳、云南工投等大型企业的沟通、联系和协调，切实为其搞好服务，督促抓好4个招商引资签约项目的建设工作。
[关键词]煤气；能源；环保；安全； 效率；经济；
中图分类号：TP29 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）16-0007-01
一、系统结构：
煤气加压站通过调节进口调节阀实现回收煤气的进柜控制，通过管道与电除尘器加压机相连，连接这些设备的管道上安装着蝶阀与盲板阀，通过控制这些阀门来改变煤气外送的路由。加压机出口与柜体连接的管道上安装有调节阀，由于控制外送煤气压力稳定在1MPa左右。
煤气管道上共有调节阀两个，蝶阀28台、盲板阀15台。
二、控制方案设计
设计原则：
控制线缆与动力线缆分离（保证PLC接收信号不受干扰，正确执行控制任务，正确反映设备运行状态）
设备特点：
电除尘与加压机设备控制器均安装在电气室内，所以控制线路在电器室内部铺设，由于电除尘与加压机所处位置离电器室较近，它们的反馈信号也直接接入电气室。蝶阀与盲板阀是加压站数量最多的设备，主要通过控制它们的开关来改变煤气运输路线，所以我们最主要的要掌握的就是这些阀的开关状态及动作，这些状态主要包括控制地点、开关限位、阀状态现场指示灯、开动作、关动作。除上述两位设备外加压站还有模拟量信号采集设备，通过从采集这些模拟量使我们能够观测到煤气柜内部气体状态，设备状态是否稳定，外送气体是否合格，另外有一些模拟量参与安全连锁，有一些用于自动调节控制，从而提高了设备的安全性与自动化。
结合设计原则与加压站电气设备特点制定以下方案：
1 所有设备主回路均安装在电器室内
2 电器室内设立PLC主站（接收电器室内设备信号及发送控制指令，保证线路最短）
3 现场设置远程站，接收现场设备位置信号与模拟量信号，发送设备状态指示信号（节省信
号线缆，实现信号线与动力线分离）
三、方案实施
统计接入PLC主站与从站信号点数，根据点数设计PLC硬件结构：
主站输入数字量58点，输出数字量206点，模拟量41点。
远程站数字量输入425点，数字量输出72点，模量量输入44点，模拟量输出4点。
根据以上统计输入输出量，设计PLC硬件结构图：
四、安全与自动控制
1 回收连锁：
收集仪表检测数据：煤气柜入口压力、入口氧含量、煤气柜入口温度、柜容。设定各项的限制值，必须每项都在符合条件范围内才能够回收煤气，否则系统自动发出禁止回收信号，转炉回收的煤气自动放散（安全可靠）。
允许回收值：
煤气柜入口压力
煤气柜入口温度
2 回流阀自动调节：
煤气罐煤气经加压机加压后外送，压力要求稳定在11.5KP左右，加压机直接加压后的煤气通常大于此压力，另外用户使用煤气量不固定也会造成煤气压力变化，通过调节回流阀开度开度使压力稳定，我们使用PID算法对此阀进行调节，相比人力调节更加精确可靠，同时也节省了人力操作。
五、结论：
加压站项目成立后经过不断的商讨与改善，最终得到了此方案，并将此方案付诸于实际，提高了煤气回收的安全性，保证了煤气回收的数量，节省了大量的人力资源与物力。如何继续进行改善降低消耗使我们主球的目标，希望大家多提宝贵意见。
参考文献：
一、城区大气治理的主要任务
根据《中华人民共和国大气污染防治法》第三条第二款“地方各级人民政府对本辖区内的大气环境质量负责，制定规划，采取措施，使本辖区内的大气环境质量达到规定的标准。”和《省大气污染防治条例》第十八条第二款“设市的城市街道户外饮食业的经营者，严禁直接燃烧原煤，应当采用型煤、液化石油气、煤气、电等清洁能源”的规定，本次行动的主要任务是在去年专项整治行动的基础上继续对原平市区营业性的宾馆、饭店和洗浴业直接燃煤的锅炉、茶炉、炉灶，以及企事业机关单位的燃煤锅炉、茶炉及食堂大灶实行分类处置，根据各自的实际情况进行改造、取缔。
二、指导思想
本次行动以防治燃煤产生的大气污染为重点，以查处大气环境违法行为为手段，以达标排放、实现节能减排、改善原平城区大气质量为目标，突出重点，分类处置，确保城区大气环境质量得到明显改善。
三、组织领导
进行城区大气治理，是市政府今年环境保护工作的一项重要内容，为此，特成立原平市大气治理工作领导组。
四、整治要求
（一）采暖锅炉整治要求
1、集中供热管网覆盖区域内，所有采暖锅炉必须按照集中供热方案无条件拆除，强制进入集中供热管网。在规定期限内不能拆除原有供热锅炉的，由环保局并给予处罚，监察部门对其主要负责人进行行政处分。凡是在供热管网本年度发展计划预定的区间，也依照上述方案执行，不得新建任何燃煤供热锅炉。
2、凡集中供热管网暂时不能覆盖区域的燃煤锅炉必须在9月底前全部改造完毕，实现达标排放。（1）安装和改造脱硫除尘设施的，工程完工后必须报请市环保局竣工验收后，方可投入使用。如果经过改造仍不能达标的必须强制使用清洁燃料，禁止燃烧散煤。（2）不具备安装脱硫除尘设施的采暖锅炉，必须强制更换型煤锅炉或使用油、电、天然气等清洁燃料。
（二）宾馆饭店、洗浴中心整治要求
1、凡天然气管网覆盖范围的大型宾馆、饭店的茶炉、炉灶以及洗浴中心的洗浴炉，必须强制推广使用天然气，在6月份前拆除原有茶炉、土炉灶、洗浴灶，严禁燃烧散煤。改造单位必须尽快与天然气公司商定改造方案，迅速实施改造工程，拆除原有燃煤炉灶。凡是暂不能使用天然气的，必须全部使用油、电、液化气、石油气、太阳能、型煤等清洁燃料。
2、小型宾馆饭店禁烧散煤，必须使用天然气、液化气、油、电等清洁燃料；摊点式的移动烧烤必须使用天然气、液化气、油、电等清洁燃料。
（三）城区所有茶浴炉及食堂大灶必须全部使用油、电、天然气等清洁能源，严禁燃烧散煤。
（四）所有整改单位必须于3月底前将整改方案报大气治理工作领导组办公室审核。
五、整治措施
1、加强领导，高度重视。各相关单位要明确治理大气污染是不可推卸的责任和义务，要成立一把手负责的大气治理领导机构，着专人负责，保证财力物力，确保本单位大气环境质量专项整治行动的顺利实施。
2、各司其职，各负其责。各有关部门要严格履行各自的监管职能，加强协调配合，建立联合执法机制，充分发挥部门联动的优势，切实形成政府统一领导、部门联合行动，共同治理我市大气环境的工作格局。环保局是这次行动的牵头单位，在领导组的领导下，充分履行职责，发挥好协调和指导作用；对取缔关闭单位，工商局负责依法注销或吊销营业执照；税务局停止供应税票；卫生局吊销卫生许可证；供电公司负责实施强制断电；公安局负责协助配合环境执法专项检查，对暴力抗法的要依法进行严厉打击；监察局负责对政府工作人员的行为进行监察，对违反环保法规造成严重后果的，按规定追究其行政责任。
关键词：燃气管道 带气动火 风险控制 可操作
中图分类号：TU996.9 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2013）012-140-02
城市燃气经营单位根据政府城市道路改造升级需要，过去敷设在道路下面的燃气管道拆改施工作业频繁发生。一般情况下，城市燃气经营单位在燃气管道拆改施工作业过程中，首先是将燃气管道拆改相关区域全面停气、放散、管道燃气惰性气体置换合格后，再进行管道动火拆除和安装施工作业，最后通过气密性压力试验、吹扫、空气置换合格后通气运行。采用科学的控制方法和可操作的施工作业程序，既保证施工作业人员生命安全和管道设施安全，又不影响客户用气以及经济高效，具有重大的现实意义。
1 带气作业接口形式
一般带气作业接口形式划分为“一气一带”、“两气两带”和“多气多带”等不同带气作业形式。通常情况下，以“两气两带” 动火作业居多。“两气两带”是指因城市道路改造需要中压燃气干管拆改，改建后的新中压燃气干管两端与原中压燃气干管以三通对接方式的带气动火作业接口形式。
2 带气动火作业管理程序
（1）生产部门下达燃气管道拆改计划和带气动火作业计划，并负责计划实施协调工作；（2）工程管理部门委托拆改燃气管道设计和拆改管道安装，并负责组织施工质量验收；（3）管网公司依据《带气动火作业方案》制定《带气作业压力控制方案》并负责调压作业；（4）急修公司制定《带气动火作业方案》并配备施工作业机具和安排作业人员实施带气动火作业；（5）主管领导组织审查审批《带气作业压力控制方案》和《带气动火作业方案》并下达作业指令，销售公司负责通知因带气动火作业受到用气影响的客户，并做好解释工作；（6）安全部门负责办理许可作业票证并严格监督检查各环节施工作业安全；（7）生产部门现场人员负责协调作业单位工作，积极与生产运行调度沟通管道复压和恢复通气等工作。
3 带气动火作业过程控制
3.1 带气动火作业任务描述
（1）公司生产部门根据拆改管道安装工程质量验收合格报告，给管网公司、急修公司分别下达《带气动火作业压力控制计划》和《带气动火作业计划》。（2）在急修公司指定一名副经理以上领导担任本次带气动火作业现场总指挥，负责带气动火作业压力调控、动火作业指挥等工作。（3）管网公司根据《带气动火作业压力控制计划》制定带气动火压力控制方案，维护保养相关阀门设施和移动式补压桥管及压力控制装置。（4）急修公司根据《带气动火作业计划》，制定带气动火作业方案，配备施工作业人员，保养施工设备。（5）为了不影响居民用气，避开居民用气高峰时段，带气动火作业一般安排在13：30-17：30之间实施。
3.2 压力控制程序及要求
（1）管网公司在12：00以前，分别关闭中压煤气干管1号、2号阀门，如图1。待A、B居民小区消耗放散带气动火作业区域管道系统内的煤气。
1-中压煤气干管1号控制阀门；2-中压煤气干管2号控制阀门；3-从煤气干管至A居民小区支线上的控制阀门；4-从煤气干管至B居民小区支线上的控制阀门；5、6-中压煤气干管1号控制阀门阀后阀前放散管控制阀。
（2）在13时至13：30期间，分别关闭3阀门和4号阀门，通过距离中压煤气干管最近的B居民小区调压柜压力指示观察带气动火作业区域管道系统的剩余压力，并在调压柜管道上的压力表接头上安装一只U型水柱表。
（3）在中压煤气干管1号控制阀门处安装“移动式补压桥管及压力控制装置”，如图2。
1-中压煤气干管1号控制阀门；5、6-1号阀门前后放散管控制阀；7-补压桥管；8-补压控制阀门；9-金属软管；10-压力表控制阀；11-U型水柱表控制阀；12-检测中压煤气干管压力的压力表；13-U型水柱表。
（4）通过调压柜上的U型水柱表，检测带气动火作业中压有气管道系统压力，将带气动火作业干管内压力降至300-500Pa范围内。
（5）若压力过高，轻微开启4号阀门，如图1，通过B居民小区的调压柜上的放散管放散。若压力过低，通过“移动式补压桥管及压力控制装置”上的8号阀门轻微开启补压，压力通过U型水柱表观察。
（6）压力控制人员听从现场指挥的指令，确认可以复压后，先关闭中压煤气干管1号控制阀门前后5、6号放散阀门，拆除“移动式补压桥管及压力控制装置”，拆除调压柜上安装的U型水柱表。
（7）缓慢开启全部降压控制阀门，检查作业区域阀门和调压柜处于运行状态，确保系统运行正常。
3.3 带气动火作业程序及要求
带气动火作业口示意图，如图3。
（1）急修公司安排土建施工人员分别开挖M、N作业井，其深度、直径大小以满足动火施工作业为合格。
（2）在新改建中压干管与原来煤气干管两个马鞍焊接处，靠近原来煤气干管外壁处分别开A、B天窗。
关键词：循环流化床锅炉；煤气掺烧
中图分号号：TK22 文献标识码：A
1 项目简介
某年产130万吨大型捣固焦化厂与2×300MW发电厂仅一墙相隔。为2×50孔JNL55-50D型、双联下喷、单热式废气循环、侧装煤捣固焦炉，炭化室高度5.5m，年产100万吨优质冶金焦。
2 掺烧焦炉煤气的意义
2.1 降低记录煤气对大气造成的污染
作为生产工艺的副产品-焦炉煤气的处理是一个重要问题。每小时平均产量2.65万立方焦炉煤气排放到空中，必将造成大气的严重污染，而且浪费宝贵的化工资源。若进行煤气深加工，其投资额约为3亿元人民币，且存在潜在的投资和环境风险。
2.2 提升锅炉燃烧的质量
焦炉煤气的主要成分为氢气、甲烷、一氧化碳等，发热值在3800-4000Kcal/Nm3左右。我公司锅炉为循环流化床锅炉，其特有的炉内燃烧工况及稳定的床温十分适合掺烧焦炉煤气。掺烧焦炉煤气除在价格上比煤炭具有一定优势外，还可减少锅炉受热面的磨损，提高燃烧效率，减少环保压力，是一个双赢的合作。
2.3 有利于提高循环流化床锅炉的稳燃运行
由于循环流化床锅炉燃烧的特殊性（炉膛床温高、不易熄火或即使熄火后短时间炉膛仍会维持很高的温度），煤气进入炉膛爆燃的可能性极小；在30%煤气掺烧份额以内，不会对锅炉的循环燃烧及尾部受热面的传热造成大的影响，也不会影响锅炉的正常稳定运行。
3 煤气掺烧方案的确定与可行性分析
3.1煤气掺烧方案的提出为了充分的利用
焦化厂产生的焦炉煤气，达到资源综合利用的目的，两台锅炉在原来掺烧煤泥、煤矸石的基础上进行了焦炉煤气的技术改造，每台锅炉掺烧焦炉煤气额定量为20000Nm3/h，最大掺烧量～33984Nm3/h，。最大掺烧量时焦炉煤气到炉前的压力约为30KPa（g）。根据锅炉现有布置情况，结合焦炉煤气特点，在锅炉侧墙、后墙交错布置共计8 只气体燃烧器，即两侧侧墙各1 只、后墙6 只。燃烧用风取自上二次风箱。
3.2方案的可行性分析
3.2.1 CFB锅炉掺烧焦炉煤气的稳燃特性分析
对于一般的CFB锅炉来讲，当锅炉满足50%～100%BMCR负荷条件时，锅炉的燃烧不需要进行调整就可以达到汽机的参数标准。如果锅炉低于50%～100%BMCR负荷时，就需要对锅炉进行一定的调整。一般情况下，当锅炉燃烧的负荷在50%～100%BMCR的范围之内锅炉的床体温度、炉膛出口过量气体的系数基本不会发生变化，而在这种状态下，炉膛出口的温度的变化也非常小，这时只有空气量以及下部排烟速度会随着负荷的变化而发生改变，过热器出口的温度应持续在额定值之内。
3.2.2改造后对各受热面及尾部烟道的传热影响
改造后，对锅炉出口也就是分离器进口烟温为908℃，锅炉排烟温度为145℃，各蒸汽及烟气运行参数均正常。锅炉能稳定运行。
3.2.3 煤气掺烧可行性分析
煤气的使用具有一定的安全隐患，当煤气进入锅炉时如果实现完全燃烧那么就产生爆炸的危险，所以，我们在使用煤气掺烧的过程中，只能将煤气作为正常燃烧的原料，不可以将煤气用来点火。只有在锅炉炉膛内的温度达到六百五十度以上时，才可以注入煤气进行燃烧，只有在该温度条件下注入的煤气才能被完全燃烧，这样就可以充分地避免因煤气的不完全燃烧在炉膛内大量的积累而导致的锅炉爆炸情况的发生。为了解决这一个问题，我们要设置一个完善的联锁保护机制：当MFT进行动作时，能够迅速地关闭焦炉煤气；当焦炉煤气的压力低于正常压力时迅速关闭煤气；二次风压低于需要值时迅速关闭煤气；焦炉煤气和炉膛差压低于标准值时迅速关闭煤气；设置单个燃烧器的灭火保护功能。保证上述事项以后，我们还要充分关注焦炉煤气在启动系统设备的过程中需要满足的条件：二次风压要大于允许值；保证炉膛温度在六百五十度以上；保证焦炉煤气的气压大于规定值。
通过内外层共同输入煤气、阻燃二次风。将二次风管改造成复合式的结构，风管的内层用于传输煤气，外层则作为二次风的流通管道。通过二次风可以帮助煤气的完全燃烧同时也可以冷却喷口。可以在燃烧器上设计一个留观火孔，从而便于掌握炉内火焰燃烧的情况。对于在炉区工作的人员必须配备煤气含量超标的 仪器。我公司针对改进后的锅炉，着重强化了煤气输送区的安全管理。
煤气的掺烧范围在20%（热量含量）以内，技术上讲不会对锅炉的安全经济运行造成危害。在入炉煤气快速切断、联锁保护完善、安全管理到位并采取以上措施的情况下，安全上不会有任何问题。在经济论证合理的前提下，该项目可以实施。
3.3方案的确定
3.3.1燃烧器风量的确定
鉴于目前锅炉已经投运，因此焦炉煤气燃烧器的出力设计应首先考虑不会引起原锅炉方案的重大变化来进行。本锅炉方案中，进入炉膛的燃烧用风主要有三路，第一路是来自一次风空预器出口的炉底一次风和播煤风，主要用于炉内物料的流化和入炉煤的播散，该风量根据锅炉燃料特点及燃料耗量等进行设计，炉膛布风板、给煤装置等尺寸根据该风量进行设计，因此一旦锅炉结构尺寸确定，该风量不会有较大调整。第二路是来自高压流化风机出口的高压流化风，主要用于回料器返料用风，该风量的设计根据锅炉容量及结构布置特点确定，且风量为固定用风量，一般不随锅炉负荷变化而变化。第三路是来自二次风空预器出口的二次风，通过二次热风道进入布置在炉膛前后墙的二次风箱，由二次风支管送入炉膛，作为燃料的燃尽用风和燃烧调整用风，该路风量的设计根据锅炉总燃烧用风量及一次风和流化风量确定，且在上下层二次风设计中，还需考虑工况及燃料变化等情况下燃烧调整需要。根据锅炉总体布置特点，确定焦炉煤气燃烧器用风取自炉膛前后墙上二次风，因此焦炉煤气燃烧器的设计用风量应主要考虑对炉膛二次风，尤其是上二次风的影响。
3.3.2燃烧器出力的方案确定
按照焦化厂给出的数据，单台锅炉所设计的燃烧焦炉煤气量为33.9×103Nm3/h。按照这一标准，在保证锅炉设计效率不变的情况下，焦炉煤气所输入的热量达到了总锅炉总输入热量的百分之二十，单个燃烧器所输入的热量为百分之二点五，加上前后墙燃烧器交错布置，因此
锅炉的改造对炉内流场不会产生太大的影响。从计算结果中我们可以发现，当所有的煤气燃烧器同时投入使用时，所需要的燃烧风量是85.6×103Nm3/h，燃烧用风量占二次风总量的百分之二十七点三，在锅炉的实际运行中，我们通过调节一、二次风的输送比例，就可以有效地保证二次风在锅炉内流场的扰动效果，既可保证焦炉煤气的有效利用，同时也使入炉燃料的着火和燃尽等运行参数保持在在一个较为优化的范围内，使对锅炉的性能参数不产生较大的影响。
除此之外，基于焦炉煤气的特点，我们在进行焦炉煤气管道设计的过程中，要充分考虑到防爆的问题，从而充分地保证锅炉运行的安全性焦炉煤气因其CO、N2含量不符合城市燃气标准，从充分利用能源和保护环境的要求出发，适于直接在锅炉中掺烧。循环流化床锅炉掺烧煤气是能源利用和环境保护很好的结合方式。这种混燃锅炉采用循环流化床燃烧方式，煤种适应性好，燃烧效率可达98% ，尤其可燃用含硫较高的燃料，通过向炉内添加石灰石，能显着降低SO2和NOX的排放，降低硫对设备的腐蚀和烟气对环境的污染。
4 300MW循环流化床锅炉的燃烧的原理分析
循环流化床锅炉的主要优点之一就是具有较强的燃料适应能力。因为在循环流化床锅炉的设计过程中，入炉燃料的重量只占床料总重量的百分之一到百分之三，其它的材料为不可燃的固体颗粒，所以只要对给料系统进行科学设计，入炉的燃料就可以快速地和床料充分地混合，那么只要获得合适的温度，就可以进行充分地燃烧。在本次改造工程中，焦炉煤气的热值相对较高，跟之前的煤种设计相比较，产生相同热量状况下所产生的燃烧气体和烟气排放都更少，所以，在合适的掺烧比例条下，锅炉内燃烧工况的组织以及锅炉内流场的均衡性不会产生过大的影响；并且在这种流体动力环境下充分保证了气体和固体以及固体和固体之间的混合程度，从而充分保证了这些燃料输入炉膛后能够进行充分地燃烧。本次设计的锅炉时由东方公司自主研发的300MW I型CFB机组炉型，它具有以下特点：锅炉采用了M型的整体布置方式；改变了以往的分体炉膛，设计为单体式的炉膛；使用汽冷分离技术取代了以往的绝热分离器；使用炉前气力播煤技术；采用屏式过热器和屏式再热器的结构取代了以往的外置式换热技术。
并且在尾部设计了双烟道板调温技术，这项技术运用了回路吸热量的控制、较低的炉膛烟气速度、调节较大范围的一、二次风的比例等方法，交好地解决了传统锅炉的床温调节、维护以及燃烧排渣等难题，并且在对锅炉进行给煤和排渣处理时，充分考虑了煤质变化对锅炉造成的影响。从该锅炉的热量分配方面来讲，在燃料充分燃烧以后着重对回路的吸热比例进行了研究。在该设计中，锅炉的主要循环回路以及锅炉对流断的热量会伴随着所注入的燃料的改变而发生变化。基于这些情况，我们在充分保证锅炉放热以及吸热均衡的基础上，充分考虑了劣质燃料对锅炉内受热面产生的不良影响。
参考文献
[1] 邓仁华，苍大强，赖朝彬，袁敏. 新钢130t/h燃气锅炉内流动特性的数值研究[J]. 工业炉. 2006（03）
按照“北京市城市总体规划”及整治大气污染的要求，在完成引进陕升宁天然气进京工程的基础上，北京市的大规模天然气置换工作于97年正式开始。根据天然气进入市区气源方向及现有人工煤气及天然气输配系统状况，置换工作由人工煤气供气区的北部向南、西方向逐步进行。截止到99年底人工煤气区的90万用户中，已有38，石万户进行了天然气置换(见下表)，天然气供气区已拓展到前三门大街以北的广大地区(即北京市的北城地区)。从2000年开始，还将对现有的近50万人工煤气用户分4至5年完成置换。其中，2000年将对22万户进行天然气置换。届时，北京市的人工煤气将退出城市燃气供应系统，全部被天然气所取代。
二、天然气置换工作流程及工作内容
(一)天然气置换工作流程
(二)天然气置换工作流程说明
1、按照北京市政府、原北京市公用局(现市燃气集团公司)的要求，会同有关单位制定北京市天然气置换人工煤气分年度置换计划，确定分年度置换规模及置换区域范围。同时，汇同公司有关部门根据分年度置换计划做好人工煤气和天然气榆配系统的调整计划，包括调度供气平衡、购销计划、三级输配管网的调整，置换连通线施工计划等工作的调整工作计划。
2、按照置换分年度计划的要求，收集规划置换区管网和用户资料，其中管网管理所提供高、中压人工煤气管网运行编号图、置换区中、低压管网运行图，用户管理所提供置换区用户资料，内容包括：搂号、产权单位、居民户数、主要灶具类型等，置换力、负责搜集和整理相关地形、各调压站所带负荷、用户增减数量等资料。
3、置换办根据年度置换计划及收集的资料，制定出本年度置换工作分期计划，在分期计划中规定置换期数、置换日期及至换范围、置换民用户数、公福数等，同时制定每期置换中各项工作的完成详细时间表。
4、按照置换分期计划，置换办组织对分期置换区用户情况进行初步调查，内容包括：核实中、低管网运行图．上建筑物位置，标注新增及拆除建筑物，调查建筑物内用气情况及用气性质，居民用户数量的核实及房屋产权单位。
5、将初步调查资料整理后，置换办制定初步置换方案，方案中规定了各置换单位置换前准备工作内容及完成时间，置换日期及用户现场咨询时间等。
6、按照初步置换方案要求，各置换单位在置换前应完成如下工作：
(1)置换办：根据初步调查资料，对置换区内所有房屋产权单位进行核实用户数量、用气性质及门牌号等工作，登记造册后给房屋产权单位开具天然气置换费收费通知单并收取置换资。
(2)管网管理所(管网运行管理部门)：①参照初步调查资料对置换区中、低压管网进行核查②核准中、低管网运行图，并对遗漏管线进行补测、上图。③按照分期置换计划，在规定时间前完成置换区分段中压闸门的加装与更换工作以及中、低压管线的切、接线的作业。④制定出管网置换方案及置换事故状态下的应急方案。
(3)对必要的中、低压置换连通线、置换前需更新的管道工程，由工程施工单位在规定时问前完成。
(4)用户管理所(用户户内管理部门)：
【关键词】施工安全；无轨运输；防爆改装；技术创新
Ping-day cross-hole high gas tunnel work area trackless transport scheme
Zhang Tao
（China railway tunnel group co.， LTD Zunyi Guizhou 563000）
【Abstract】Gas tunnel construction to ensure construction safety， mode of transport commonly used rail transport， rail transport and trackless transport with a high contrast applicable conditions， high transport costs， the disadvantage is not easy to manage. If using gas tunnel construction trackless transport， the first to solve the problem of mechanical equipment is explosion-proof， so after the program comparison and technological innovation， the day the floor tunnel cross-hole high gas work area on the basis of the existing technology， developed an innovative use of active defense the principle of modified car gas explosion protection system， solves the problem of non-rail transportation system is safe and reliable， and low cost， the gas tunnel construction， trackless transport equipment explosion modification provides a new idea.
【Key words】Construction safety；Trackless transport；Explosion modification；Technology innovation
1. 工程概况
天坪隧道全长13978.252m，隧道设置“平导+2斜井+横洞（主、副井）”。其中，横洞工区为高瓦斯工区，负责承担DK128+234～DK124+860段3374m正洞，PDK128+240～PDK124+640段3600m平导的施工任务。横洞（主、副井）位于线路前进方向左侧，与正洞左线中线相交于PDK128+234里程处，平面交角为78°39′53″，坡度-0.903%，横洞（主井）长1050m，横洞（主井）与隧道采用斜交单联式；横洞（主井）与平导中线相交DK128+240里程处，主要负责正洞的开挖。横洞（副井）位于线路前进方向左侧，与平导中线相交于PDK128+210里程处，平面交角为78°41′59″，坡度-0.904%，横洞副井长1061m，横洞与隧道采用斜交单联式，横洞（副井）主要负责平导的开挖。隧道在DK127+710～DK127+850段穿越龙潭组煤系地层，隧道连续穿越C6、C5、C3煤层。
2. 运输方案的选择
2.1 方案选择的原则。
（1）应根据隧道长度、断面大小、施工方法、机具设备、运量要求确定方案。
（2）减少干扰，提高装渣效率，运输效率，保证作业安全。
（3）根据场地要求、施工条件确定运输方案。
（4）确保投入产出成正比。
（5）确保安全施工、文明施工以及施工进度。
2.2 运输方案的对比。
根据当前国内山岭隧道施工采用的运输方式主要有两种，即有轨运输和无轨运输，即对这两种运输方案进行比较，选择最优方案。
（1）无轨运输。
主要用于大断面隧道作业，台阶法，全断面法开挖均适用，路面纵坡一般不大于20°。不利因素：汽车排放的尾气较多，洞内空气质量较差。
（2）有轨运输。
主要用于小断面隧道作业，装载机与自卸车无法并行，适合于全断面法施工，台阶法施工应用较困难。路面坡度有一定局限性，一般为0.3%～1%（电机车）；具有瓦斯等易燃、易爆气体的隧道；洞口场地平坦，空间较大。有利条件：洞内空气污染小，有利于人工洞内作业。
2.3 安全、质量方面的影响。
（1）无轨运输组织较简单，可操作性强，安全度高；而有轨运输对轨道、车辆、操作人员要求相对较高，施工组织难度较大，安全度较低。
（2）无轨运输条件下，仰拱作业可以紧跟开挖掌子面，结构能及时封闭，有利于结构稳定，保证施工安全，而且文明施工方面做得较好。而有轨运输条件下，仰拱工作面施工距掌子面的距离会很长，不能及时封闭结构，而且仰拱作业面轨道交叉多，施工组织难度非常大，影响开挖运输作业，不仅严重制约施工进度，还对文明施工、质量、安全都不利。
2.4 工作效率的对比。
（1）无轨运输组织简单，不用铺轨道，出碴灵活，工作效率高。而有轨运输，调度时间长，组织难度高，每次开挖都有铺轨时间，否则装载机运距较远，造成出碴效率低。
（2）无轨运输条件下，仰拱作业面采用栈桥施工，移动灵活，不影响仰拱施工，也不影响出碴进度，施工干扰小。而有轨运输条件下，首先轨道的拨接频繁，工作量大，仰拱施工速度慢，而且还会影响正常出碴，施工干扰大。
（3）无轨运输条件下，衬砌混凝土罐车运输量大，速度快，效率高，对混凝土的质量性能保障较好；而有轨运输条件下，轨行式混凝土罐车运量小，速度慢，效率低，要想保证混凝土质量就要加大投入。
2.5 施工进度的对比。
无轨运输组织简单，调度容易，装碴量大，出碴速度快，进度有保证。而有轨运输，组织复杂，调度相对困难，而且投入的人力、物力较多，施工进度难免受影响。
2.6 施工组织的管理对比。
（1）无轨运输组织简单，设备维修也容易，相关经验也多；而有轨运输组织复杂，设备维修相对困难，内部员工具有相关经验的人员也较少，因此，有轨运输施工组织管理难度较无轨运输难度要大得多。
（2）综上所述，天坪隧道横洞工区洞口场地狭小，不利于有轨运输的布设，选择无轨运输既可以保证施工安全、又可以保证施工质量、还可以提高施工进度，而且管理相对容易、效益明显。因此，天坪隧道横洞瓦斯工区采用无轨运输方案，可以对进洞机具设备进行防爆改装，就可以解决。
3. 瓦斯隧道管理措施
（1）对进洞挖掘、装载、运输等以柴油为动力的设备进行防爆改装，并通过验收合格，满足MT989-2006、MT990-2006相关标准的要求。
（2）电力供应和电气设备上严格执行“三专两闭锁”和“MA”准入制度，对于不防爆，没有防爆安全标识、国家明令禁止使用和淘汰的电气防爆设备严禁进洞使用。
（3）制定通风方案，建立完善有效的通风系统，前期采用压入式通风，中后期利用平导采用巷道式通风，满足瓦斯隧道通风要求。
（4）实行自动监测与人工监测相结合的监测体系，自动监测24小时有效，人工监测有效补充。
（5）制订严格的瓦斯管理制度，学习煤矿上的管理办法，严格进洞检身制度，严禁携带烟、火等进洞，严禁穿化纤衣服进洞，对于进风隧道等敏感地点严禁动火，对于隧道内其他可以进行不防爆操作的地点采取了每次都制定安全措施并签字贯彻的办法。
4. 煤矿无轨运输的现状
我国煤矿井下辅助运输状况与发达国家相比差距仍然较大，大多以有轨运输为主，90年代中期国内部分新建矿井开始采用无轨辅助运输代替传统的有轨辅助运输。如内蒙神华集团的大柳塔矿、山东兖矿集团的济三煤矿等。从使用情况看，采用无轨辅助运输后效率提高明显，目前采用无轨运输或者混合运输的煤矿占煤矿总数的比重越来越大，经对目前采用无轨运输煤矿建设现状的调查，经过煤层的斜井和斜巷，瓦斯赋存多少不一，施工设备与运输机械多采用隔爆型，无一是因为运输设备发生瓦斯事故。尤其2013年1月18日，贵州盘县金佳煤矿煤与瓦斯突出事故发生13人遇难事件证明，采用有轨运输，导致了“救援作业空间狭窄，导致搜救挖掘只能采取人工装货、轨道运输的方式出货，运输效率较低，增加了搜救难度。”
5. 设备防爆改装系统
5.1 防爆改装说明。
煤矿瓦斯监测设备目前市面上型号众多，但多数设备都比较笨重，价格质量也参差不齐，设备的安装维护也各有不同。考虑到监测系统在工程行走机械设备上应用与矿井的条件差别，经过项目部市场调研及方案比选，在现有防爆改装体系基础上，加以改进创新，选用KJ70NA型煤矿一体化安全监控系统，配备相应的传感器和监控分站，形成一套适合于车载的瓦斯监测系统，达到隔爆型设备的相应标准。该系统具有体积小巧、安装方便、运行稳定、价格便宜的特点。
5.2 防爆改装的原理和主要内容。
系统主要采集施工机械工作区域的环境瓦斯气体体浓度参数，控制分站根据采集的浓度值和控制逻辑进行分析处理。系统工作时，当环境瓦斯浓度逐渐上升，达到比较危险的浓度（比如按照有关规定设定为0.3%），分站向报警器发出报警信号，报警器发出声光报警，驾乘人员听到或看到报警信号后，立即停止作业，通知相关人员核查现场实际情况，在查明起因并解除危险后再行作业，可以实现危险提前处理的作用。如果瓦斯浓度上升较快或者是施
工机械现场无人值守时，环境瓦斯浓度达到较高危险限值0.5%后，此时控制分站再次向机械的断油熄火控制器发出控制信号，使机械自动停止工作，实现闭锁。所改装的主要内容如下：
（1）改装进气系统：
安装进气控制阀，阻止发动机回火，并控制发动机超速时关闭发动机。
（2）改装排气系统：
安装主冷却器、阻焰器、火花消除器，达到降低发动机排气温度、消除火焰、火花的目的。
（3）改装电气系统：
安装防爆发电机、防爆起动马达、防爆起动蓄电池、电器隔爆箱和控制开关等，控制发动机的运行和工作。
（4）仪表系统改装：
安装隔爆型电流表、水温表、机油压力表和油量表等控制仪表。
（5）改装控制系统：
安装发动机冷却水温检测阀和排气温度检测阀，一旦出现超温情况或其他影响发动机安全运行的情况，报警装置进行报警，并设有与进气控制阀相连的起动/紧急停机装置，可以在紧急情况下实现手动紧急停车。
（6）其他部分改装：主要是消除运动中产生的静电，添加静电消除装置。
6. 实施效果
6.1 通风效果。
采用无轨运输施工，洞内的污染源除爆破气体、瓦斯气体外还有各种内燃车辆排放的废气，经检测瓦斯浓度最大值出现在爆破后，在放炮后10～15min内，掌子面附近（约500m）的炮烟向洞口方向压出，通风30min后检测瓦斯浓度为0.01%～0.05%之间。
6.2 进度方面。
（1）采用无轨运输，运输能力强，速度快，工序循环影响不大。出碴、混凝土衬砌、隧道仰拱施工、底板砼施工采用栈桥可以同步进行，各工序影响不大，并且做到均衡生产，保证各工序正常衔接。
（2）爆破通风后可及时出碴，断面尺寸足够时可以采用多台车辆出碴，提高出碴速度，同时减少作业循环时间。
（3）采用无轨运输，横洞提前施组2个月到达井底，正洞IV级围岩无轨运输最大月进尺115.6m，III级围岩无轨运输最大月进尺160m。
6.3 安全方面。
截止目前，天坪隧道横洞工区采用无轨运输方式，瓦斯工区施工安全情况良好，未发生过一起瓦斯安全事故，并已安全顺利通过煤层。
7. 结语
瓦斯隧道较普通隧道施工具有安全风险高、施工难度大、管理难度大、施工效率低等特点。要想安全、优质、高效的完成瓦斯隧道的施工生产任务，首先需要解决的就是隧道瓦斯问题，天坪隧道横洞瓦斯工区安全顺利通过煤系地层，依赖于合理的施工方案、有效的施工组织、严格的管理制度及管理体系，本文通过对隧道施工的安全、进度、效益有巨大影响的运输方案的选择，总结了以下几点经验。
（1）不拘泥于传统思维，勇于创新，一旦获得成功，将会收益巨大。
（2）瓦斯隧道施工是一项系统工程，运输方案的选择还有赖于其它施工方案的合理运用，比如开挖、支护方案。
（3）设备防爆改装针对不同的隧道，不同的瓦斯环境，可以采用不同的改装方式。
（4）验证了车载瓦斯系统形成的设备防爆改装，适用于高瓦斯隧道施工。
参考文献
[1] TB10304-2009，铁路隧道工程施工安全技术规程[S].
[2] TB10120-2002，铁路瓦斯隧道技术规范[S].
[3] 赵全福主编. 煤矿安全手册[Z]. 北京：煤炭工业出版社，1994.
