CC BY
140
------------------------------------------ © П.И. Тарасов, А.П. Тарасов,
А.Г. Ворошилов, А.Г. Журавлев,
2006
УДК 622.271:656.13
П.И. Тарасов, А.П. Тарасов, А.Г. Ворошилов,
А.Г. Журавлев
ПРИМЕНЕНИЕ ТРОЛЛЕЙВОЗНОГО ТРАНСПОРТА НА ОТКРЫТЫХ ГОРНЫХ РАБОТАХ
Семинар № 19
Использование рядом зарубежных фирм дизель-троллейвозов на горных предприятиях с открытым способом добычи, а также испытания опытных отечественных образцов показали ряд преимуществ применения дизель-
троллейвозного транспорта, таких как:
- экономия дизельного топлива от 30 до 80 %;
- увеличение скорости движения дизель-троллейвозов по сравнению с автосамосвалами на 20-50 %;
- повышение производительности на 10-20 %;
- увеличение уклонов автодорог и, вследствие этого, уменьшение разноса бортов в конечном контуре карьера;
- уменьшение загазованности внутри-карьерного и воздушного бассейна;
- возможность применения рекуперации электроэнергии при движении дизель-троллейвоза под уклон и более плавного электродинамического торможения;
- достаточная надежность и безопасность работы в зимних условиях, возможность безгаражного содержания, удобство организации электроподогрева двигателя и др.
Показатели эффективности по данным зарубежных источников (Канада, ЮАР) применения дизель-троллейвозов, а также полученные при эксплуатации опытнопромышленного участка на Куржункуль-ском карьере доказали перспективность этого вида транспорта. Так расход топлива
при его применении сократился в среднем на 30 %, и чётко прослеживалась тенденция к улучшению технико-экономических показателей по мере возрастания расстояния транспортирования. Так скорость движения на подъёмах, превышающих 8 %, увеличилась на 30-35 %, что составило 20-24 км/час, и ограничивалась лишь условиями работы токосъёмника. Увеличение производительности, достигнутое за счёт сокращения времени рейса составило 23 %, снижение эксплуатационных расходов на 31 % и достигнута суммарная экономия до 30-37 %. Причём в технологии применения рассматривался вариант с трассой практически полностью находящейся внутри карьера, с ограничением по скорости и необходимостью преодолевать затяжные уклоны. Но самое главное это всё та же разница в цене электроэнергии и дизельного топлива. Как изменятся показатели в условиях рыночной экономики? Особенно учитывая последние тенденции к удорожанию нефтепродуктов. С 1975 г. цена на дизельное топливо на международном рынке возросла в 6 раз и продолжает расти с всё увеличивающимися темпами. Тем более, что на Куржункуль-ском руднике применялись дизель-троллейвозы, практически переделанные автосамосвалы, которые запитывали все внутренние системы от двигателя внутреннего сгорания, то есть расходовали горючее и при движении под контактной сетью.
Таблица 1
Анализ технико-экономических показателей использования троллейвоза на базе самосвалаБелАЗ-75131*
Показатели Ед. изм.
Среднее расстояние перевозки км 20
Грузооборот тыс.ткм 200000
Грузоподъемность т. 130
Производительность 1-го троллейвоза тыс.ткм 8018,9
Необходимый парк троллейвозов шт. 25
Цена 1-го троллейвоза тыс. руб. 20478,75
Капитальные затраты
Стоимость парка троллейвозов тыс. руб. 511968,75
Сооружение ВЛ-6кВ тыс. руб. 9600
Сооружение тяговых передвижных подстанций тыс. руб. 64176
Сооружение троллейных линий тыс. руб. 70400
Реконструкция дороги тыс.руб. 160080
Общие (итого): тыс.руб. 816224,75
Эксплуатационные затраты
Стоимость электроэнергии тыс. руб. 87108
Стоимость смазочных масел на парк тыс. руб. 558,4
Зарплата водителей тыс. руб. 37500
90% ресурс км 800000
Среднегодовой пробег км 125000
Амортизационный срок год 6,4
Амортизация тыс. руб. 80,00
Накладные расходы тыс. руб. 82496,4
Содержание линий эл. передач тыс. руб. 1073,6
Содержание передвижных тяговых подстанций тыс. руб. 9101,2
Содержание троллейных линий тыс. руб. 6191,5
Затраты на З./ч в % от стоимости троллейвоза за весь период экс- % 70
плуатации
Затраты на з/ч в год % 10,9
Затраты на з/ч в год на парк тыс. руб. 55804,6
Пробег шин "Впс1е81опе" до замены км 100000,0
Кол-во замен в год на парк троллейвозов шт. 187,5
Цена 1 шины тыс. руб. 226,5
Стоимость шин в год на парк троллейвозов тыс.руб. 42468,8
Содержание гаражно-ремонтной базы тыс. руб. 20990,1
Общие (итого): тыс. руб. 343372,54
Себестоимость руб/ткм 1,72
производительность БелАЗ-75131 в ОАО "Р-з Таллинский" за 2003 г. при среднем расстоянии перевозки 9,67 км и средней технической скорости 18,27 км/ч составила 7880,4 тыс. ткм. При пересчёте на среднее расстояние 20,0 км и при средней технической скорости 18,27 км/ч производительность должна быть 8018,9 тыс. ткм.
Таблица 2
Сравнительный анализ технико - экономических показателей использования троллейвозного транспорта для перевозки горной массы на Куржункульском руднике ССГПО и карьере «Зарница» АЛРОСА
Показатели ОПУ дизель-тролейвозного транспорта на Куржункульском руднике (проект УГР №5651 ПЗ) «Зарница» - рассматриваемый вариант троллейвозного транспорта на этом участке
Расстояние транспортирова- 2,3 20
ния, км;
Грузооборот, млн.т*км 71,3 200
Капитальные затраты, тыс. руб
Сооружение ВЛ - 6кВ 2400 9600
Сооружение тяговых передвижных подстанций 22920 64176
Сооружение троллейных линий 10560 70400
Приобретение дизель-тролейвозов 525400 1462600
Реконструкция дороги 57172 160080
ОБЩИЕ (Итог): 618452 1766856
Эксплуатационные затраты, тыс.руб
Расход эл. энергии 31110 87108
Расход смазочных материалов 2299,7 6441,6
Зарплата водителей 25809,1 72248,4
Амортизация 138256,5 387118,2
Накладные расходы 29463 82496,4
Содержание линий эл. передач 268,4 1073,6
Содержание передвижных тяговых подстанций 3251,3 9101,2
Содержание троллейных линий 884,5 6191,5
Ремонты 23119 64739,3
Содержание гаражно-ремонтной базы 7496,9 20990,1
ОБЩИЕ (Итог): 261958,4 737508,3
Себестоимость, рубУ(т-км) 3,67 3,69
Примечание: По данным «Зарница» АЛРОСА себестоимость транспортирования на этом уча-
руб
стке составляет в данный момент при транспортировании автосамосвалами 5,44-. Оку-
т * км 1766856тыс. руб.
паемость капитальных затрат:---------------------------= 5 лет.
(5,44 - 3,69) * 200000тыс. руб
Вместе с отмеченными достоинствами, у дизель-троллейвозного транспорта по сравнению с автосамосвалами имеется ряд недостатков, которые можно условно разделить на два направления: конструктивные и технологические, снижающие эффективность применения дизель-троллейвозов на открытых горных работах.
К первому направлению можно отнести:
- более сложную конструкцию дизель-троллейвозов с дополнительным оборудованием ввиду наличия двух источников энергии;
- необходимость строительства подстанций и троллейной системы;
- возрастание расходов на обслуживание двух силовых установок;
- повышенный износ шин, но пропорциональный производительности.
Ко второму направлению относятся:
- необходимость уширения автомобильных дорог и улучшенного их содержания;
- необходимость устройства горизонтальных площадок;
- частичная утрата автономности, снижение маневренности работы дизель-троллейвозов;
- более сложная организация работы на пересеченных транспортных коммуникациях.
Эффективность применения работы дизель-троллейвозов определяется рядом факторов, среди которых наиболее важными являются: конструктивные параметры работы дизель-троллейвозов и технико-экономические показатели их эксплуатации. Но решающее значение имеет общий экономический эффект, определяемый стоимостью и дефицитностью нефтяного топлива и электроэнергии в районе применения работы дизель-троллейвозов.
В прошлом веке, и особенно в его середине, широкое распространение для снабжения электрической и тепловой энергией компактно спланированных городов и промышленных предприятий по-
лучили теплоэлектроцентрали (ТЭЦ). В последующие десятилетия был взят курс на создание энергосистем на базе крупных электростанций в том числе АЭС, что позволило повысить надежность электроснабжения крупных промышленных регионов и снизить стоимость выработки электроэнергии. В этих условиях была сформирована раздельная схема энергообеспечения, при которой тепловая энергия поступала от котельных ведомственной принадлежности, эффективность которых невысока, а электрическая - от сетей энергетической системы. То есть была приостановлена и не получила своего дальнейшего развития технология совместного производства тепловой и электрической энергии, которая получила название когенерация (КТЭ).
В этой связи возникли проблемы, связанные с энергообеспечением горных предприятий, размещенных в отдаленных районах, в том числе Севера, для которых было необходимо длительное время строить линии электропередач на большие расстояния, либо крупные электростанции. Это в значительной степени влияло на внедрение работы дизель-
электрических автосамосвалов, так как легче было обеспечить поставки нефтяного топлива в эти районы.
Наряду с другими недостатками, которые объективно сдерживают массовое применение дизель-троллейвозов на открытых горных работах (сложность конструкции в сравнении с автосамосвалами, необходимость в дополнительном оборудовании при двойных источниках энергии, устройство контактной сети, снижение автономности и маневренности, сложности пересеченных транспортных коммуникаций), поставки электроэнергии на большие расстояния играли также весьма отрицательную роль.
При комбинированном производстве электроэнергии и тепла удельный расход условного топлива на производство одного кВт-ч составляет 140-150 т, то есть более эффективно преобразует энергию пер-
вичного топлива в другие ее виды. Поэтому оснащение горных предприятий и расположенных рядом городов и поселков, потребляющих тепловую и электрическую энергию мобильными электроустановками, ориентированными на энергообеспечение конкретного предприятия, должно происходить с использованием когенераци-онных технологий. Когенерационные установки имеют большой ресурс, низкую стоимость эксплуатации, низкую стоимость установленной мощности, низкую стоимость производимой электроэнергии и тепла, а также безопасность.
В настоящее время ГТД для когенера-ции выпускаются мощностью до 200 МВт и обладают высокой надежностью и небольшими габаритами. При этом установка по энергообеспечению горного предприятия может работать автономно от энергетической системы
или параллельно с ней. В связи с этим рациональность применения дизель-
троллейвозного транспорта, особенно на угольных разрезах, должна повыситься, а эффективность определяется для каждого объекта отдельно. Имеется в виду, что вблизи разрезов или на их борту устанавливаются мобильные теплоэлектрические станции, работающие на местном топливе и обеспечивающие электроэнергией добывающие предприятия и поставляющие тепло для расположенных вблизи городов и поселков. В этом случае поте6ри тепла и затраты электроэнергии при транспортировке теплоносителя (до ГРЭС, например угля, и обратно электроэнергию) сводятся к минимуму. К.П.Д. современных малых котлов на местном топливе достигает 90 %.
Согласно тенденции удорожания углеродного сырья (нефти, газа, угля) на мировом рынке и необходимости его экономии, весьма актуальным становится вопрос о сокращении доли дизельного топлива за счёт увеличения потребления электроэнергии на горных предприятиях. Основным потребителем дизельного топлива на карьерах является тех-
нологический транспорт (автосамосвалы, автопогрузчики, автоскреперы). Преимущества использования автосамосвалов с двигателями внутреннего сгорания, такие как мобильность и манёвренность до сих пор не имеют альтернативного решения для подвижного состава, использующего электротягу.
Довольно давно возникали идеи совмещения этих двух видов энергии на карьерном транспорте. Особенно это становится актуальным при всё возрастающих расстояниях транспортирования с разным качеством дорог и всё ухудшающейся по мере углубки карьеров атмосфере рабочей зоны. Одним из вариантов решения проблем в подобных ситуациях является по нашему мнению, незаслуженно забытый и не получивший развития трол-лейвозный транспорт с полным отказом от дизельного двигателя и работой исключительно на электроэнергии.
Сейчас же возможен подход к решению этих проблем с полным отказом от двигателя внутреннего сгорания. С достижением таких результатов как рекуперация энергии и либо сброс её в контактную сеть либо аккумулирование. Причём при применении закольцованной схемы движения без пересечения транспортных коммуникаций возможен ещё более резкий скачок производительности троллейвозов как внешнего транспорта карьеров. То есть при комбинированной схеме с автомобильным транспортом внутри карьера или в глубинной его части, а троллейвоз-ного - на поверхности и на верхних горизонтах с обустройством перегрузочных складов-накопителей. Это несомненно
найдёт своё применение на карьерах не имеющих подъездные железнодорожные пути (рисунок).
Вопрос о создании новых или модернизации на основе уже имеющихся, таких транспортных средств как троллейвозы -это вопрос времени. Мы считаем, что троллейвозный транспорт станет вполне естественным самостоятельным направлением, на ряду с автомобильным, обусловленным тенденциями мировой экономики.
а)
БВР Экскавация Автотранспорт
Промежуточный склад Троллейвоз до ДОФ Дробление на ДОФ в карьере или отвала отвалообразование
Авторы считают, что для внедрения троллейвозов на открытых горных работах необходимо изменить технологию погрузки и разгрузки, что вызовет изменения при
работе автотранспорта на перегрузочных складах и при отвалообразовании. Без разработки специальной технологии ведения открытых горных работ и внедрения кар-
в)
БВР
Экскавация
Гусеничный
Промежуточный склад в карьере
Троллейвоз до ДОФ или отвала
Дробление на ДОФ отвалообразование
Технологическая схема: а) с автомобильно-троллейвозным транспортом - склад на борту карьера; б) с автомобильно-троллейвозным транспортом - склад внутри карьера; в) с гусенично-троллейвозным транспортом - склад внутри карьера
динальных изменений в конструкции троллейвозов, их применение при разработке месторождений открытым способом останется проблематичным.
Для внедрения троллейвозов на современном этапе необходимые следующие изменения в их конструкции и технологии применения:
1. Боковая разгрузка, что позволит изменить технологию отвалообразования и ликвидировать пробег троллейвоза на отвале и у бункера обогатительной фабрики с использованием дизельного двигателя.
2. Использовать троллейвозы в качестве магистрального транспорта (анна-логично железнодорожному транспорту, но там, где его использование на карьерах невозможно).
3. Применять токосъемники только штангового типа для исключения ослепления водителей.
4. Эксплуатировать троллейвозы в основном для транспортирования руды на
обогатительные фабрики или другие стационарные перегрузочные пункты (уголь через бункер в железнодорожные составы).
5. Наибольшая вероятность использования троллейвозов имеется на угольных разрезах и карьерах при безвзрывной технологии добычи полезного ископаемого и постоянном месте разгрузки (бункер).
6. Эффективность применения троллейвозов повышается также на угольных разрезах при использовании на борту карьера когенерационных установок, использующих в качестве топлива добываемые угли.
Перспективность применения электрифицированных систем автотранспорта для работы в глубоких карьерах увеличивается в условиях непрерывно возрастающих цен на жидкое топливо и отработки разведанных его запасов в течение ближайших 20-30 лет. Поэтому оснащение горных предприятий и распо-
ложенных рядом городов и поселков, потребляющих тепловую и электрическую энергию мобильными энергоустановками, ориентированными на энергопотребление конкретного предприятия должно осуществляться с использованием когенерационных технологий. Вбли-
зи разрезов или на их борту устанавливаются мобильные теплоэлектрические станции, работающие на местном топливе и обеспечивающие электроэнергией добывающее предприятие и поставляющее тепло для расположенных вблизи городов и поселков.
------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Яковлев В.Л. Теория и практика выбора транспорта глубоких карьеров. - Новосибирск: Наука, 1989. - 240 с.
— Коротко об авторах
Тарасов П.И., Тарасов А.П., Ворошилов А.Г., Журавлев А.Г. - ИГД УрО РАН.
----------------------------------- ДИССЕРТАЦИИ
ТЕКУЩАЯ ИНФОРМАЦИЯ О ЗАЩИТАХ ДИССЕРТАЦИЙ ПО ГОРНОМУ ДЕЛУ И СМЕЖНЫМ ВОПРОСАМ
Автор Название работы Специальность Ученая степень
ГОРНЫЙ ИНСТИТУТ КОЛЬСКОГО НАУЧНОГО ЦЕНТРА РАН
НАТАРОВ Олег Валерьевич Совершенствование технологии взрывных работ с применением эмульсионных взрывчатых веществ на карьерах Хибинских месторождений 25.00.20 к.т.н.
