散貨碼頭裝卸工藝及設備研究

夏建旺

1 概述

根據散貨的特性、散貨進口、出口的年貨運量,并結合碼頭所處水陸域條件,對散貨碼頭裝卸工藝主要裝卸船作業、庫、場——碼頭前沿運輸作業、堆場堆取作業等方面進行論述。

2 裝卸船作業

2.1 裝船作業

1)帶式輸送機裝船主要有固定轉盤式散貨裝船機、桅桿轉盤式散貨裝船機、弧線軌道式散貨裝船機、移動式散貨裝船機等。

固定轉盤式散貨裝船機內河多安裝在墩座直立式碼頭上,1個泊位應選用兩臺,兩臺的間距不應小于設計船長的2/3,該工藝適用于水位差10 m左右的中小水位差和船型較大的散貨碼頭。

桅桿轉盤式散貨裝船機結構簡單、造價低,但不能伸縮,裝船覆蓋面較小,一般適用于沿海港口。

弧線軌道式散貨裝船機主要用于直立式碼頭和斜坡碼頭,川江及三峽庫區由于水位差較大,弧線軌道式散貨裝船機安裝在斜坡碼頭躉船上,裝卸效率較高,內河由于散貨碼頭年貨運量不是很大,一般選用500 t/h,800 t/h及1 000 t/h的裝船機裝船。

移動式散貨裝船機一般安裝在直立式碼頭或斜坡碼頭躉船上,裝船作業時不需要移船,但是安裝在躉船上時對躉船的縱傾和橫傾要求較高。

2)抓斗起重機裝船主要適用于通用性的直立式碼頭,專業性散貨出口碼頭,特別是散貨運量較大時,一般都不采用這種形式。

3)專業散貨裝船機主要是針對散裝水泥、熟料、散裝化肥等粉體貨物進行裝船的設備,均為連續輸送設備。粉體散貨裝船機運輸形式主要有皮帶機、空氣斜槽、氣力管道等。

2.2 卸船作業

1)橋式抓斗卸船機類似于龍門起重機和裝卸橋,安裝在直立式碼頭和斜坡碼頭的躉船上。橋式抓斗卸船機原先選用于中、小水位差的直立式碼頭卸大型船舶,隨著武鋼港船用橋式抓斗卸船機的投入使用,表明在大水位差斜坡碼頭也可以選用橋式抓斗卸船機進行散貨卸船作業。2)浮式起重機布置在斜坡碼頭躉船上,躉船上還應布置接料料斗及相對應的皮帶機輸送系統。川江及三峽庫區一般選用起重量10 t,幅度30 m的全回轉浮式起重機。3)鏈斗卸船機是一種連續的卸船機械,適用于直立式碼頭和斜坡碼頭。內河斜坡碼頭安裝在躉船上,通過卸船機上的鏈斗將船艙內的散貨連續不斷的提升至皮帶機上,經皮帶機運輸至后方堆場。4)船舶自卸為船舶本身自己帶有卸船設備,船舶到港以后直接將散貨卸至碼頭接料點,節省能力和減少港口機械投資。

3 庫、場——碼頭前沿運輸作業

3.1 上下坡輸送作業

1)皮帶車是皮帶機的一種特殊形式,是一種長度較大的移動式皮帶機,適用于水位差變化較大且變化頻繁的斜坡碼頭。主要特征是在整機采用多節分段鉸接的撓性機架組成,機架下有行車輪,采用卷揚機系統移動皮帶車,使用方便,適應性好,減少碼頭對航道的影響,其工藝流程為:后方堆場→固定皮帶機→皮帶車→鋼引橋皮帶機→浮式起重機、裝船機、卸船機。2)鋼引橋皮帶機主要適用于浮碼頭形式。皮帶機安裝在鋼引橋上,通過改變鋼引橋坡度以適應水位變化,其工藝流程為:后方堆場→固定皮帶機→鋼引橋皮帶機→浮式起重機、裝船機、卸船機。3)移動皮帶機適用于中、小水位差且變化不頻繁、斜坡道短而緩的斜坡碼頭,為使移機方便,宜在坡頂設置手搖鉸車牽引,但這種形式不如皮帶車方便,一般不宜采用。4)斜坡纜車與前面散貨碼頭作業方式基本一致,區別在于須在斜坡纜車上設置專用貨斗,其工藝流程為:后方堆場→汽車→叉車或輪胎起重機→斜坡纜車加貨斗→浮式起重機。這種工藝環節繁多、操作麻煩,一般不宜采用。

3.2 堆場作業

堆場作業是堆料、取料、喂料、轉堆等作業的統稱,其方式主要是地面作業。地面作業主要從貨堆高度、貨堆間距、堆場地面及排水、防塵和消防等方面確定地面作業的機械類型。地面作業機械主要有堆料機、取料機、堆取料機、推土機、裝載機、裝卸橋等。

1)堆料機主要有雙翼(或單翼)堆料機、懸臂堆料機。雙翼(或單翼)堆料機一般于堆場內固定皮帶車配套使用,其懸臂皮帶機只能在垂直面內俯仰,同時由于受尾車架長度的影響,在進行堆料作業時,有20 m長的堆場不能用來堆貨,只能依靠其他機械轉堆。懸臂堆料機可以在水平面內轉動,適用于大面積堆場,堆高一般可以達到9 m以上,能充分利用堆場,但設備造價較高。2)取料機主要用于堆場貨堆上取料,并供給地面或坑道皮帶機,以使散貨至堆場運出的連續性專用機械。堆料機主要有斗輪取料機和滾輪機。斗輪取料機結構形式與懸臂堆料機相似,不同的是在懸臂末端設有旋轉的斗輪一遍取料。滾輪機是在斗輪取料機形式上的一種發展,主要用于取料供給地面固定皮帶機出場。3)堆取料機是兼有堆料和取料雙重性能的連續性專用堆場作業機械,但是堆、取不能同時進行。主要有懸臂式斗輪堆取料機和門式滾輪堆取料機,適用于大、中散貨進出口碼頭。懸臂式斗輪堆取料機實際上就是懸臂堆料機和斗輪取料機的聯合形式,特點是懸臂皮帶機能夠正反兩項轉動,取料能力為堆料能力的一半左右。門式滾輪堆取料機是在滾輪機基礎上的一種發展形式,它的堆、取機構是相對獨立的。4)裝載機、推土機在散貨堆場中作為輔助堆碼的設備,機動靈活,便于轉場。5)裝卸橋適用于中小運量的堆場裝卸作業,能完成車—場裝卸作業,機型單一,維修保養方便,堆場面積有效利用率高,一般選用5 t-40 m機型。

4 工程實例

裝卸工藝設計時應根據貨運量、貨物流量流向及自然條件,綜合考慮港口總圖工程、水工工程加以選擇。下面僅以玖龍紙業(重慶)碼頭有限公司散貨進出口碼頭工程為例介紹帶式輸送機在散貨進出口裝卸設計中的應用。玖龍紙業(重慶)碼頭有限公司散貨進出口碼頭工程位于重慶市江津區珞璜工業園區,地處武陵山區川東平行嶺谷長江谷坡地帶,長江上游南岸,為構造剝蝕、侵蝕低山丘陵地貌及坡向長江的單面山順向坡地形,地形陡度為1∶3～1∶4,地質構造簡單,港區場地總體穩定,無不良地質現象。根據玖龍紙業(重慶)有限公司生產需求,需建設散貨進出口碼頭,擬建散貨進出口泊位1個,設計代表船型為3 000 t級干散貨船,年吞吐量進口90萬t,出口 90萬t。

4.1 主要技術參數

年吞吐量:散貨進口:90萬t;散貨出口:90萬t。貨種:煤炭、金屬礦石等。流向:進出口。設計船型:3 000 t干散貨船舶(總長×型寬×型深×吃水=92.0 m×16.2 m×4.7 m×3.5 m)。年營運天數:330 d。作業班制:三班制/晝夜。日工作小時:24 h。港口生產不平衡系數:1.3。集疏運方式:與廠區皮帶機相連。

4.2 裝卸工藝設計

根據年貨運量、貨種及流向,玖龍紙業(重慶)碼頭有限公司擬建散貨出口碼頭,泊位數1個,鑒于該港區地處長江上游庫區,高低水位差較大,因此,碼頭采用躉船、鋼引橋、順岸斜坡道浮碼頭形式較為適宜,同時在碼頭前方躉船上布置浮式裝船機及浮式起重機不失為一種經濟合理和安全可靠的選擇,而大宗散貨運輸采用皮帶機輸送系統是最經濟的方式。斜坡道下坡輸送工藝采用皮帶車,為便于高水位時皮帶車收入至碼頭陸域,并受陸域縱深的限制,順岸斜坡道上皮帶車設計為兩臺,即1號皮帶車和2號皮帶車,平臺陸域設置兩臺固定皮帶機,固定皮帶機與廠區皮帶機系統相接。

4.3 工藝流程

散貨進口:干散貨船→躉船浮式起重機→鋼引橋1號皮帶機→2號皮帶車→3號固定皮帶機→后方廠區皮帶機→廠區堆場。

散貨出口:廠區堆場→后方廠區皮帶機→6號固定皮帶機→5號皮帶車→4號鋼引橋皮帶機→躉船弧形軌道裝船機→干散貨船。

4.4 裝卸工藝特點

本設計根據玖龍紙業(重慶)碼頭有限公司散貨進出口碼頭工程的貨運量及自然條件,裝卸工藝采用帶式輸送機形式,以滿足其設計年吞吐量180萬t(散貨進出口各90萬t)的要求,同時本次設計具有以下特點:1)陸域固定皮帶機順岸布置,陸域用地較少;2)與后方廠區直接相連,減少了散貨的轉運環節;3)受陸域縱深的限制,斜坡道上皮帶車設計為兩臺,且順岸布置,隨山區河流水位化的升降,2號,5號皮帶車可順岸整體收入至陸域平臺或放入斜坡道,操作簡單,使用方便。

5 結語

隨著我國西部大開發戰略的實施,三峽水庫的正常蓄水、西電東送、西電南送及相應的水利樞紐工程已相繼開工建設,與此相適應的航道梯級渠化工程和水運設施工程的建設將迎來一個新的高潮,大水位變幅的港口將越來越多,總結歸納長江上游地區散貨裝卸工藝,借鑒其設計和實踐經驗,對長江上游地區散貨碼頭的建設具有重要意義。