碼頭工程設計中的節能措施

1江蘇省交通運輸廳港口局 余金山

2南京水利科學研究院勘測設計院 陳秀瑛 王端宏 范平易

港口是交通行業重點耗能企業，因此開展港口節能減耗工作意義重大。為貫徹落實科學發展觀，交通部明確提出“加快建設創新型交通行業,走資源節約型、環境友好型交通行業發展之路”。迄今為止，已有許多學者或工程技術人員對港口的節能降耗工作進行了相關的研究[1]～[3]，提出了港口節能減排的措施。其中，設計是開展節能工作的入口和靈魂。在設計階段，從總平面布置、裝卸工藝、設備選型入手，實行“節能把關”，堅決杜絕高能耗的工藝、設備混入企業，吞噬寶貴的能源，這對達到節能減排的目的具有重要意義。本文以鎮江惠龍長江港務有限公司碼頭一期工程為例，分析了件雜貨碼頭工程的節能降耗設計方法，為其他件雜貨碼頭設計提供參考。

1 工程概況

1.1 工程位置及吞吐量

鎮江惠龍長江港務有限公司碼頭一期工程位于鎮江市潤州區蔣橋鎮六擺渡村長江右岸，根據吞吐量預測，該工程主要以鋼材、木材和為龍門工業園區提供的公共貨運服務為主。碼頭設計吞吐量及設計船型如表1、表2所示。

1.2 碼頭平面布置

1）平面布置方案

根據吞吐量安排，考慮貨物大船進、小船出的需要，順岸布置40000t級泊位1個，利用長江岸線長380m，可兼顧2艘20000t級船舶停靠。

表1 鎮江惠龍長江港工程一期吞吐量安排 單位:萬t

表2 設計代表船型 單位:m

在40000t級碼頭上游，利用現有灘地溝塘，布置內港池1個，港池長255m，寬130m，可兩側停靠6艘2000t級駁船。

碼頭合計占用長江岸線510m。

碼頭總平面布置圖如圖1所示。

2）總平面布置節能設計特點

本方案的特點是充分利用現有灘地溝塘，布置1個港池，深水泊位停靠大噸級船舶，小噸級船舶進入內港池停靠。根據相關規范，節能設計主要體現在以下幾方面：

（1）平面布置采用大小泊位配套，適應不同船型，避免小船占用深水岸線，提高泊位綜合通過能力，降低單位能耗。

（2）港口陸域按功能分區布置。生產區集中布置在對應碼頭后方區域，生活及辦公區等布置在港區的一角。

（3）35kV總變電站位于港區中心，通過10kV線路送至各分變電所：內港池變電所、堆場變電所、碼頭變電所和辦公生活區變電所。各分變電所設置于相應的負荷中心。

（4）分區設置大碼頭前方堆場、內港池前方堆場及后方堆場。裝卸貨物根據貨物流向分區堆放，盡量減少貨物在港區的二次倒運距離。大碼頭進口貨物如需由小船轉運的就直接運至內港池堆場堆存，如需由后方輸運的就送至后方堆場堆存等。

（5）分別在堆場區和倉庫區設置鋼板開平廠，按照堆場→開平廠→堆場（客戶）的工藝流程，既可以滿足需要平板客戶的需要，又減少了開平環節的運輸量和操作量，達到降低能耗的效果。

1.3 裝卸工藝

1）裝卸工藝布置方案

本工程40000t級泊位（可同時停靠2艘20000t級雜貨船）專為大型船舶卸船泊位，配套小型泊位專為小型船舶裝船泊位。利用陸域內的大魚塘作為配套小型泊位的內港池，港池后沿吹填形成陸域，并在此陸域處布置兩塊前沿堆場。主要堆場、倉庫及生產輔助建筑物均布置在后方陸域。40000t級碼頭前沿設25(40)t-33m門座起重機和16(25)t-33m門座起重機各2臺，內港池小型碼頭前沿每泊位設1臺門座起重機，水平運輸均采用牽引車及平板車與后方庫場銜接。后方庫場全部采用龍門起重機、叉車等流動機械。

2）裝卸工藝節能設計特點

根據《水運工程節能設計規范》，裝卸工藝主要從以下幾個方面來進行節能設計：

（1）泊位功能分開明確，作業干擾減少，工藝流程簡捷，作業環節協調，單位綜合能耗低，裝卸作業水平較高，港口設計通過能力較高。利用陸域內的大魚塘作為2000t級碼頭的內港池，節省投資。

（2）碼頭設備選型

根據裝卸貨運特點，優先選用效率高、能耗低的裝卸設備。大碼頭選擇16(25)t-33m及25(40)t-33m的門座起重機，內港池選擇16(25)t-25m及25(40)t-25m的門座起重機，分別適用不同船型及不同重量貨物。

（3）堆場設備選型

堆場機械選擇龍門吊。堆場每條作業線配置2臺龍門吊以滿足裝卸作業的需要。根據不同貨物重量特點，堆場選擇不同型號的龍門吊，避免大機械干輕活。

（4）選擇一定的叉車配龍門吊堆場作業

叉車具有裝卸效率高，操作靈活的特點，對鋼材運輸非常適用。因此，適量配置叉車輔助龍門吊作業，可以更好地提高效率，降低能耗。

就目前技術現狀而言，多信息多傳感器融合的導航技術更有希望完美解決掘進機的導航定位問題，如慣性導航技術與機器視覺技術組合或其他方式的多信息多傳感融合技術等[14,17-20]。

（5）水平運輸

使用牽引平板車進行場地內水平運輸。通過較好的道路運輸設計，可以直接運送到堆場內部一定的龍門吊吊臂下，減少倒運距離，以達到增效節能的效果。

1.4 配套設施設計

1）配套設施設計

（1）供電

根據港區需求及特點，港區設置1所總變電所和4所分變電站：內港池變電所、堆場變電所、碼頭變電所和辦公生活區變電所，35kV總變電站位于港區中心，通過10kV線路送至各分變電所。

（2）供水

本工程采用分質供水方式，消防及港區沖洗用水直接取自長江，生產及生活其它用水為市政自來水。

2）配套設施設計節能特點

（1）供電

本工程門機采用高壓供電，分區供電，各分變電所基本位于負荷中心附近，有效降低了電能線路損耗，同時也提高了供電質量。

（2）供水

本工程主要用水量為生產沖洗用水，通過在長江邊設置取水泵房直取長江水（3臺30kW水泵，兩用一備），節省市政自來水的用量，降低能耗。

2 綜合能耗

2.1 能耗主要環節

本工程主要能耗品種有電能和柴油。按照總平面布置方案，工藝設備配置及配套設施設計，其耗能主要發生在以下幾個方面：

1）裝卸、運輸機械設備。包括門座式起重機、橋式起重機等。

2）碼頭照明、道路照明。

3）其它。包括碼頭給水系統、污水收集系統等。

2.2 能耗計算

1）理論能耗

根據設備選型，參照相關規范，對本設計方案的單位能耗值進行了計算分析。本工程單位綜合能耗為3.22t標煤/萬t吞吐量，低于國家一級標準3.6t標煤/萬t吞吐量，達到了國內先進水平。其占用較少的長江岸線，達到較高的年通過能力（參見表3）。

表3 理論能耗值計算

2）實際能耗

本工程于2008年底建成并投入使用。

根據現場統計資料，2009年碼頭完成吞吐量為198萬t，總操作量為215萬t；2010年上半年完成碼頭吞吐量為158.3萬t，總操作量為183.8萬t。

經計算，2009年至2010年上半年平均單位能耗為4.08t標準煤/萬t吞吐量。耗電量所占的比例很大。實際能耗值計算結果見表4。

表4 實際能耗值計算

2.3 改進措施

從表3、表4的對比中可以看出，實際使用情況與設計值還有一定的差距。結合目前的綜合使用情況，可以從以下幾方面來改進，以求達到更好的節能減排效果：

1）從實際能耗的計算中可以看出，裝卸機械占能耗比重很大。司機的操縱水平與電能的使用量有很大的關系。可以通過培訓，提高司機的水平，降低能耗；

2）根據2010年上半年的使用情況，吞吐量為158.3萬t，操作量為183.8萬t，操作量高于吞吐量16%，頻繁的裝卸、翻貨等操作使得能耗大大增加。可以優化作業路徑，減小能耗；

3）港區已經開始使用信息化系統，鎮江惠龍港長江港務有限公司鋼材行業現代物流模式及其支撐技術與標準示范工程，對堆場等進行編碼，場內聯網，合理安排裝載的順序等，大大節省了時間。可以擴大其聯網范圍，使得買家也可以加入進來，對現場的期貨等進行買賣，減少操作數，降低能耗。

3 總結

本文以鎮江惠龍長江港務有限公司碼頭一期工程為例，分析研究了在碼頭工程設計中的節能措施。通過理論能耗值的計算，說明了在設計階段的節能減排措施效果顯著。此外，根據實際使用情況，提出了一些改進措施。本工程實例分析結果表明本文所采用的設計經驗和改進措施具有工程實用性，可為一般件雜貨碼頭的節能設計提供參考。

[1]鄭又新,馬韻馨.港口節能減排的措施與建議[J].集裝箱化,2009,20(8):19-22.

[2]許家帥,胡明,張亞敏.淺談我國港口節能減排技術現狀及其應用[J].科學觀察,2009(4):119-120.

[3]包起帆.港口節能降耗新技術研究與實踐[J].上海節能,2008(3):43-47.

[4]鎮江惠龍長江港務有限公司碼頭一期工程施工圖設計 [R].南京,南京水利科學研究院勘測設計院,2007.

[5]JTJ 211-99,海港總平面設計規范 [S].北京:人民交通出版社,1999.

[6]JTS 150-2007,水運工程節能設計規范[S].北京:人民交通出版社,2008.

[7]JT/T491-2003,港口基本建設（技術改造）工程項目設計能源綜合單耗評價[S].北京:人民交通出版社,2003.