通用雜貨碼頭液體散貨裝卸工藝設(shè)計(jì)要點(diǎn)

馬輝

（中交第三航務(wù)工程勘察設(shè)計(jì)院有限公司，上海 200032）

0 引言

目前碼頭功能分類主要是根據(jù)裝卸物料性質(zhì)區(qū)分為單一的專業(yè)化碼頭和多功能碼頭，單一的專業(yè)化碼頭是指進(jìn)行單一貨種裝卸的碼頭，如件雜貨、散貨（糧、煤、礦石）、集裝箱、石油化工（油品、液體化學(xué)品）和LNG碼頭；多功能碼頭是可間歇進(jìn)行多貨種裝卸的碼頭，主要是根據(jù)所裝卸貨種的不同進(jìn)行分類，如多用途碼頭主要以集裝箱和件雜貨為主，通用碼頭主要以散貨和件雜貨為主。

隨著岸線資源的緊缺，企業(yè)全方位發(fā)展和自身功能完善的需要，許多碼頭需要突破單一貨種的界限，完成性質(zhì)不同物料的裝卸作業(yè)。如國(guó)內(nèi)某碼頭，需要卸散貨鹽，另外要裝卸燒堿、二氯乙烷、VCM等液體物料，還要預(yù)留件雜貨（袋裝PVC）的作業(yè)[1]；又如國(guó)內(nèi)某電廠煤碼頭，需要裝卸重油；再如國(guó)外某碼頭，生產(chǎn)期需接卸后方所需的大件設(shè)備（高壓釜等），運(yùn)營(yíng)期需裝卸散貨（硫磺）、件雜貨（桶裝藥劑和袋裝硫化鎳鈷等）和液體物料（重油、柴油和40%燒堿），另外尚有少量的集裝箱（國(guó)內(nèi)采購(gòu)的生活、辦公物資）[2]。

為了便于論述，本文將石油化工、LNG碼頭之外的碼頭統(tǒng)稱為通用雜貨碼頭，側(cè)重介紹通用雜貨碼頭液體散貨裝卸工藝設(shè)計(jì)要點(diǎn)。

1 裝卸工藝

根據(jù)多個(gè)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，通用雜貨碼頭液體散貨的裝卸工藝要點(diǎn)主要從管線布置、裝卸設(shè)備選型和清管掃線等方面注意和考慮，其余部分可根據(jù)JTS 165-8—2007《石油化工碼頭裝卸工藝設(shè)計(jì)規(guī)范》[3]按常規(guī)液體工藝設(shè)計(jì)考慮。

1.1 管線布置

散貨水平作業(yè)通常采用帶式輸送機(jī)，需在碼頭設(shè)置皮帶機(jī)廊道和轉(zhuǎn)運(yùn)站。液體物料通過(guò)管道輸送，工藝管道可因地制宜布置在皮帶機(jī)廊道和轉(zhuǎn)運(yùn)站的下方，根據(jù)廊道下方通行的要求，管道選擇吊在廊道下方或直接敷設(shè)在廊道下的碼頭面地梁上，并可據(jù)此采用垂直“Π”補(bǔ)償。管線布置緊湊，既節(jié)省了管廊占地，又不影響散貨的作業(yè)，如圖1所示。

圖1 管線布設(shè)示意圖

件雜貨、集裝箱水平運(yùn)輸通常采用平板車，管線布置不能影響車輛的行駛、轉(zhuǎn)彎調(diào)頭。尤其是碼頭雙側(cè)靠船，無(wú)法通過(guò)增加碼頭引橋?qū)挾仍谏喜坎贾霉芫€。這就需要管線布置在管溝內(nèi)，管溝上設(shè)置鋼或混凝土蓋板，既不影響車輛的通行，還便于管線的檢修，如圖2所示。

圖2 管溝內(nèi)管線布設(shè)

這樣的管線布置，利用了碼頭現(xiàn)有的條件，在投資增加不多的情況下，實(shí)現(xiàn)了管線的敷設(shè)。需要注意的是如果是樁基碼頭管溝底部開(kāi)敞，油氣不會(huì)聚集；若是重力式碼頭，則需管溝內(nèi)管線安裝完畢后充填黃沙以避免油氣聚集。

1.2 裝卸設(shè)備

液體散貨的裝卸設(shè)備有裝卸臂和軟管，軟管又可分為橡膠軟管、金屬軟管和復(fù)合軟管，其中復(fù)合軟管由于重量較輕、耐腐蝕、耐老化，目前應(yīng)用越來(lái)越普遍。

裝卸臂體積較大，通常和碼頭的其它裝卸設(shè)備（如卸船機(jī)、門機(jī)等）相互影響，所以當(dāng)液體物料品種較多、裝卸量不大、船型較小時(shí)以復(fù)合軟管為主；如果裝卸船型較大、裝卸量較多時(shí)，從裝卸的安全可靠性、裝卸效率來(lái)看，首選裝卸臂。

裝卸臂在裝卸多種物料的碼頭上不能像在石油化工碼頭上固定設(shè)置，只能采用移動(dòng)式，移動(dòng)式可分為軌道式和輪胎式。軌道式是新建裝卸臂移動(dòng)平臺(tái)，裝卸臂和聯(lián)接鶴管集中布置在移動(dòng)平臺(tái)上，移動(dòng)平臺(tái)利用碼頭現(xiàn)有其它裝卸設(shè)備（如卸船機(jī)）的一根軌道，另外再鋪設(shè)一根軌道從平臺(tái)停靠區(qū)至裝卸區(qū)。當(dāng)液體物料裝卸時(shí)，將移動(dòng)平臺(tái)從停靠區(qū)移至裝卸區(qū)錨碇后，用裝卸臂、聯(lián)接鶴管與船舶、碼頭管道連接；作業(yè)完畢后，移動(dòng)平臺(tái)移至碼頭一側(cè)停靠錨碇，移動(dòng)平臺(tái)采用電動(dòng)驅(qū)動(dòng)。軌道式作業(yè)示意如圖3。輪胎式是將裝卸臂（與船相連）和聯(lián)接鶴管（與碼頭管道相連）集中設(shè)置在動(dòng)力車輛的平板上，當(dāng)需要作業(yè)時(shí)，將車輛開(kāi)至裝卸區(qū)，就位后作業(yè)，該方法已在國(guó)內(nèi)某糧油碼頭采用。

圖3 軌道式作業(yè)示意圖

軌道式和輪胎式相比，設(shè)計(jì)較復(fù)雜、投資較省、實(shí)際操作運(yùn)營(yíng)比較方便。

1.3 清管掃線

當(dāng)液體物料不進(jìn)行裝卸作業(yè)時(shí)，多功能碼頭仍需間隔進(jìn)行其它物料（散貨、件雜貨、集裝箱等）的作業(yè)。液體裝卸區(qū)通常布置在泊位中心，如果物料為易燃液體（閃點(diǎn)≤45℃），由于裝卸區(qū)內(nèi)存在法蘭、閥門等第二級(jí)釋放源，因此存在一定范圍的爆炸性氣體環(huán)境危險(xiǎn)區(qū)域，區(qū)域內(nèi)的電力系統(tǒng)應(yīng)進(jìn)行防爆設(shè)計(jì)。

在實(shí)際營(yíng)運(yùn)中，如果管線不清掃，散貨、件雜貨和集裝箱的裝卸設(shè)備不可避免要處在爆炸性氣體環(huán)境危險(xiǎn)區(qū)域，并且由于設(shè)備造價(jià)原因?qū)崿F(xiàn)防爆的成本很高，因此就需對(duì)碼頭管道內(nèi)物料進(jìn)行清管作業(yè)。

傳統(tǒng)的方式是通過(guò)蒸汽、氮?dú)獾戎苯訉?duì)管道內(nèi)物料吹掃，采用這種方式設(shè)施比較簡(jiǎn)單，但耗氣量大，清掃效果和操作經(jīng)驗(yàn)密切相關(guān)。從安全可靠、實(shí)際有效角度考慮，可采用清管效果較好的清管器發(fā)射回收系統(tǒng)，在碼頭裝卸區(qū)設(shè)置清管器發(fā)射裝置。常用的“快開(kāi)式清管器發(fā)射裝置+球閥”體積較大、使用操作比較可靠方便；新型的清管（pig）閥，體積較小、但造價(jià)較高。操作時(shí)將清管器放入管道內(nèi)，用氮?dú)庾鰟?dòng)力推動(dòng)清管器將物料掃至后方，清管器可根據(jù)清污或退料的需要選用鋼刷式或皮碗式。

值得注意的是：

1） 如果碼頭內(nèi)外側(cè)均靠船作業(yè)，二根支管需要等徑通球至主管，通常的三通無(wú)法解決該問(wèn)題，清管器通行至三通處將會(huì)被卡住。根據(jù)國(guó)內(nèi)外的經(jīng)驗(yàn)，通常有二種解決辦法：一是在三通處采用活動(dòng)設(shè)施，設(shè)置可拆卸彎頭及吊裝裝置，根據(jù)實(shí)際作業(yè)需要選擇與主管連接的支管。該方案工作強(qiáng)度大，適用于物料不頻繁更換裝卸泊位的情況；二是選擇三通清管分配器，可根據(jù)需要選擇需通球的支管，操作方便，但價(jià)格較高。

2） 如果管線設(shè)置在管溝，當(dāng)空間限制管線不能自然補(bǔ)償時(shí)，可選用能通清管器的波紋補(bǔ)償器，這需要同波紋補(bǔ)償器廠家配合進(jìn)行非標(biāo)設(shè)計(jì)制作。

3） 碼頭的照明等其它電氣設(shè)計(jì)需滿足各種物料的操作需要。

2 爭(zhēng)議問(wèn)題和解決辦法

根據(jù)GB 50058—92《爆炸和火災(zāi)危險(xiǎn)環(huán)境電力裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》第2.1.1條對(duì)于生產(chǎn)、加工、處理、轉(zhuǎn)運(yùn)或儲(chǔ)存過(guò)程中出現(xiàn)或可能出現(xiàn)下列爆炸性氣體混合物環(huán)境之一時(shí)，應(yīng)進(jìn)行爆炸性氣體環(huán)境的電力設(shè)計(jì)：

1） 在大氣條件下、易燃?xì)怏w、易燃液體的蒸氣或薄霧等易燃物質(zhì)與空氣混合形成爆炸性氣體混合物；

2） 閃點(diǎn)低于或等于環(huán)境溫度的可燃液體的蒸氣或薄霧與空氣混合形成爆炸性氣體混合物；

3） 在物料操作溫度高于可燃液體閃點(diǎn)的情況下，可燃液體有可能泄漏時(shí)，其蒸氣與空氣混合形成爆炸性氣體混合物[4]。

在實(shí)際使用中，有許多火災(zāi)危險(xiǎn)性為丙類的物料（如重油、食用油）的閃點(diǎn)和使用操作條件不符合上述規(guī)定，根據(jù)規(guī)范可不采取防爆設(shè)計(jì)，即裝卸作業(yè)結(jié)束后可不進(jìn)行清管作業(yè)。故在糧食碼頭裝卸食用油、在電廠煤碼頭裝卸重油等情況相對(duì)比較普遍。

但也有專家和管理部門認(rèn)為，雖然重油和食用油等物料閃點(diǎn)高于環(huán)境和操作溫度，但這些物料為混合物含有輕餾分，出于安全考慮，也應(yīng)進(jìn)行爆炸氣體環(huán)境的電力設(shè)計(jì)，即裝卸作業(yè)結(jié)束后、在其它類物料作業(yè)前，應(yīng)進(jìn)行管道清管作業(yè)。因此在該問(wèn)題沒(méi)達(dá)成共識(shí)前，設(shè)計(jì)和操作最好按照作業(yè)后清管考慮。

對(duì)于通用雜貨碼頭裝卸火災(zāi)危險(xiǎn)性為甲、乙類液體散貨，其裝卸作業(yè)除嚴(yán)格執(zhí)行清管掃線外，還應(yīng)滿足相關(guān)規(guī)范的要求。

3 結(jié)語(yǔ)

隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和對(duì)外開(kāi)放，類似的裝卸不同類物料的碼頭越來(lái)越多，既要滿足規(guī)范、法規(guī)的安全規(guī)定，又要最大限度地發(fā)揮碼頭的潛力和功能，工藝系統(tǒng)如何協(xié)調(diào)銜接是重點(diǎn)。由于液體散貨具有易燃、易爆和火災(zāi)危險(xiǎn)性，因此須特別注意工藝布置，并將其融合在整個(gè)碼頭設(shè)計(jì)中。

類似項(xiàng)目有共性也有特殊性，液體散貨的裝卸工藝需結(jié)合項(xiàng)目實(shí)際情況優(yōu)化設(shè)計(jì)布置，以達(dá)到最佳操作和使用效果。

[1] 上海天原集團(tuán)華勝化工有限公司碼頭工程[R].上海：中交第三航務(wù)工程勘察設(shè)計(jì)院，2005.

[2] 巴布亞新幾內(nèi)亞瑞木鎳鈷項(xiàng)目碼頭工程[R].上海：中交第三航務(wù)工程勘察設(shè)計(jì)院有限公司，2008.

[3]JTS 165-8—2007，石油化工碼頭裝卸工藝設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[4]GB 50058—92，爆炸和火災(zāi)危險(xiǎn)環(huán)境電力裝置設(shè)計(jì)規(guī)范[S].