天津臨港水泥中轉庫裝卸工藝布局及筒倉選型

鄭世武

（天津臨港港務集團有限公司，天津 300452）

1 工程概括

天津臨港水泥中轉庫項目位于天津港保稅區（臨港區域）某碼頭后方。工程建設內容為在已建碼頭上新安裝2臺ATSL300A型封閉式螺旋式連續卸船機，并在后方陸域建設8座利浦鋼板倉及相關配套設施，筒倉總庫容為5萬t，其中有6座直徑為16m、高為29m的散裝水泥鋼板倉和2座直徑為8.5m、高為15m的散裝水泥鋼板倉。主要用于裝卸船上來的散裝水泥，在鋼板筒倉內暫存，再由汽車裝運出去。設計年接卸量為200萬t。文章以該項目為例，對水泥中轉庫的裝卸工藝布局及筒倉選型進行詳細分析。

2 工藝系統布置

2.1 散裝水泥卸船工藝

散裝水泥的卸船工藝主要由卸船進鋼板倉和由鋼板倉出倉至水泥罐車兩部分組成。

散裝水泥船靠碼頭后，由卸船機進行卸船，通過空氣斜槽、提升機拉鏈機等一系列周轉，最后落入鋼板倉。經過鋼板倉下方的出口進入空氣斜槽，在經過拉鏈機、提升機等一系列操作后裝入散裝水泥罐車。具體流程：船→螺旋卸船機→空氣斜槽→螺旋提升機→空氣斜槽→螺旋提升機→利浦式大鋼板→空氣斜槽→拉鏈機→空氣斜槽→螺旋提升機→空氣斜槽→利浦式小鋼板倉→散裝水泥罐車→目的地。

裝卸水泥的專用碼頭主要由四部分組成，即碼頭卸船作業區、中轉樓、筒倉及裝車發放區。在碼頭面上安裝專門的水泥卸船機械，構成碼頭卸船作業區，在后方陸域布置中轉樓、水泥儲藏罐和汽車發放系統，連接前方和后方則是空氣輸送斜槽系統，整體構成一套完成、高效、節能的散裝水泥中轉作業流程。散裝水泥卸船作業采用每個泊位配備1臺連續式卸船機的方案，卸船機接卸效率500t/h，卸船機采用固定式。

2.2 空氣輸送斜槽系統

空氣輸送斜槽系統應用于散裝水泥等物料的氣力輸送領域，其技術已經較為可靠。空氣斜槽由普通薄鋼板制成的溜槽及相關附件通過螺栓聯結而成。斜槽的上、下兩層殼體之間有一層透氣層，在透氣層下方是氣室，上方是料室，溜槽上安裝通風機為工藝流程提供風源，當風機啟動后將帶有壓力的氣體吹入溜槽氣室后，經過透氣層將溜槽內的物料流態化，這樣經過流態化的物料可以在溜槽內向傾斜的一邊滑動。空氣斜槽的主要部件為透氣層，它表面平整、使用壽命較長，并且具有耐磨損、耐腐蝕、耐高溫、重量輕、吸濕性低的特點。空氣斜槽的主體部分沒有轉動部件，結構非常簡單、輸送量大、密封性比較好，而且能耗少、沒有噪音、較易改變傳輸方向、易于維護，并能多點喂料、卸料。

3 碼頭卸船機設備選型

散裝水泥自卸船在船甲板上安裝有專用設備，在船的艙底配有專門的系統，能夠使水泥在經過充氣后出現流態化的狀態。這樣可以船內從高處流到低處，從而通過氣力輸送系統，輸送溜管將散裝水泥輸送至水泥倉庫中（一般為鋼板倉或者混凝土倉）。在卸船過程中水泥船艙蓋始終保持密封狀態，能夠有效抑制粉塵。

3.1 水泥船分類

目前，我國散裝水泥船總體水平已接近或達到發達國家水平。我國散裝水泥運輸船大多有氣力式自卸船和機械式自卸船兩種。目前，大多數為改造船舶，其噸位比較小。新建船舶數量比較少，而且大多應用在內河地區。

3.2 水泥船的優缺點

散裝水泥專用運輸船有以下三個優點：（1）碼頭不需設置專門的卸船設施，并且同時能為多個碼頭服務，工作效率高，不受天氣影響；（2）船舶運輸過程及裝卸過程密封性較好，無粉塵污染，卸料干凈，速度快，能耗較低；（3)船舶上的裝料口、卸料口和風機盤管均能夠與碼頭岸上的設備進行匹配。連接非常高效、可靠、便捷。散裝水泥專用運輸船有以下兩個缺點：（1）卸完船后存在回程返空現象，無形中增加運輸成本；（2）由于船舶載有密封艙體和裝卸設備船占有船舶本身重量，導致船舶有效荷載降低25%～35%，船舶裝載量受限，運輸成本較高，從而影響水泥專用船舶的發展。綜上，必須在保證有足夠的運輸距離和水泥運量時，才能發揮出最佳經濟效能。

為了能夠為更多的普通貨船運輸散裝水泥，提高碼頭的使用效率，增加貨源、擴大碼頭的接卸廣度，現在越來越多的碼頭在岸邊專門布置專業化的散裝水泥卸船機。散裝水泥卸船機分為兩種形式，一種為機械螺旋式卸船機，另一種為負壓式的抽吸式卸船機。機械螺旋卸船機是將垂直取料器插入料中約0.6～1.1m，取料器自帶松動喂料裝置，工作時低速旋轉，將散裝水泥納入，并通過垂直螺旋將散裝水泥向上運輸，最后達到回轉接頭然后再輸送至水平輸送機，到達中轉倉。接著經溜管送入空氣輸送斜槽，最后到達水泥倉庫或者直接裝車。這種卸船機有以下特點，它有納入式的取料器回轉剛度保持系統和高速超長軸動平衡力自動補償系統，從而使得卸船設備可以實現大型化，專業化，卸船速度非常快，節電效果明顯、噪聲低、可實現自動化生產運行可靠。經過各方面的認真比選論證，本項目最后采用的是機械式的螺旋卸船機。

4 筒倉布置

目前國內存儲散裝水泥的筒倉主要有兩種形式，一種是鋼筋混凝土筒倉，另一種是鋼板倉。鋼筋混凝土筒倉按照形狀又可以分為鋼筋混凝土立筒倉、鋼筋混凝土淺圓倉兩種。鋼板倉又可以分為利浦式鋼板倉和螺旋式鋼板倉。其中，鋼筋混凝土立筒倉的直徑一般較小，筒身較高，是比較普遍的一種筒倉型式，但是這種倉型造價相對較高，設計和施工周期時間也比較長。鋼筋混凝土淺圓倉的筒倉高度和直徑之比小于1.5，直徑較大，筒身相對較矮，是我國近年來大力發展的一種新型倉型，具有儲存量較大、造價較低、施工期較立筒倉較短、散裝水泥進出倉易于實現機械化操作等特點。

根據鋼板筒倉的制作方式可以分為三種形式：鋼板直接焊接成型、鍍鋅鋼板用螺栓拼接成型、鋼板帶螺旋卷板成型。我國近10年來在沿海港口經常使用的是鍍鋅鋼板用螺栓拼接成型的筒倉。在工程造價方面，鋼筋混凝土筒倉較鋼板倉總體造價高出約25%～35%。

經過綜合比選，本項目選用基礎為混凝土結構、倉身為鋼板倉的混合結構。水泥筒倉倉內徑為18m，全高33.5m，單倉水泥容量為8000t，共6個倉。選用德國IBAU中心錐底型筒倉，鋼筋混凝土結構。其特點為排空率高、剩料少、耗能少。倉頂設布料器1個，以使料均勻落入倉內。倉頂設有收塵器、安全閥(呼吸閥)、料位計、料滿指示器、料位探孔和人孔，周圍設安全欄桿。環行倉底在徑向和圓周方向布置有B500和B200開式空氣斜槽。每個筒倉底部設8個出料口，出料口分成2級。按一定的時間間隔交替順序出料。倉外每個出料口配有1個充氣式的螺旋閘、1個氣動開關閥、1個電動流量控制閥以及1條B400閉式空氣斜槽。

5 結束語

散裝水泥裝卸工藝系統對碼頭生產效率有決定性影響，各個工序是否能夠有效銜接，發揮出最大功效，直接關系散裝水泥裝卸工藝系統的成敗。文章結合水泥裝卸工藝流程，介紹了天津臨港水泥中轉庫設備選型及筒倉布置型式。經過實踐檢驗，工程建成后，各個流程及設備選型良好，運作正常，達到設計要求。本項目的成功實踐可為類似工程提供參考與借鑒。