鼠浪湖島礦石中轉碼頭工程裝卸工藝關鍵技術分析

戴 進

（中交第三航務工程勘察設計院有限公司，上海 200032）

引 言

長江三角洲及長江沿線地區是我國冶金企業布局的重點地區，該地區大量外貿進口礦石需要從區外中轉。

寧波舟山港大鼠浪島擬建設碼頭等級高、靠泊船型大、接卸能力強的進口鐵礦石中轉樞紐。如何因地制宜選擇可靠、靈活、高效的裝卸工藝系統，合理預留后期發展接口是該類大型礦石碼頭工程的難點和特點。本文主要著重就該項目裝卸工藝設計方案中如何根據特有的平面布置，實現進場、出場、直裝和取樣等多種流程的集中轉換進行研究。

1 工藝平面布置

1.1 平面布置

本工程碼頭處于典型外海開敞式海域，自然條件復雜，碼頭總體布置難度大，尤其是存在多個島礁特殊地形條件下形成的多個汊道，其水流條件十分復雜。本工程為國內首次在外海多島礁、強潮流環境下建設靠泊 30萬 t級散貨船的超大型散貨碼頭。工程區所處的蛇移門水道為西北—東南走向，水道中間為潮流深槽，水深大于 20 m，最深處達42 m。工程水域潮流呈往復流性質。漲潮流偏北向，落潮流偏南向。擬建碼頭區漲落潮流長軸明顯，受地形影響，漲落潮流向夾角較大。尤其受大、小盤山之間汊道和大盤山與鼠浪島之間汊道落潮流的作用，在卸船泊位北側落潮流夾角在20°以上。針對港區水深大、潮流流速大、潮流夾角大的特點，通過一系列的水文試驗和模型分析，漲潮流情況下，受頭崗挑流影響，頭崗附近流態較為復雜，卸船碼頭宜適當避開該水域；同時考慮充分利用深水岸線資源，有利于后續蛇移門水道深水岸線開發利用，經綜合分析，卸船碼頭考慮利用頭崗西側部分岸線，同時避開頭崗西南約280 m流態十分不利的岸段。由于卸船碼頭靠近頭崗，所在水域深水貼岸，岸坡陡峭，巖面起伏較大且埋深較淺。若碼頭前沿線貼岸布置，則前沿設計水深較淺，需要水下炸礁；若碼頭前沿線離岸較遠，則前沿泥面又過深，樁基自由長度過長，樁徑需加大，二者都對結構設計及造價產生不利影響。卸船碼頭前沿線布置在-24～-34 m等深線，裝船碼頭前沿線布置在-14～-19 m等深線附近，總體布置降低了碼頭結構施工難度和工程造價。

圖1 鼠浪湖島礦石中轉碼頭平面布置示意

卸船碼頭布置于鼠浪湖島北段岸線、頭崗西側，長835 m，寬37 m，共布置2個30萬t級泊位。碼頭前沿線方位角取 N167.0000°～N347.0000°。裝船碼頭布置于南段岸線、頭崗基巖岬角南側，長870 m，寬30 m，共布置1個10萬t級、2個5萬t級泊位。碼頭前沿線方位角取N138.0000°～ N318.0000°。卸船碼頭、裝船碼頭相距約284 m，分別通過引橋連接引堤，再經引堤與礦石堆場、生產輔助設施區及生活輔助設施區相連接。1#引橋長400 m，寬23 m。2#引橋長341.86 m，寬23 m。引堤前方連接引橋，后方銜接礦石堆場，總長541.509 m，堤頂寬度為47.8 m。陸域面積119.8938萬m2，其中堆場區域為1 415 m×675 m。

1.2 工藝方案

卸船作業采用 4臺橋式抓斗卸船機，軌距30 m，外伸距55 m，額定能力3 000 t/h。裝船作業采用3臺移動式裝船機，軌距均為20 m，額定能力為6 000 t/h，懸臂回轉半徑分別為52 m、48 m和42 m。堆場作業采用5臺雙尾車斗輪堆取料機，堆料額定能力為6 000 t/h，取料額定能力為6 000 t/h。軌距為11 m，懸臂回轉半徑為52 m。礦石堆場容量為 600萬t。礦石的輸送采用帶式輸送機。卸船碼頭及進場系統設2路帶式輸送機，預留1路帶式輸送機；卸船進場帶式輸送機的主要參數為：帶寬1 800 mm，帶速3.15 m/s，槽角35°，額定生產能力6 000 t/h；堆場設5路帶式輸送機，帶式輸送機采用正反轉雙向運行。出場系統及裝船碼頭設3路帶式輸送機，預留1路帶式輸送機；帶式輸送機的主要參數為：帶寬1 800 mm，帶速3.15 m/s，槽角35°，額定生產能力6 000 t/h。

1.3 工藝流程

1）卸船

從船舶到堆場輸送工藝流程見圖2。

圖2 卸船到堆場流程

2）裝船

從堆場到船舶輸送工藝流程見圖3。

圖3 堆場到裝船流程

3）船-船直取

從船至船直取工藝流程見圖4。

圖4 船-船直取流程

2 設計關鍵點

本工程受自然條件的限制，卸船碼頭引橋、裝船碼頭引橋和連接后方陸域的引堤呈“Y”布置，2#轉運站就位于引堤的堤頭位置，在“Y”交點上。根據平面布置的要求，本工程所有進出卸船碼頭、裝船碼頭和陸域的道路和管線也都在這個“Y”的交點交匯。卸船進場、出場裝船、直裝以及商檢取樣功能都需要在 2#轉運站內完成。如何在有限的位置內，避開所有的管線，不影響進出碼頭通行車輛的道路，滿足卸船進場、出場裝船、直裝以及商檢取樣功能的實現，是本工程工藝設計的最難點。故2#轉運站內的工藝設計及工藝設備的布置成為本工程工藝流程是否順暢的關鍵點。

2.1 2#轉運站的工藝布置

2#轉運站就位于引堤的堤頭位置，四周布置有道路、擋墻和管線的管溝。2#轉運站內共有十幾條帶式輸送機在此交匯，實現進場、出場、直裝、商檢和遠期預留等功能。按照一次規劃，分步實施的原則，在工程實施時預留遠期發展接口，與預留堆場系統的接入點也設在2#轉運站內。

2#轉運站長 39 m，寬 27 m，建筑面積約3 360 m2，高超過24 m，采用鋼混結構，共4層，其中高程 20.2 m處為鋼結構平臺。進場皮帶機BC2A/B/C的頭部布置在高程20.2 m處，該處布置用于商檢的頭部取樣機；在高程16.2 m處布置取樣皮帶機S1A/B/C和S2A/B/C；在高程10.2 m處布置BC3A/B/C三條移動皮帶機和取樣返礦皮帶機和S3A/B/C，BC3A/B/C三條移動皮帶機采用正反轉；高程 4.1 m處布置進場的 BC4A/B/C和出場的BC11A/B/C/D。由于卸船進場的卸船引橋皮帶機BC2A/B/C、引堤皮帶機BC4A/B/C和出場裝船引橋皮帶機 BC11A/B/C/D存在較大的夾角，進場和直裝流程都通過移動皮帶機 BC3A/B/C來實現，BC3A/B/C可移動多個位置，正轉與BC4A/B/C連接，實現進場流程和進入預留堆場系統，反轉與BC11A/B/C/D連接，實現直裝流程。2#轉運站布置見圖5。

圖5 2#轉運站工藝布置斷面示意

2.2 2#轉運站的工藝設計特點及效果

2#轉運站在工藝系統設計時，充分考慮了各工藝設備的安裝和維修條件，在轉運站每個樓面設置吊裝口，除在頂部設置起重量16 t的橋式起重機外，在每個樓層的頂部都設置了維修用的起重機軌道，設置單軌小車和電動葫蘆，對所有工藝設備全覆蓋，滿足日常維修的要求，為今后的日常管理創造了良好的條件。

2#轉運站設置在卸船、裝船引橋和引堤的“Y”型的交點上，使直裝流程和商檢取樣的路徑最短，最大限度地減少轉接環節，節能降耗；內部工藝設備布置緊湊，高程設計在滿足流程轉接需要的情況下，盡量降低高度，減少落料高度，起到節能降耗作用。當落料高度無法降低時，對落料溜管采取特殊設計，降低物料對皮帶面的沖擊，通過合理布置移動皮帶機 BC3A/B/C，既完成了進場，直取和對二期預留堆場的連接，又實現了流程“一對三”或“一對四”的自由轉換，使工藝流程切換方便，最大限度滿足各種工況的需求，極大地提高了工藝流程的靈活性和可靠性。

3 結 語

鼠浪湖島礦石中轉碼頭可停靠40萬t級的大型礦石船，具有平面布置合理，工藝流程復雜多樣，裝卸設備選型先進等特點。該工程于2016年2月試投產，2018年1月通過國家竣工驗收，已達到設計要求。在整個運行過程中，工藝設備運行良好，設備故障率低，工藝流程順暢。其中，2#轉運站作為整個工藝系統的“咽喉”，布局合理、各設備間轉接順暢，為投產達標起到重要保障作用。2#轉運站的工藝布置有特色，具有典型性，在各類散貨碼頭工藝設計中，通過對工藝設備的合理布置，如何將各種分散的功能集中在一處解決，實現多流程的便捷切換，既便于管理，又減少相應的土建設施，降低工程造價，具有示范性，對今后建設此類礦石中轉碼頭工程是很好的參考和借鑒。