核電重件碼頭裝卸工藝系統改造方案設計

蔣亞軍 劉慶輝

中交第四航務工程勘察設計院有限公司

1 引言

核電重件碼頭作為核電廠建設所需的配套專用碼頭，一般設置有大型起重機，用于核電廠建設時期重大件設備的接卸運輸。重件碼頭一般承載能力較好，且部分碼頭距離核電廠區較遠，受電廠建設進度影響或在電廠竣工后，碼頭長期處于閑置狀態，為了充分利用現有碼頭結構設施和岸線資源，可將其改造為公共性質的碼頭，增加裝卸運輸普通散貨和件雜貨的功能，服務于地方經濟的發展。

長江中游某核電重件碼頭處于閑置狀態，同時碼頭所處腹地也有大量散貨及件雜貨從水路運輸的需求。為充分利用已有碼頭設施、盤活電廠閑置資源、服務腹地企業，擬對現有重件碼頭裝卸工藝系統進行技術升級改造，在保留碼頭重件裝卸功能的前提下，兼顧公共服務能力，具備散貨裝船及件雜貨裝卸船的功能，滿足腹地年200萬t散貨裝船出運及5萬t件雜貨裝卸船的要求。

2 碼頭工藝設施現狀

3 改造難點

要對該重件碼頭裝卸工藝系統進行改造，其方案設計的主要難點為碼頭空間有限，碼頭通過能力要求較大。

現有碼頭平臺寬20 m，碼頭上布置有1臺桅桿式起重機。雖碼頭預留有起重機軌道，但軌道與桅桿式起重機前支墩基礎凈距1 m，在保留重件裝卸作業的前提下，桅桿式起重機不能移除，且新增裝卸工藝設施不能影響重件裝卸功能，留給碼頭裝卸作業的空間非常有限。而根據集疏運量要求，現有碼頭通過能力需滿足年200萬t散貨裝船出運及5萬t件雜貨裝卸船的要求。因此裝卸工藝方案需解決在不干涉重件裝卸功能前提下，滿足碼頭較大的通過能力要求。

4 改造方案設計

4.1 散貨裝船工藝方案

本工程散貨主要通過汽車集運至碼頭，而后裝船出港。受后方陸域限制，不能設置轉運堆場，汽運來料需要直接裝船。主要散貨為建筑用砂石料、石英砂等，主要設計船型為3 000 t級內河駁船。

目前散貨裝船常用的裝卸工藝方案有簡易卸車溜槽、起重機配抓斗、固定裝船皮帶機、專業化連續裝船機等形式[1]。簡易卸車溜槽方式由汽車直接卸車，通過固定安裝在碼頭前沿的溜槽裝船。該方式設備簡單，但是環保性差，灑料及揚塵較多，裝船位置固定，作業時需要移船，高水位情況下無法作業，一般適用于小船、臨時碼頭裝卸，不適用本項目。起重機配置抓斗形式即通過碼頭前沿起重機械的抓斗將散料抓取卸入船艙，物料在碼頭區需進行二次倒運，需要較寬的碼頭前沿作業區，灑料及粉塵較多，較連續裝船設備作業效率低，一般適用于散貨量不大的通用及多用途碼頭，兼顧件雜貨、集裝箱作業功能。由于本項目現有碼頭作業空間有限，不利于二次轉運，且貨運量較大，故該方案亦不適用。固定裝船皮帶機方案，即通過碼頭架設懸出碼頭前沿線的固定皮帶機裝船，該方案采用連續作業方式，裝船效率較高，后方陸域設置汽車卸料斗，但需在碼頭增加固定設施，會干涉重件裝卸作業空間。專業化連續裝船機主要包括固定式散貨裝船機、擺動式裝船機及移動式軌道裝船機，具有作業效率高，安全、環保等優點，是專業化散貨裝船碼頭常用作業設備。固定式及擺動式裝船機均需在碼頭增加固定設施，與重件作業干涉；移動式裝船機可利用碼頭現有軌道，碼頭后方設置汽車卸料斗，但裝船機供料尾車及固定帶式輸送機會占用重件作業空間，同時還影響件雜貨裝卸。

可見，現有常用散貨裝船工藝設備均不適用于該項目，考慮碼頭設施現狀及改造要求，在現有裝船工藝基礎上改進，提出了3個裝卸工藝方案。

4.1.1 裝船工藝方案一

采用輪胎式移動裝船機進行裝船，輪胎式裝船機可在碼頭區域自由行走，可利用行走輪進行擺動，臂架可俯仰及伸縮，裝船機設置溜筒，避免裝船落差大而揚塵。定點作業時可采用市電驅動，行走轉場采用柴油驅動，節能環保。后方陸域設置汽車卸料斗，卸料斗至裝船機的物料運輸采用固定帶式輸送機及移動皮帶機搭接。

工藝布置見圖1，汽車將物料卸至料斗，通過固定帶式輸送機輸送至碼頭區域，直接落料至輪胎式移動裝船機進行裝船。裝船機可在碼頭任意區域進行裝船作業，當距離固定帶式輸送機較遠時，可通過移動皮帶搭接。裝船機額定能力1 000 t/h，為保證供料連續性，后方料斗處設置2個汽車卸車位。固定帶式輸送機布置于桅桿式起重機旁，不影響重件運輸通道，當需要進行重件或件雜貨裝卸時，可將輪胎式裝船機移動至碼頭后方。

以上例子均使用了直譯法，雖有個別語序有所調整，但原文的內容、形式、時態等都在譯文中得到再現，且語義通順，邏輯清晰。

1.輪胎式移動裝船機 2.移動皮帶機 3.固定帶式輸送機及棧橋 4.受料斗 5.桅桿吊基礎圖1 方案一工藝布置圖

4.1.2 裝船工藝方案二

碼頭前沿裝船作業設備與方案一相同，不同之處在于裝船機采用鏈板式供料車進行供料，配置1臺額定能力1 000 t/h鏈板式供料車，供料車自帶行走輪可自由行走，鏈板式結構可直接承受汽車卸料的沖擊荷載，且具有一定儲料能力。供料車設有封閉罩殼，配除塵設施，避免卸車揚塵。

工藝布置見圖2，自卸車將物料卸至鏈板供料車后，由鏈板供料車提升至裝船機進料口，而后通過裝船機進行裝船。裝船機和供料車可同時在碼頭面行走移動，實現全船艙覆蓋。需進行重件及件雜貨裝卸時，可從碼頭作業區域撤離，避免干涉。

1.輪胎式移動裝船機 2.鏈板式供料車 3.自卸車 4.桅桿吊基礎 5.行車路線圖2 方案二工藝布置圖

4.1.3 裝船工藝方案三

采用軌道式移動裝船機，利用碼頭預留10.5 m軌道，增設1臺1 000 t/h軌道式移動裝船機。結合本項目平面布置及不同船型需求，采用帶伸縮、俯仰、回轉功能的軌道式裝船機。考慮到需保留核電重件裝卸運輸功能，還需兼顧件雜貨裝卸功能，碼頭前沿及連接引橋上空間有限，不便增設固定帶式輸送機。故在傳統裝船機的形式上進行改進，將傳統的帶式輸送機形式尾車改用鏈板式供料尾車，鏈板式供料尾車與裝船機相匹配，額定輸送能力1 000 t/h。鏈板式結構耐沖擊，并具有較大輸送傾角，相比傳統皮帶形式，尾車長度可減小約50%，更符合本項目有限的碼頭作業空間要求。進行散貨裝船作業時，鏈板式供料車與裝船機連接，可以快速移機；進行核電重件及件雜貨裝卸作業時，可將供料車與裝船機分離后移至后方陸域，同時將裝船機移動至碼頭端部。鏈板式供料車設有封閉罩殼，配除塵設施，避免卸車揚塵。

工藝布置見圖3，自卸車將物料卸至鏈板式供料車后，由鏈板式供料車提升至裝船機進料口，而后通過裝船機懸臂皮帶進行裝船。為提高卸車連續性，以及保證在碼頭端部可進行卸車作業，供料車尾部及側面均可接受汽車卸料，兩者交替進行。

1.軌道式移動裝船機 2.桅桿吊基礎 3.鏈板式供料尾車 4.自卸車 5.行車路線圖3 方案三工藝布置圖

4.1.4 方案比選及優化

方案一將汽車卸料功能布置于后方陸域，設置2個卸料斗，供料連續性、效率高。同時后方至碼頭運輸采用帶式輸送機，大大減少汽車運輸、卸料所帶來的灑料。碼頭不上汽車，交通組織管理較為方便。但方案一裝船機移機作業時，需要重新搭接移動皮帶機，移機耗時較長，降低裝船平均效率。同時需在后方陸域征地建設汽車卸車場，沿線需要架設固定帶式輸送機，基礎設施投入較高，且帶式輸送機需要跨越長江大堤，報批手續繁瑣，項目建設周期較長，工程投資較高。

方案二全部采用流動機械，機動靈活，可以覆蓋碼頭全范圍，隨時可撤離碼頭作業區，對核電重件及件雜貨裝卸無影響。設備相對簡單，碼頭僅需增加固定供電箱，改造工程量小，工程整體投資較少。但裝船機和供料車為分離形式，移機作業需要耗費一定時間，同時汽車需要上碼頭，且卸車需要掉頭，碼頭空間有限，對交通組織管理要求較高，管理不善易降低裝船效率。

方案三結合現有碼頭平面特點，將傳統形式尾車改為可以直接接受汽車來料的鏈板式供料車，供料車與裝船機主體連接，充分利用碼頭預留軌道提高移機效率，供料車尾部及側面可交替接收汽車卸料，整體作業效率相比方案二較高。裝船機回轉中心偏心布置，與已有桅桿式起重機不會發生干涉，故裝船機可以在整個碼頭范圍作業。碼頭僅需增加防風錨定預埋件、車檔、接電箱和電纜拖槽，改造工程量較小。相比而言設備整體造價較高，進行重件或件雜貨裝卸時需將供料車與主機分離。

從項目改造難度、工程投資、裝卸效率及安全性方面考慮，方案三更適合本項目。但方案三中汽車需要在碼頭進行倒車作業，對車流組織及卸車效率都有一定影響。同時在碼頭兩端及桅桿式起重機位置，供料車只能單方向受料，裝船效率下降。

針對上述缺點對方案三進行優化，將鏈板式供料車改為環形鏈斗式，布置于裝船機軌內，與裝船機連接隨動。鏈斗下方為汽車受料斗，上設振動格柵，可承受汽車通重載通行及卸載，上方出料口連接裝船機皮帶。鏈斗四周封閉，內設除塵設施。鏈斗兩側設置可隨裝船機移動的坡道，供汽車上下料斗，工藝布置見圖4。該方案充分利用桅桿式起重機后方空間，構成汽車環形通道，汽車繞行桅桿吊后方，而后穿過環形鏈斗提升機進行卸料，整個卸料過程汽車無需倒車，且可排列依次進入鏈斗卸車，換車時間大大降低，通過儲料斗可基本實現連續供料。

1.軌道式移動裝船機 2.鏈斗式供料尾車 3.移動卸車臺 4.自卸車 5.行車路線 6.桅桿吊基礎圖4 優化方案工藝布置圖

4.2 件雜貨裝卸工藝方案

件雜貨裝卸船可采用門座起重機(以下簡稱門機)、輪胎式起重機等。現有預留軌道陸側軌距離桅桿式起重機較近，若采用門機方案，需新增設1條陸側軌，碼頭需要增設樁基及軌道梁，改造工程量較大，且同時會占用碼頭空間，影響散貨及重件裝卸功能。考慮到件雜貨運量不大，采用機動靈活的輪胎式起重機進行作業，配置2臺50 t油、電兩用輪胎式起重機。

5 結語

該核電重件碼頭裝卸工藝改造，充分考慮已有碼頭設施及平面特點，在現有散貨裝船工藝方案的基礎上進行改進，提出了多種方案進行比選及優化，創新地采用了可直接受汽車卸料的軌道式裝船機方案，解決了碼頭空間有限的難點，在保留重件裝卸功能基礎上，充分利用重件碼頭閑置資源，服務地方經濟發展，同時也為核電重件碼頭兼做公用碼頭的改造提供了多種思路，可供類似工程參考。