核電重件碼頭裝卸工藝系統(tǒng)改造方案設(shè)計(jì)

蔣亞軍 劉慶輝

中交第四航務(wù)工程勘察設(shè)計(jì)院有限公司

1 引言

核電重件碼頭作為核電廠建設(shè)所需的配套專用碼頭，一般設(shè)置有大型起重機(jī)，用于核電廠建設(shè)時(shí)期重大件設(shè)備的接卸運(yùn)輸。重件碼頭一般承載能力較好，且部分碼頭距離核電廠區(qū)較遠(yuǎn)，受電廠建設(shè)進(jìn)度影響或在電廠竣工后，碼頭長期處于閑置狀態(tài)，為了充分利用現(xiàn)有碼頭結(jié)構(gòu)設(shè)施和岸線資源，可將其改造為公共性質(zhì)的碼頭，增加裝卸運(yùn)輸普通散貨和件雜貨的功能，服務(wù)于地方經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

長江中游某核電重件碼頭處于閑置狀態(tài)，同時(shí)碼頭所處腹地也有大量散貨及件雜貨從水路運(yùn)輸?shù)男枨?。為充分利用已有碼頭設(shè)施、盤活電廠閑置資源、服務(wù)腹地企業(yè)，擬對現(xiàn)有重件碼頭裝卸工藝系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)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(wù)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(yùn)及5萬t件雜貨裝卸船的要求。

2 碼頭工藝設(shè)施現(xiàn)狀

3 改造難點(diǎn)

要對該重件碼頭裝卸工藝系統(tǒng)進(jìn)行改造，其方案設(shè)計(jì)的主要難點(diǎn)為碼頭空間有限，碼頭通過能力要求較大。

現(xiàn)有碼頭平臺寬20 m，碼頭上布置有1臺桅桿式起重機(jī)。雖碼頭預(yù)留有起重機(jī)軌道，但軌道與桅桿式起重機(jī)前支墩基礎(chǔ)凈距1 m，在保留重件裝卸作業(yè)的前提下，桅桿式起重機(jī)不能移除，且新增裝卸工藝設(shè)施不能影響重件裝卸功能，留給碼頭裝卸作業(yè)的空間非常有限。而根據(jù)集疏運(yùn)量要求，現(xiàn)有碼頭通過能力需滿足年200萬t散貨裝船出運(yùn)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(shè)計(jì)

4.1 散貨裝船工藝方案

本工程散貨主要通過汽車集運(yùn)至碼頭，而后裝船出港。受后方陸域限制，不能設(shè)置轉(zhuǎn)運(yùn)堆場，汽運(yùn)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(shè)計(jì)船型為3 000 t級內(nèi)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(jī)配抓斗、固定裝船皮帶機(jī)、專業(yè)化連續(xù)裝船機(jī)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(shè)備簡單，但是環(huán)保性差，灑料及揚(yáng)塵較多，裝船位置固定，作業(yè)時(shí)需要移船，高水位情況下無法作業(yè)，一般適用于小船、臨時(shí)碼頭裝卸，不適用本項(xiàng)目。起重機(jī)配置抓斗形式即通過碼頭前沿起重機(jī)械的抓斗將散料抓取卸入船艙，物料在碼頭區(qū)需進(jìn)行二次倒運(yùn)，需要較寬的碼頭前沿作業(yè)區(qū)，灑料及粉塵較多，較連續(xù)裝船設(shè)備作業(yè)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(yè)功能。由于本項(xiàng)目現(xiàn)有碼頭作業(yè)空間有限，不利于二次轉(zhuǎn)運(yùn)，且貨運(yùn)量較大，故該方案亦不適用。固定裝船皮帶機(jī)方案，即通過碼頭架設(shè)懸出碼頭前沿線的固定皮帶機(jī)裝船，該方案采用連續(xù)作業(yè)方式，裝船效率較高，后方陸域設(shè)置汽車卸料斗，但需在碼頭增加固定設(shè)施，會干涉重件裝卸作業(yè)空間。專業(yè)化連續(xù)裝船機(jī)主要包括固定式散貨裝船機(jī)、擺動式裝船機(jī)及移動式軌道裝船機(jī)，具有作業(yè)效率高，安全、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，是專業(yè)化散貨裝船碼頭常用作業(yè)設(shè)備。固定式及擺動式裝船機(jī)均需在碼頭增加固定設(shè)施，與重件作業(yè)干涉；移動式裝船機(jī)可利用碼頭現(xiàn)有軌道，碼頭后方設(shè)置汽車卸料斗，但裝船機(jī)供料尾車及固定帶式輸送機(jī)會占用重件作業(yè)空間，同時(shí)還影響件雜貨裝卸。

可見，現(xiàn)有常用散貨裝船工藝設(shè)備均不適用于該項(xiàng)目，考慮碼頭設(shè)施現(xiàn)狀及改造要求，在現(xiàn)有裝船工藝基礎(chǔ)上改進(jìn)，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(jī)進(jìn)行裝船，輪胎式裝船機(jī)可在碼頭區(qū)域自由行走，可利用行走輪進(jìn)行擺動，臂架可俯仰及伸縮，裝船機(jī)設(shè)置溜筒，避免裝船落差大而揚(yáng)塵。定點(diǎn)作業(yè)時(shí)可采用市電驅(qū)動，行走轉(zhuǎn)場采用柴油驅(qū)動，節(jié)能環(huán)保。后方陸域設(shè)置汽車卸料斗，卸料斗至裝船機(jī)的物料運(yùn)輸采用固定帶式輸送機(jī)及移動皮帶機(jī)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(jī)輸送至碼頭區(qū)域，直接落料至輪胎式移動裝船機(jī)進(jìn)行裝船。裝船機(jī)可在碼頭任意區(qū)域進(jìn)行裝船作業(yè)，當(dāng)距離固定帶式輸送機(jī)較遠(yuǎn)時(shí)，可通過移動皮帶搭接。裝船機(jī)額定能力1 000 t/h，為保證供料連續(xù)性，后方料斗處設(shè)置2個汽車卸車位。固定帶式輸送機(jī)布置于桅桿式起重機(jī)旁，不影響重件運(yùn)輸通道，當(dāng)需要進(jìn)行重件或件雜貨裝卸時(shí)，可將輪胎式裝船機(jī)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(diào)整，但原文的內(nèi)容、形式、時(shí)態(tài)等都在譯文中得到再現(xiàn)，且語義通順，邏輯清晰。

1.輪胎式移動裝船機(jī) 2.移動皮帶機(jī) 3.固定帶式輸送機(jī)及棧橋 4.受料斗 5.桅桿吊基礎(chǔ)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(yè)設(shè)備與方案一相同，不同之處在于裝船機(jī)采用鏈板式供料車進(jìn)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(jié)構(gòu)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(shè)有封閉罩殼，配除塵設(shè)施，避免卸車揚(yáng)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(jī)進(jìn)料口，而后通過裝船機(jī)進(jìn)行裝船。裝船機(jī)和供料車可同時(shí)在碼頭面行走移動，實(shí)現(xiàn)全船艙覆蓋。需進(jìn)行重件及件雜貨裝卸時(shí)，可從碼頭作業(yè)區(qū)域撤離，避免干涉。

1.輪胎式移動裝船機(jī) 2.鏈板式供料車 3.自卸車 4.桅桿吊基礎(chǔ) 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(jī)，利用碼頭預(yù)留10.5 m軌道，增設(shè)1臺1 000 t/h軌道式移動裝船機(jī)。結(jié)合本項(xiàng)目平面布置及不同船型需求，采用帶伸縮、俯仰、回轉(zhuǎn)功能的軌道式裝船機(jī)?？紤]到需保留核電重件裝卸運(yùn)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(shè)固定帶式輸送機(jī)。故在傳統(tǒng)裝船機(jī)的形式上進(jìn)行改進(jìn)，將傳統(tǒng)的帶式輸送機(jī)形式尾車改用鏈板式供料尾車，鏈板式供料尾車與裝船機(jī)相匹配，額定輸送能力1 000 t/h。鏈板式結(jié)構(gòu)耐沖擊，并具有較大輸送傾角，相比傳統(tǒng)皮帶形式，尾車長度可減小約50%，更符合本項(xiàng)目有限的碼頭作業(yè)空間要求。進(jìn)行散貨裝船作業(yè)時(shí)，鏈板式供料車與裝船機(jī)連接，可以快速移機(jī)；進(jìn)行核電重件及件雜貨裝卸作業(yè)時(shí)，可將供料車與裝船機(jī)分離后移至后方陸域，同時(shí)將裝船機(jī)移動至碼頭端部。鏈板式供料車設(shè)有封閉罩殼，配除塵設(shè)施，避免卸車揚(yáng)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(jī)進(jìn)料口，而后通過裝船機(jī)懸臂皮帶進(jìn)行裝船。為提高卸車連續(xù)性，以及保證在碼頭端部可進(jìn)行卸車作業(yè)，供料車尾部及側(cè)面均可接受汽車卸料，兩者交替進(jìn)行。

1.軌道式移動裝船機(jī) 2.桅桿吊基礎(chǔ) 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(yōu)化

方案一將汽車卸料功能布置于后方陸域，設(shè)置2個卸料斗，供料連續(xù)性、效率高。同時(shí)后方至碼頭運(yùn)輸采用帶式輸送機(jī)，大大減少汽車運(yùn)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(jī)移機(jī)作業(yè)時(shí)，需要重新搭接移動皮帶機(jī)，移機(jī)耗時(shí)較長，降低裝船平均效率。同時(shí)需在后方陸域征地建設(shè)汽車卸車場，沿線需要架設(shè)固定帶式輸送機(jī)，基礎(chǔ)設(shè)施投入較高，且?guī)捷斔蜋C(jī)需要跨越長江大堤，報(bào)批手續(xù)繁瑣，項(xiàng)目建設(shè)周期較長，工程投資較高。

方案二全部采用流動機(jī)械，機(jī)動靈活，可以覆蓋碼頭全范圍，隨時(shí)可撤離碼頭作業(yè)區(qū)，對核電重件及件雜貨裝卸無影響。設(shè)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(jī)和供料車為分離形式，移機(jī)作業(yè)需要耗費(fèi)一定時(shí)間，同時(shí)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(jié)合現(xiàn)有碼頭平面特點(diǎn)，將傳統(tǒng)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(jī)主體連接，充分利用碼頭預(yù)留軌道提高移機(jī)效率，供料車尾部及側(cè)面可交替接收汽車卸料，整體作業(yè)效率相比方案二較高。裝船機(jī)回轉(zhuǎn)中心偏心布置，與已有桅桿式起重機(jī)不會發(fā)生干涉，故裝船機(jī)可以在整個碼頭范圍作業(yè)。碼頭僅需增加防風(fēng)錨定預(yù)埋件、車檔、接電箱和電纜拖槽，改造工程量較小。相比而言設(shè)備整體造價(jià)較高，進(jìn)行重件或件雜貨裝卸時(shí)需將供料車與主機(jī)分離。

從項(xiàng)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(xiàng)目。但方案三中汽車需要在碼頭進(jìn)行倒車作業(yè)，對車流組織及卸車效率都有一定影響。同時(shí)在碼頭兩端及桅桿式起重機(jī)位置，供料車只能單方向受料，裝船效率下降。

針對上述缺點(diǎn)對方案三進(jìn)行優(yōu)化，將鏈板式供料車改為環(huán)形鏈斗式，布置于裝船機(jī)軌內(nèi)，與裝船機(jī)連接隨動。鏈斗下方為汽車受料斗，上設(shè)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(jī)皮帶。鏈斗四周封閉，內(nèi)設(shè)除塵設(shè)施。鏈斗兩側(cè)設(shè)置可隨裝船機(jī)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(jī)后方空間，構(gòu)成汽車環(huán)形通道，汽車?yán)@行桅桿吊后方，而后穿過環(huán)形鏈斗提升機(jī)進(jìn)行卸料，整個卸料過程汽車無需倒車，且可排列依次進(jìn)入鏈斗卸車，換車時(shí)間大大降低，通過儲料斗可基本實(shí)現(xiàn)連續(xù)供料。

1.軌道式移動裝船機(jī) 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(chǔ)圖4 優(yōu)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(jī)(以下簡稱門機(jī))、輪胎式起重機(jī)等。現(xiàn)有預(yù)留軌道陸側(cè)軌距離桅桿式起重機(jī)較近，若采用門機(jī)方案，需新增設(shè)1條陸側(cè)軌，碼頭需要增設(shè)樁基及軌道梁，改造工程量較大，且同時(shí)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(yùn)量不大，采用機(jī)動靈活的輪胎式起重機(jī)進(jìn)行作業(yè)，配置2臺50 t油、電兩用輪胎式起重機(jī)。

5 結(jié)語

該核電重件碼頭裝卸工藝改造，充分考慮已有碼頭設(shè)施及平面特點(diǎn)，在現(xiàn)有散貨裝船工藝方案的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，提出了多種方案進(jìn)行比選及優(yōu)化，創(chuàng)新地采用了可直接受汽車卸料的軌道式裝船機(jī)方案，解決了碼頭空間有限的難點(diǎn)，在保留重件裝卸功能基礎(chǔ)上，充分利用重件碼頭閑置資源，服務(wù)地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展，同時(shí)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。