內河煤炭中轉港裝卸工藝設計

楊振宇 向鵬

摘 要：在我國內河水運物流系統中，煤炭流量占相對較大的比重。以徐州港邳州港區邳州作業區搬遷工程為工程實例，結合已建舊碼頭的生產情況及擬建碼頭的水、陸域環境，對新建港區中煤炭從入港到出港的整個過程進行專業化、系統化的裝卸工藝設計。通過比選裝船設備，讓本工程裝卸工藝設計方案滿足科學、高效、經濟的要求，同時可為類似煤炭碼頭的出口裝卸提供參考。

關鍵詞：煤炭中轉港;配煤;設備;裝卸工藝設計

中圖分類號：U693? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號：1006—7973（2020）10-0090-02

1引言

隨著煤炭碼頭的發展，煤炭港區內裝卸工藝、設備以及信息化程度都取得了很大的進步[1]。與此同時各個港口之間的競爭也愈加激烈，未能及時發展的港口其吞吐量逐年下降。徐州港是全國內河流域中的主要口岸，年吞吐量即將超億噸。邳州作業區是徐州港重要的煤炭中轉港，主要生產定位是充分利用隴海鐵路優勢，為客戶提供煤炭轉運服務。老邳州作業區修建在京杭運河與隴海鐵路交匯處，邳州核心城區的西南部。貨種主要以煤炭轉運為主，承擔著北煤南運的重要生產，2012年實現煤炭吞吐量達369萬噸，對國家“北煤南運”計劃的落實及華東地區的經濟發展作出了較大貢獻。

隨著邳州市城市范圍的不停擴展，由于邳州港緊鄰城市中央區域，港口周邊地區實際已被城市建筑占用[2]。穿城而過的進港鐵路及作業區內的煤炭裝卸，與城市的環境、交通產生了巨大的矛盾。近年來邳州作業區的煤炭吞吐量呈下降趨勢，港口競爭力逐年下降，迫切需要改變這一現狀。為此本工程擬將邳州作業區由老城區整體搬遷至京杭運河右側岸大王廟下游1000米至2800米，建設13個2000t級泊位的碼頭[3]。設計港區的煤炭裝卸工藝系統，為本碼頭流量、流向穩定及出口量較大的煤炭裝卸提供專業化工藝設計，滿足碼頭內煤炭裝卸的經濟性和高效性。

2主要工藝流程

本工程的主要作業節點在四個煤炭泊位，且四個泊位都將主要用于鐵路線到港煤炭的出口。依據碼頭煤炭中轉港的定位，港區裝卸工藝的設計內容主要包含鐵路卸煤工藝、煤炭堆場、煤炭配煤工藝、水平運輸工藝及裝船工藝，整個工藝流程在港區布置如圖1所示。

2.1鐵路卸煤工藝

本作業區鐵路線設翻車機卸煤線3股（1重1空1走行），另設螺旋卸煤線、人工卸煤線及存車線各1股，有效長均按1050m設置;站坪西端設牽出線1股其有效長230m，站坪東端設臨修線1股其有效長150m。鐵路運進煤炭卸火車采用三種卸車方式，其中1股鐵路進線進入翻車機房內，通過翻車機系統卸車廂內的煤炭，利用機房下的坑道傳動帶運至煤炭堆場;1股鐵路進線直接進入鐵路場地，通過場地內的螺旋卸車機將車廂內的煤炭卸至地坑皮帶機，由皮帶機系統運至煤炭堆場;另外，布置1股人工卸車線卸至煤炭堆場。

2.2煤炭堆場

本工程4塊煤炭堆場均布置在煤炭裝船泊位的正后方，煤炭主要由碼頭后方的進港鐵路運進，通過鐵路場站內的皮帶機系統運至港區內的煤炭堆場，每塊煤炭堆場通過斗輪堆取料機進行堆垛，煤炭裝船由斗輪堆取料機將煤炭取至皮帶機系統，采用裝船機裝船。

2.3煤炭配煤工藝

根據目前對邳州作業區堆場配煤情況的調研，港區配煤與碼頭來煤的品種有關。本港區來煤主要通過火車進港，為山西、陜西、內蒙等北方煤，按照客戶要求，目前所需配煤一般只需2-3種煤炭就能滿足配煤要求。港區建成后的配煤量占年吞吐量的30%左右，生產中有2種煤炭的配比將占總配煤量的40%，3種煤炭的配比占配煤量的60%。

根據上述煤炭堆場工藝方案，本作業區共設5個煤炭堆場，其中1#-4#煤場可進行配煤，配煤主要考慮在煤炭堆場直接進行，各個煤種分別堆存在不同的煤炭堆場，通過皮帶機輸送系統可將各個煤場不同的煤種運至同一個堆場頭部的轉運站，完成配煤，堆場通過堆取料機進行堆存。本工程設置2個用于配煤裝船作業線的煤炭泊位。配煤堆場由斗輪堆取料機取料，利用在堆取料機皮帶機端部設短途皮帶機將四個配煤堆場連接，能夠實現四個煤堆場的配煤裝船功能。

2.4 水平運輸

根據堆場工藝方案，煤炭利用皮帶機系統進行水平輸送。本工程中皮帶機的能力與裝卸工藝系統的最大能力相匹配[4]。

2.5 裝船工藝

本工程共有4個2000t級煤炭裝船泊位，這4個泊位裝船工藝通過對額定生產效率為1200t/h的4臺圓弧軌道裝船機和2臺額定生產效率為1500t/h的移動式裝船機進行比選。

3 設備方案

3.1 圓弧軌道裝船機方案

為減少船舶的在港時間，加大港口的生產效率，方案一中4個煤炭裝船泊位裝船設備選用裝卸臂可以旋轉和伸縮的圓弧軌道裝船機作業，本裝船設備可基本覆蓋船艙，只需少量移船作業。煤炭通過斗輪堆取料機在煤炭堆場取料至皮帶機系統，再轉送到圓弧軌道裝船機上的帶式輸送機，連續地裝運到船艙內。每臺圓弧軌道裝船機的額定生產效率為1200t/h，具備一臺堆/取=1500/1000t/h斗輪堆取料機向其供煤的輸送能力。圓弧軌道裝船機斷面如圖2所示。

裝船工藝流程為：煤炭堆場→斗輪堆取料機→皮帶機系統→圓弧軌道裝船機→船。

3.2 移動式裝船機方案

為了減少船舶移檔作業，提高岸線利用率，方案二中4個煤炭裝船泊位的裝船設備選用額定生產效率1500t/h的移動式裝船機作業，本裝船設備可沿軌道移動，全部覆蓋船艙，不需要船舶移檔。煤炭通過斗輪堆取料機在煤炭堆場取料至皮帶機系統，再轉送到移動式裝船機上的帶式輸送機，連續地裝運到船艙內。移動式裝船機斷面如圖3所示。

裝船裝卸工藝流程為：煤炭堆場→斗輪堆取料機→皮帶機系統→移動式裝船機→船。

3.3 設備方案比選

本項目設備比選，主要將圓弧軌道裝船機和移動式裝船機的優缺點相比較。

圓弧軌道裝船機不僅結構簡單，且對碼頭水工結構要求不高，工程總造價比較低[5]。相比其他裝船機，本方案設備自重較輕、購置費用低、維護方便，比常見的轉盤式裝船機對船型的適應性相對較好，裝船效率較高;泊位之間作業互不干擾，船舶不需等待作業，煤炭堆場、泊位之間可靈活調度，利用率高且適用于內河中500t～2000t船舶。缺點是煤炭裝船需要少量的移位。

移動式裝船機具有較高的靈活性，它的下部行走機構可讓其在平行于碼頭前沿的軌道上任意移動[6]。整機可沿碼頭前沿軌道全長運行實現定船移機作業，煤炭泊位裝船效率高，能充分發揮堆場斗輪堆取料機的取料能力。但因其構造相對復雜，且自重較大，對碼頭結構的要求高，需要經常維護且價格昂貴，該裝船機對小船的適應性較差，煤炭泊位裝船船舶需等待作業，可能造成泊位待工，影響調度。

圓弧軌道裝船機方案的裝船工藝設備投入資金及安裝費用比移動式裝船機方案低，也方便工藝的調度優化。考慮到本工程所處地區水域及運輸船型情況，結合碼頭對煤炭的適應性，本工程的工藝設計將選用圓弧軌道連續裝船機作為碼頭煤炭的裝船設備。

4 結語

本文結合徐州港邳州港區邳州作業區搬遷工程現狀和經隴海鐵路進入港區煤炭出口的要求，針對煤炭出口設計裝卸工藝流程，在滿足煤炭預測設計吞吐量及適應各種場地限制情況下，實現鐵路輸煤系統和港區出口煤炭系統相銜接的一體化輸運。進一步對裝船設備進行了選型，針對港區出口煤炭配煤要求提出在煤炭堆場直接進行配煤的工藝，可為相似工程的建設給予參考和借鑒。

參考文獻：

[1]劉巧斌，周強.煤炭中轉碼頭裝卸作業系統集成調度模型與優化[J].物流技術，2017，36（04）：97-102+107.

[2]王辛，徐海賢.從邳州港搬遷看內河航運的發展思路[J].上海城市管理職業技術學院學報，2006（05）：56-57.

[3]中設設計集團股份有限公司.徐州港邳州港區邳州作業區搬遷工程初步設計[s].2015.

[4] JTJ/2012-2006，河港工程總體設計規范[s].北京： 人民交通出版社， 2007.

[5]劉煒.干散貨碼頭裝船工藝設計與研究[J].起重運輸機械，2019（19）：90-94.

[6]徐軍，侯曾奇.關于塞拉利昂Pepel港擴建項目中裝船機選擇的探討[J].港工技術，2015，52（03）：17-20.