青島港董家口港區(qū)礦石裝車輸運系統(tǒng)多點卸料工藝的改進

袁瑞磊 李琪 姜云鵬

摘 要：在傳統(tǒng)皮帶機輸送系統(tǒng)中，機頭轉(zhuǎn)接點多采用移動漏斗來實現(xiàn)多點卸料，但該種轉(zhuǎn)接形式占用的空間比較大，增加了機房高度。在本項目中，多處機頭轉(zhuǎn)接點采用伸縮機頭來實現(xiàn)多點卸料，減小了機房高度，也減少了建設(shè)投資。文中介紹了皮帶機多點卸料伸縮機頭不同的結(jié)構(gòu)形式，即固定托輥伸縮機頭和移動托輥伸縮機頭。移動托輥伸縮機頭的導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)也有二種形式，V形和矩形。文中分析了不同結(jié)構(gòu)形式的優(yōu)缺點。

關(guān)鍵詞：礦石輸運系統(tǒng);多點卸料;伸縮機頭

中圖分類號：U693 ? ? 文獻標(biāo)識碼：A ? ? ?文章編號：1006—7973（2021）02-0106-02

1背景

青島港董家口港區(qū)位于青島市黃島區(qū)泊里鎮(zhèn)，2009年開始建設(shè)的大型綜合性港區(qū)，規(guī)劃深水岸線長約36公里，共規(guī)劃建設(shè)120多個泊位。目前已建成投產(chǎn)18個泊位疏港鐵路的投入運營，2019年完成吞吐量超過1.5億噸，其中鐵礦石約為8千萬噸。

海鐵聯(lián)運的集疏運體系在港口吞吐量中發(fā)揮了重大作用，為了實現(xiàn)碼頭與鐵路場站的銜接，2019年配套建設(shè)火車裝車系統(tǒng)工程。主要建設(shè)七座轉(zhuǎn)運站TZ1、TZ2、TZ3、TQG、T6A、T7A、T9A;兩套皮帶機系統(tǒng)BC11A、BC11B、BC12A/B、BC13A/B、BC14A/B、BC15A/B;及變電所等配套系統(tǒng)。項目建成后，實現(xiàn)了船舶礦石卸船至火車裝車的不落地模式，實現(xiàn)了堆場內(nèi)礦石通過皮帶機流程裝運至火車的功能，專業(yè)化流程裝車能力可達(dá)到1200萬噸/年。

礦石鐵路裝車輸運系統(tǒng)，主要由皮帶機流程組成，其功能是將后方堆場裝卸作業(yè)區(qū)內(nèi)的礦石輸送至火車轉(zhuǎn)載樓內(nèi)，實現(xiàn)火車與輸送系統(tǒng)的無縫對接。在整個輸送系統(tǒng)中，多點卸料工藝是必不可少的，而以往多采用移動漏斗來實現(xiàn)，但占用的空間比較大，增加了機房高度。在本項目中，采用了伸縮機頭來實現(xiàn)多點卸料，并進行了整體優(yōu)化。

2伸縮機頭工藝的改進

在董家口礦石碼頭火車裝車線工程的TZ1機房內(nèi)，BC12A/B/C/D皮帶機頭部采用四工位移動托輥伸縮機頭，可分別向BC13A/B/C/D皮帶機尾部喂料。

常用的多點卸料方式有二種：移動漏斗和伸縮機頭。

移動漏斗需要單獨占用機房的一層空間，特別是一對四卸料的工況，需要二層移動漏斗相互配合來實現(xiàn)，并且操作繁瑣，故障率高，可靠性差。另外，移動漏斗還容易堆料，如不及時清理會造成堵料，影響整個系統(tǒng)的正常運行。在前期后方堆場的T7A機房就是兩層移動漏斗（見圖1），圖中20.3層和25.3層為移動漏斗，每層高度4.5米，機房總體高度約26.23米。由于采用移動漏斗導(dǎo)致機房高度增加，落料高度為也隨之增大，加大了物料對下游皮帶機的沖擊，下游皮帶機經(jīng)常出現(xiàn)跑偏和撒料現(xiàn)象，膠帶的使用壽命也會降低，并且還會產(chǎn)生較大的粉塵，加重機房內(nèi)的環(huán)境污染，增加維護工作量。如果采用伸縮機頭，T7A機房可以減少二層，整體高度可以由26.23m降低到17.23m左右，BC10B皮帶機的提升高度也會降低9m左右，總裝機功率可以減少10-15%。這樣，不但機房和皮帶機的投資成本（包括土建、用鋼量、機電配套等）會降低，運營成本（耗電量和維護工作量）也會大大減少，并且操作簡單、運行可靠、維護方便，能有效改善環(huán)境污染問題。

與移動漏斗實現(xiàn)一對多點卸料相比較，伸縮機頭卸料口直接與下游皮帶機導(dǎo)料槽對接，大大降低了機房層高（見圖2）。本次項目中TZ1機房內(nèi)采用了移動托輥伸縮機頭，機房總高度僅有19.3米高，降低了9m左右。同時也降低了皮帶機的提升高，皮帶機的裝機功率減少了16%左右，不但降低了工程造價，也減少了運營成本;另外由于落料高度降低，減小了物料對下游皮帶機的沖擊，下游皮帶機的跑偏和撒料現(xiàn)象也大大減少，粉塵污染也得以改善。

對于多點卸料，雖然移動漏斗和伸縮機頭都能實現(xiàn)，但采用移動漏斗會使工程投資增加不少，這里包括機房和皮帶機的土建和用鋼量，皮帶機的裝機功率會增加12-16%，機電配套的投資也會隨之增加;運營成本會大大增加，包括耗電量，增加12-16%;維護工作量也會由于要處理大量的粉塵和漏斗中的堆料而大大增加。因此，無論從哪方面考量，伸縮機頭都要優(yōu)于移動漏斗。

伸縮機頭按照不同的結(jié)構(gòu)形式，可分為固定托輥伸縮機頭和移動托輥伸縮機頭。

前期的T5機房內(nèi)采用固定托輥伸縮機頭（見圖3），固定托輥伸縮機頭占用空間高度要稍大一些，皮帶機上理論帶面到機房層面的高度為3.047米。而且由于固定托輥和伸縮機頭上的托輥有338mm的高度差，運行過程中，在高度變化位置，物料運行不平穩(wěn)，很容易出現(xiàn)撒料現(xiàn)象。此種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是整體剛性比較好。

與固定托輥伸縮機頭相比較，移動托輥伸縮機頭結(jié)構(gòu)緊湊，空間高度要低一些，皮帶機上理論帶面到機房層面的高度僅為2.15米。由于高度降低了近1m，因而維護相對方便。最主要的是不存在上托輥高度差的問題，物料運行平穩(wěn)，不會出現(xiàn)散料現(xiàn)象，但在設(shè)計上，移動托輥組的二側(cè)間隙要合理，牽引鏈條強度要足夠，防止出現(xiàn)托輥掉落現(xiàn)象。

移動托輥伸縮機頭的導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)也有V形和矩形兩種形式。

V形軌道的V面與移動托輥的小輪相接觸，可以約束托輥組的橫向移動，導(dǎo)向性能好。但導(dǎo)軌直線度要求比較高，防止出現(xiàn)卡阻現(xiàn)象;另外，牽引鏈條強度要足夠，否則一旦出現(xiàn)斷鏈，整個運行機構(gòu)運行失衡后，會由于橫向約束力的存在而產(chǎn)生破壞性變形，后果會很嚴(yán)重。

矩形軌道只有一個上面和移動托輥的小輪相接觸，移動托輥橫向沒有約束，避免了卡阻現(xiàn)象。但牽引鏈條的強度要足夠，否則一旦有一側(cè)牽引鏈出現(xiàn)斷鏈，移動托輥組的運行會出現(xiàn)失衡，造成移動托輥掉落。為了避免由于斷鏈造成移動托輥組運行失衡的問題，需要盡量降低移動托輥的重心，并在車輪上設(shè)置防傾翻裝置，同時增加二根備用牽引鏈。

盡管伸縮機頭的不同結(jié)構(gòu)形式各有優(yōu)缺點，但經(jīng)過綜合分析和比較，在運行平穩(wěn)、維護方便等方面，移動托輥伸縮機頭明顯要優(yōu)于固定托輥伸縮機頭;對于移動托輥伸縮機頭的二種導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)形式，如果從移動托輥組運行一旦失衡所造成的后果來考量，矩形導(dǎo)軌要好于V形導(dǎo)軌。在本項目中，最終選擇的是，導(dǎo)軌形式為矩形的移動托輥伸縮機頭。

3 結(jié)語

伸縮機頭相對于移動漏斗，有明顯的優(yōu)點。自董家口礦石碼頭火車裝車線項目開始，鐵路配套干散貨項目和裝船線項目均采用了伸縮機頭來實現(xiàn)多點卸料，更好地滿足了系統(tǒng)工藝要求，取得了很好的效果。當(dāng)然在具體結(jié)構(gòu)上還存在一些不足，需要今后進一步完善。

基金項目：科技援助項目中國-孟加拉港口建設(shè)聯(lián)合研究中心建設(shè)（KY202001014）