基于船岸一體化的環(huán)保型卸料系統(tǒng)設(shè)計(jì)

李 琳 周 寶

青島海西重機(jī)有限責(zé)任公司

1 引言

控制粉塵污染是散貨碼頭面臨的重大課題。目前常用方式是在卸料系統(tǒng)中增設(shè)相應(yīng)的除塵設(shè)備，但因設(shè)備投入高或者設(shè)備運(yùn)行費(fèi)用高等原因，不能高效、低成本地解決散貨裝卸粉塵污染問題。為此，從卸料工藝規(guī)劃、卸料設(shè)備選擇、除塵系統(tǒng)選擇、碼頭皮帶機(jī)布置等方面綜合考慮的船岸一體化方案是解決該問題的方向。以碼頭散糧卸料為例，設(shè)計(jì)基于船岸一體化的環(huán)保型卸料系統(tǒng)，為綠色散貨碼頭建設(shè)提供一種低成本、環(huán)保型卸料系統(tǒng)解決方案。

2 功能需求分析

依據(jù)散糧的流向，散糧裝卸工藝分為陸進(jìn)水出的散糧出口裝卸工藝和水進(jìn)陸(水)出的散糧進(jìn)口裝卸工藝，以水進(jìn)陸出的散糧進(jìn)口卸斜系統(tǒng)為研究對(duì)象，卸料系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)滿足如下功能需求：

(1)有較強(qiáng)的適應(yīng)能力，能夠應(yīng)對(duì)不同船型卸船要求，有利于碼頭的可持續(xù)發(fā)展。

(2)技術(shù)成熟、安全可靠，各環(huán)節(jié)銜接緊密，與碼頭工藝系統(tǒng)中各子系統(tǒng)的能力盡量匹配。

(3)采用能耗低、污染少、維修簡便的設(shè)備，滿足節(jié)能、環(huán)保的要求，降低營運(yùn)費(fèi)用，改善工作環(huán)境。

進(jìn)口糧食運(yùn)輸主要采用6～8萬 t級(jí)巴拿馬型，是世界糧食船隊(duì)中具有代表性船舶[1]，具體功能需求為：

(1)適應(yīng)50 000～100 000 DWT船舶卸船作業(yè)的需要(以7萬 t散糧船為主，兼顧10萬 t)。

(2)貨種為大豆等散糧，兼顧件雜貨吊裝。

(3)額定效率700 t/h(糧食)。

(4)環(huán)保滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。

根據(jù)功能需求，物料流向規(guī)劃為：船艙→抓斗→除塵料斗→埋刮板機(jī)→密封皮帶機(jī)→筒倉→裝車。

3 環(huán)保型卸料系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

3.1 總體設(shè)計(jì)

根據(jù)功能需求，按照物料流向規(guī)劃，可選擇多種卸料設(shè)備[2]。為了實(shí)現(xiàn)船岸一體化，需使整個(gè)卸料過程的起塵點(diǎn)幾乎全部在封閉空間內(nèi)，達(dá)到節(jié)能環(huán)保效果，同時(shí)不影響其靈活性與適應(yīng)性。因此，環(huán)保型卸料系統(tǒng)主要包括門座起重機(jī)(以下簡稱門機(jī))、伸縮式無動(dòng)力除塵料斗系統(tǒng)、雙進(jìn)料口埋刮板機(jī)、分叉溜料筒、密封皮帶機(jī)等環(huán)保型物料輸送設(shè)備。帶斗門機(jī)從散貨船艙內(nèi)抓取貨物，放至無動(dòng)力除塵料斗中，經(jīng)溜料筒進(jìn)入埋刮板機(jī)，由埋刮板機(jī)完成物料水平運(yùn)輸，經(jīng)分叉溜料筒換向選擇流至指定的密封皮帶機(jī)上，完成物料輸送。從成本和吊裝靈活性等方面考慮，設(shè)計(jì)開發(fā)額定起重量為25 t，最大幅度40 m帶斗門機(jī)，配備環(huán)保型卸料裝備，總體方案見圖1。

1.四連桿門機(jī) 2.卸料裝備圖1 總體方案設(shè)計(jì)

3.2 卸料裝備關(guān)鍵部件功能設(shè)計(jì)

卸料裝備主要由伸縮梁、無動(dòng)力除塵料斗、溜料筒、埋刮板機(jī)、分叉溜料筒、密封皮帶機(jī)等部件構(gòu)成(見圖2)。

1.伸縮梁 2.無動(dòng)力除塵料斗 3.溜料筒 4.埋刮板機(jī) 5.分叉溜料筒 6.碼頭密封皮帶機(jī) 7.防風(fēng)抑塵網(wǎng) 8.擋塵簾格柵301.調(diào)節(jié)擋板 302.P型密封圈 401.頂升液壓缸 801.固定骨架 802.自平衡常閉式旋轉(zhuǎn)擋板圖2 卸料裝備關(guān)鍵部件

伸縮梁主要承擔(dān)無動(dòng)力除塵料斗、溜料筒及其內(nèi)物料等自重和沖擊載荷，并能攜料斗及溜料筒水平移動(dòng)，使溜料口可對(duì)準(zhǔn)埋刮板機(jī)的1#或2#口，從而允許料斗有2個(gè)工作位置，為船的停靠提供足夠的空間，適應(yīng)不同的船型。

無動(dòng)力除塵料斗用于接、卸物料，主要由料斗本體、擋塵簾格柵、防風(fēng)抑塵網(wǎng)、接料板等部件組成，主要抑塵部件為擋塵簾格柵和防風(fēng)抑塵網(wǎng)。如圖2中局部放大圖Ⅰ所示，擋塵簾格柵由固定骨架和自平衡常閉式旋轉(zhuǎn)擋板組成，抓斗在料斗上方擋風(fēng)板形成的空間內(nèi)打開，物料在重力作用下推開自平衡常閉式旋轉(zhuǎn)擋板，落入料斗內(nèi)部。旋轉(zhuǎn)擋板靠自重自動(dòng)封閉，不需要任何的水、電及壓縮空氣作為動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)對(duì)料流及氣流的控制，減少卸料沖擊過程產(chǎn)生的揚(yáng)塵外逸。防風(fēng)抑塵網(wǎng)可以將風(fēng)速降低80%以上，使得抓斗打開時(shí)產(chǎn)生的揚(yáng)塵幾乎不受外界風(fēng)的影響，可以在自重的情況下墜落到料斗上，避免粉塵的外逸。

埋刮板機(jī)主要由封閉斷面的殼體(機(jī)槽)、刮板鏈條、驅(qū)動(dòng)裝置及張緊裝置等部件構(gòu)成，設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、體積小、密封性能好、安裝維修較方便。本方案采用兩點(diǎn)進(jìn)料，單點(diǎn)卸料的布置形式，配備2個(gè)進(jìn)料口，根據(jù)不同船型需求，溜料筒可選擇對(duì)準(zhǔn)1#或2#口，當(dāng)對(duì)準(zhǔn)后，如圖2中局部放大Ⅱ所示，頂升液壓缸推動(dòng)埋刮板進(jìn)料口伸縮法蘭向上移動(dòng)，壓緊溜料筒下部法蘭上設(shè)置的P型密封圈，起到密封防逸塵作用。卸料過程中，可用調(diào)節(jié)擋板調(diào)節(jié)物料下落的方向，盡量確保物料垂直下落，防止物料僅對(duì)落料口的一側(cè)沖擊、磨損。

分叉溜料筒接在埋刮板機(jī)卸料口下部，物料在埋刮板機(jī)內(nèi)完成水平輸送后落入分叉溜料筒，通過分叉處擺動(dòng)式出料閥的控制，使物料經(jīng)過分叉溜料筒落入相應(yīng)的碼頭密封皮帶機(jī)上，經(jīng)密封皮帶機(jī)傳送至筒倉。

碼頭密封皮帶機(jī)密封罩殼上部，在沿門機(jī)運(yùn)行方向設(shè)置若干自動(dòng)密封蓋(見圖3)，分叉溜料筒下部設(shè)置伸縮法蘭，法蘭上設(shè)置P型密封圈。分叉溜料筒下部卸料口與碼頭密封皮帶機(jī)進(jìn)料口的自動(dòng)密封蓋對(duì)齊后，伸縮法蘭向下移動(dòng)，壓緊自動(dòng)密封蓋。自動(dòng)密封蓋在壓力作用下打開，使分叉溜料筒下部與密封皮帶機(jī)連通，并防止粉塵外逸。卸料過程中可根據(jù)料流情況調(diào)節(jié)導(dǎo)料板，確保物料垂直落入皮帶機(jī)，防止碼頭皮帶機(jī)跑偏。

501.導(dǎo)料板 502.伸縮法蘭 601.自動(dòng)密封蓋圖3 分叉溜料筒與碼頭密封皮帶機(jī)

4 結(jié)語

該系統(tǒng)利用抓斗，通過無動(dòng)力除塵料斗把船、岸聯(lián)系在一起，使整個(gè)卸料過程的起塵點(diǎn)幾乎全部在封閉空間內(nèi)，能夠較好地控制粉塵污染。實(shí)踐表明，該環(huán)保型卸料系統(tǒng)技術(shù)成熟可靠，適應(yīng)性強(qiáng)。從卸料工藝規(guī)劃、卸料設(shè)備選擇、除塵系統(tǒng)選擇、碼頭皮帶機(jī)布置等方面綜合考慮，采用帶伸縮料斗的門座起重機(jī)，兼顧了散糧卸料和件雜貨裝卸，可滿足50 000～100 000 DWT船舶卸船作業(yè)的需要。