鎮(zhèn)江港大港某堆取料機(jī)流程線優(yōu)化設(shè)計(jì)

艾 菁，袁 飚，沈怡平

（1.中交第三航務(wù)工程勘察設(shè)計(jì)院有限公司，上海 200032；2.鎮(zhèn)江港務(wù)集團(tuán)有限公司，江蘇鎮(zhèn)江 212000）

引言

鎮(zhèn)江港大港港區(qū)三期工程位于鎮(zhèn)揚(yáng)河段和暢洲洲尾匯流口下端大港河段的南岸，隸屬鎮(zhèn)江市大港新區(qū)，其上游為已建大港四期工程，下游為已建大港一、二期工程。隨著大港三期工程礦石運(yùn)量的提升，已建的臨江路北側(cè)堆場已不滿足堆場量的需要，堆場面積小及堆場作業(yè)線數(shù)量少成為限制港區(qū)發(fā)展的重要因素。

1 工藝系統(tǒng)現(xiàn)狀

1.1 碼頭工藝現(xiàn)狀

現(xiàn)有鎮(zhèn)江大港三期工程卸船碼頭共有3 臺(tái)橋式抓斗卸船機(jī)，其中1 臺(tái)額定能力為2 500t/h，其余2 臺(tái)額定能為1 250t/h，碼頭布置2 路帶式輸送機(jī)，額定能力均為2 500t/h；裝船碼頭有1 臺(tái)2 500t/h 的移動(dòng)式裝船機(jī)，布置1 路帶式輸送機(jī)，其額定能力也為2500t/h。

1.2 堆場工藝現(xiàn)狀

現(xiàn)有進(jìn)場輸送系統(tǒng) 2 路帶式輸送機(jī) B=1 600mm，帶速v=2.5m/s，額定能力為2 500t/h；出場也建有2 路帶式輸送機(jī)B=1 200mm，帶速v=2.5m/s，額定能力為1 250t/h（注：目前進(jìn)場系統(tǒng)2路已建有BC1A/BC1B、BC2A/BC2B、BC3A/BC3B、BC4A）。臨江路北側(cè)的堆場現(xiàn)已建2 條斗輪堆取料機(jī)作業(yè)線，并預(yù)留1 條斗輪堆取料機(jī)作業(yè)線，斗輪堆取料機(jī)額定堆料能力為2 500 t/h，額定取料能力為1 250 t/h。

1.3 遠(yuǎn)期規(guī)劃

臨江路南側(cè)的堆場為汽車散貨堆場和集裝箱堆場，預(yù)留了3 條斗輪堆取料機(jī)作業(yè)線。

根據(jù)鎮(zhèn)江港發(fā)展規(guī)劃，鎮(zhèn)江大港在已建的12#、13#泊位及后方堆場的基礎(chǔ)上往下游發(fā)展，在汽渡搬遷之后，與下游的1#泊位連片布置形成一個(gè)大宗散貨中轉(zhuǎn)中心。

2 設(shè)計(jì)難點(diǎn)分析

本工程為新建的6#斗輪堆取料機(jī)線及其進(jìn)出場作業(yè)線，在近遠(yuǎn)期系統(tǒng)中起到了承前啟后的關(guān)鍵作用。

1）與遠(yuǎn)期相鄰泊位及其后方堆場相互貫通，需要做到上游裝、卸碼頭可與下游碼頭后方堆場工藝系統(tǒng)銜接；下游裝、卸碼頭也可與上游碼頭后方堆場互通。

2）新建系統(tǒng)能力與已建的系統(tǒng)能力匹配。現(xiàn)有的12#、13#泊位皮帶機(jī)系統(tǒng)進(jìn)場能力為2 500 t/h，出運(yùn)系統(tǒng)為1 250t/h，裝船機(jī)能力為2 500t/h。而遠(yuǎn)期系統(tǒng)進(jìn)場能力為7 500t/h，堆場系統(tǒng)出場能力為5 000 t/h。因此，解決新建的6 號(hào)線的進(jìn)、出場工藝系統(tǒng)與已建工藝系統(tǒng)的銜接，且不影響港區(qū)的生產(chǎn)是本次研究的難點(diǎn)。

3 工藝系統(tǒng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

3.1 堆場設(shè)計(jì)方案

斗輪堆取料機(jī)額定生產(chǎn)能力堆料為7 500 t/h，取料為5 000 t/h，軌距為10m，回轉(zhuǎn)半徑為50 m，堆場堆高12 m，近期作業(yè)時(shí)，斗輪機(jī)按照額定堆料能力5 000 t/h，額定取料能力2 500 t/h 使用。臨江路南側(cè)堆場按照12 m 堆高進(jìn)行布置，本次實(shí)施的第6 條斗輪堆取料機(jī)作業(yè)線容量約為41 萬t。

3.2 堆場進(jìn)場系統(tǒng)能力合并方案設(shè)計(jì)

由于新建進(jìn)場系統(tǒng)額定設(shè)計(jì)能力為7500 t/h，而現(xiàn)有的進(jìn)場工藝系統(tǒng)只有2 路2500 t/h 帶式輸送機(jī)，因此為了最大程度發(fā)揮設(shè)備的使用效率，需要將現(xiàn)有的進(jìn)場系統(tǒng)能力進(jìn)行合并，且不影響已建堆場的正常生產(chǎn)，進(jìn)場系統(tǒng)的能力合并位置設(shè)計(jì)在新建的進(jìn)場系統(tǒng)第一個(gè)轉(zhuǎn)運(yùn)站（T5）處。為了解決這一問題，工藝系統(tǒng)設(shè)計(jì)了三個(gè)方案進(jìn)行比選。

1）雙皮帶機(jī)方案

該方案是準(zhǔn)備將5#后續(xù)流程中布置的2 路進(jìn)場帶式輸送機(jī)均建設(shè)，與碼頭上來的2 路能力為2 500 t/h 帶式輸送機(jī)一一對(duì)應(yīng)，并在每個(gè)堆場帶式輸送機(jī)的進(jìn)場轉(zhuǎn)運(yùn)站內(nèi)進(jìn)行能力合并，2 路對(duì)一路。具體布置詳見圖1。

圖1 雙皮帶機(jī)方案

通過分析可以看出，該方案布置流程比較簡捷，整個(gè)系統(tǒng)能力按照遠(yuǎn)期設(shè)計(jì)預(yù)留，近期減載使用。等遠(yuǎn)期T4 轉(zhuǎn)運(yùn)站之前的系統(tǒng)改造完成之后，本次新建的工藝系統(tǒng)及輔助建筑物不需要做任何改造。但工程建設(shè)時(shí)，需要將2 路進(jìn)場帶式輸送機(jī)系統(tǒng)同時(shí)投產(chǎn)，工程投資費(fèi)用相對(duì)較大；且堆場堆料作業(yè)時(shí)，需要同時(shí)運(yùn)行2 路帶速輸送機(jī)，相對(duì)能耗較大。

2）回轉(zhuǎn)皮帶機(jī)方案

方案二采取回轉(zhuǎn)皮帶機(jī)方案：是在T5 轉(zhuǎn)運(yùn)站內(nèi)布置一條回轉(zhuǎn)帶式輸送機(jī)，將BC5A 和BC5B 的物料合流后，通過回轉(zhuǎn)進(jìn)行工位切換，分別與BC6A 和BC6B 進(jìn)行對(duì)接。T5 轉(zhuǎn)運(yùn)站后續(xù)的2 路進(jìn)場帶式輸送機(jī)系統(tǒng)只需要實(shí)施1 路帶式輸送機(jī)系統(tǒng)即可。具體布置詳見圖2。

圖2 回轉(zhuǎn)皮帶機(jī)方案

通過分析，該方案進(jìn)場系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力為7 500 t/h，近期使用能力按照5 000 t/h 減載使用。遠(yuǎn)期T4 轉(zhuǎn)運(yùn)站前面的工藝系統(tǒng)改造完成后，本次建設(shè)的工藝系統(tǒng)及輔助建筑物，不需要做任何改造。相對(duì)于方案一具有投資少能耗低的優(yōu)點(diǎn)，但是該方案的T5 轉(zhuǎn)運(yùn)站內(nèi)布置較為復(fù)雜，相對(duì)方案一的轉(zhuǎn)運(yùn)站尺寸有所增大。

3）中繼皮帶機(jī)方案

方案三是結(jié)合了方案一的流程簡單與方案二工位切換和投資省的優(yōu)點(diǎn)，采取在T5 轉(zhuǎn)運(yùn)站內(nèi)布置1 條中繼皮帶機(jī)，解決碼頭上進(jìn)場帶式輸送機(jī)系統(tǒng)能力合并的問題。具體為BC5A 直接與BC6A帶速輸送機(jī)一對(duì)一銜接，另外布置1 條中繼皮帶機(jī)將BC5B 與BC6A 銜接，遠(yuǎn)期T4 轉(zhuǎn)運(yùn)站之前的系統(tǒng)改造完成后，只需要將中繼皮帶機(jī)拆除，增加一個(gè)電動(dòng)分叉溜管即可。具體布置詳見圖3：

圖3 中繼皮帶機(jī)方案

根據(jù)上述三個(gè)方案的設(shè)計(jì)分析，方案一具有流程簡捷的優(yōu)點(diǎn)，但是也有投資大不經(jīng)濟(jì)，能耗高的缺點(diǎn)；方案二雖然只建設(shè)1 路進(jìn)場系統(tǒng)，但是5 號(hào)轉(zhuǎn)運(yùn)站內(nèi)的布置較復(fù)雜，故障點(diǎn)較多；方案三兼有方案一的流程簡捷及方案二的投資省的優(yōu)點(diǎn)，遠(yuǎn)期需稍微對(duì)工藝設(shè)備進(jìn)行改造的情況下，優(yōu)點(diǎn)更為突出。

3.3 堆場出場系統(tǒng)能力分流方案設(shè)計(jì)

由于新建堆場出場系統(tǒng)有2 路，且額定設(shè)計(jì)能力為1 250 t/h。改2 路出場系統(tǒng)在已建的位于碼頭上的T16 轉(zhuǎn)運(yùn)站內(nèi)進(jìn)行能力的合并，因此裝船機(jī)的額定能力為2 500 t/h。為了最大程度發(fā)揮設(shè)備的使用效率，斗輪堆取料機(jī)的額定取料能力雖然是按照 5 000 t/h 進(jìn)行設(shè)計(jì)，但近期只能按照2 500 t/h 減載使用。相應(yīng)的出場帶式輸送機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力也為5 000 t/h，近期亦為減載使用。為了不影響已建堆場的正常生產(chǎn)，工藝系統(tǒng)設(shè)計(jì)了兩個(gè)方案解決出場能力分流的問題。

1）雙皮帶機(jī)設(shè)計(jì)方案

方案一是采取布置2 路出場帶式輸送機(jī)系統(tǒng)，分別與已建的BC11A 和BC11B 一一對(duì)應(yīng)。出場能力的分流布置在新建的T9-1 轉(zhuǎn)運(yùn)站內(nèi)，在堆場皮帶機(jī)頭部設(shè)計(jì)布置一個(gè)三通溜管進(jìn)行分流，具體布置詳見下圖：

該方案具有工藝流程簡捷，作業(yè)靈活等優(yōu)點(diǎn)，但是與進(jìn)場系統(tǒng)方案一相同也具有投資大、能耗高，遠(yuǎn)期改造已建堆場及出場線系統(tǒng)時(shí)需要停產(chǎn)等缺點(diǎn)。

圖4 雙皮帶機(jī)方案

2）單皮帶機(jī)設(shè)計(jì)方案

方案二相對(duì)于方案一，首先是將臨江路南側(cè)的堆場出場系統(tǒng)向東側(cè)偏移，與已建的BC11A/B出場線不共線，其次布置2 路堆場出場線，但只建設(shè)1 路，另一路作為預(yù)留；另外在新建的T10與已建的T11 轉(zhuǎn)運(yùn)站之間增加了2 個(gè)臨時(shí)的轉(zhuǎn)運(yùn)鋼平臺(tái)；出場系統(tǒng)能力分流采用三通溜管布置在2#鋼平臺(tái)處；遠(yuǎn)期改造時(shí)，在T11 轉(zhuǎn)運(yùn)站，T12 轉(zhuǎn)運(yùn)站東側(cè)對(duì)應(yīng)位置新建轉(zhuǎn)運(yùn)站及出場系統(tǒng)，等系統(tǒng)建設(shè)完成后，再對(duì)老系統(tǒng)進(jìn)行拆除，不影響整個(gè)港區(qū)的生產(chǎn)作業(yè)，具體布置詳見下圖：

圖5 單皮帶機(jī)方案

通過兩個(gè)方案的對(duì)比分析，方案一流程簡捷，但是投資大，能耗高且遠(yuǎn)期改造時(shí)對(duì)現(xiàn)有港區(qū)生產(chǎn)影響較大；方案二相對(duì)于方案一皮帶機(jī)只建設(shè)1 路，能耗較低，需要增加兩個(gè)臨時(shí)的轉(zhuǎn)運(yùn)鋼平臺(tái)，但是遠(yuǎn)期改造時(shí)，幾乎對(duì)港區(qū)生產(chǎn)不影響，因此設(shè)計(jì)推薦方案二。

4 優(yōu)化設(shè)計(jì)的效果

通過對(duì)實(shí)施階段使用情況的了解，結(jié)合各級(jí)評(píng)審意見及業(yè)主反饋意見，進(jìn)場線經(jīng)過優(yōu)化布置可節(jié)省前期工藝設(shè)備投資約670 萬元；出場線經(jīng)優(yōu)化設(shè)計(jì)可增加堆場容量約10 萬t，可減少對(duì)現(xiàn)有生產(chǎn)的影響約為3-5 個(gè)月，同時(shí)可節(jié)省前期工藝設(shè)備投資約600 萬元。目前本工程已進(jìn)入安裝調(diào)試尾聲階段，預(yù)計(jì)將取得良好效果。

5 結(jié)語

近年來，隨著國民經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展，礦石需求明顯擴(kuò)大，大宗型散貨作業(yè)中心項(xiàng)目越來越多，但由于工程項(xiàng)目整體投資較大，分期實(shí)施建設(shè)更有利于項(xiàng)目初期起步。隨著工程建設(shè)的發(fā)展及其他外部條件的落實(shí)，計(jì)劃預(yù)留的工程與原設(shè)計(jì)會(huì)有出入。因此，本工程系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)及注重過程質(zhì)量管理解決實(shí)際問題的思路與方法對(duì)類似工程能起到一定的借鑒之用。