熊玲燕,梁孝誠
(中交第一航務(wù)工程勘察設(shè)計院有限公司,天津 300220)
日照港是以大宗散貨為主的多貨種綜合性運(yùn)輸港口,承擔(dān)著我國“西煤東運(yùn)”、“北煤南調(diào)”的重要任務(wù)。石臼港區(qū)東作業(yè)區(qū)北側(cè)的煤炭堆場緊鄰日照市旅游風(fēng)景區(qū)和城市居民區(qū),對城市環(huán)境和居民生活均存在較大影響。根據(jù)石臼港區(qū)規(guī)劃調(diào)整方案,在日照港港城發(fā)展矛盾突出的背景下,本著“東煤南移”、“南散北集”布局的原則,南作業(yè)區(qū)定位為主要承擔(dān)煤炭、金屬礦石、非金屬礦石等對環(huán)境污染較大貨種的裝卸作業(yè)。因此,從改善城市環(huán)境、提高居住質(zhì)量的角度考慮,計劃將現(xiàn)有專業(yè)化煤炭裝船系統(tǒng)搬遷轉(zhuǎn)移至南作業(yè)區(qū),本期工程改造南5#~7#泊位為專業(yè)化煤炭泊位。
碼頭工程從前期工作到投產(chǎn)運(yùn)營歷時4 年,工藝設(shè)備不斷提升,裝卸工藝系統(tǒng)也進(jìn)行多次優(yōu)化,本文將工藝設(shè)計過程進(jìn)行簡析,為類似工程的設(shè)計及建設(shè)提供借鑒。
1)建設(shè)規(guī)模:1 個10 萬t 級泊位和2 個5萬t 級泊位。另預(yù)留1 個10 萬t 級泊位。
2)貨種及設(shè)計年運(yùn)量:煤炭2 500 萬t。
3)貨物集疏集運(yùn)方式:每年2 300 萬t 煤炭通過鐵路集港,200 萬t 煤炭通過汽車集港,散貨船疏港;
4)設(shè)計車型:C61、C62A、C64、C70、C80E、C96;
5)列車編組重量:以5 000 t 列車編組模式送車;
6)設(shè)計船型:5 000 DWT~100 000 DWT;
7)到港船型的平均載重量:10 萬t 級泊位,5.0 萬t/艘;5 萬t 級泊位,3.0 萬t/艘;
8)年營運(yùn)天:裝船泊位343 d;鐵路卸車和散貨堆場350 d;
9)物料平均堆存天:15 d;
10)貨物進(jìn)入堆場比例:100 %進(jìn)入本工程堆場。
本工程92 %的煤炭通過鐵路集港,8 %的煤炭通過汽車集港。宜采用專業(yè)化散貨作業(yè)模式,即碼頭宜采用裝船機(jī)進(jìn)行裝船作業(yè),堆場宜采用堆料機(jī)、取料機(jī)或堆取料機(jī)進(jìn)行堆碼垛作業(yè),火車卸車作業(yè)宜采用翻車機(jī)。為節(jié)省投資,本工程翻車機(jī)、堆料機(jī)、部分取料機(jī)、帶式輸送機(jī)部件均采用東港搬遷過來的設(shè)備。
翻車機(jī)適應(yīng)車型復(fù)雜,包括 C61、C62A、C64、C70、C80E、C96 等車型,沿用以前的雙翻作業(yè)模式,配置2 臺C 型雙車翻車機(jī)(CD1、CD2)作業(yè),考慮到帶式輸送機(jī)部件利舊,額定能力和搬遷之前保持一致,為3 600 t/h。結(jié)合遠(yuǎn)期發(fā)展需求,在其東側(cè)預(yù)留兩臺翻車機(jī)。
將石臼港區(qū)既有南5#~7#通用泊位改造為專業(yè)化裝船泊位,碼頭前沿配備2 臺移動伸縮式裝船機(jī)(SL1、SL2),其中SL1 適應(yīng)船型為5 000 DWT~50 000 DWT 散貨船,SL2 適應(yīng)船型為20 000 DWT~100 000 DWT 散貨船;兩臺裝船機(jī)軌內(nèi)布置2 條碼頭帶式輸送機(jī),并充分考慮遠(yuǎn)期發(fā)展,預(yù)留1 條碼頭帶式輸送機(jī)。
裝船機(jī)單機(jī)額定能力6 000 t/h,軌距18 m,SL1 裝船機(jī)回轉(zhuǎn)半徑32.9 m,伸縮行程為13.5 m;SL2 裝船機(jī)回轉(zhuǎn)半徑為 44.9 m,伸縮行程為19.4 m。
裝船泊位為順岸布置,碼頭上原配置有40 t門座起重機(jī),軌距10.5 m,海側(cè)軌距離碼頭前沿線3 m。為了減小碼頭改造量,節(jié)約工程投資,本工程裝船機(jī)海側(cè)軌道利用既有門機(jī)海側(cè)軌道,并在碼頭后方布置裝船機(jī)陸側(cè)軌道。
本著盡可能利舊、并充分結(jié)合實(shí)際需求的原則,本工程堆場采用堆料機(jī)、取料機(jī)和堆取料機(jī)進(jìn)行裝卸作業(yè),并在堆場四周設(shè)置防風(fēng)網(wǎng)及綠化帶進(jìn)行抑塵環(huán)保。
堆場有效寬度為633 m,堆場內(nèi)共布置11條壩基和11 條料堆,包括5 條堆料作業(yè)線、5條取料作業(yè)線及1 條堆取料作業(yè)線。每條堆料作業(yè)線上布置1 臺堆料機(jī),每條取料作業(yè)線上布置2 臺取料機(jī),堆取料作業(yè)線上布置1 臺取料機(jī)和1 臺堆取料機(jī)。共布置5 臺堆料機(jī),11 臺取料機(jī)和1 臺堆取料機(jī),其中堆料機(jī)和堆取料機(jī)全部搬遷利舊,取料機(jī)9 臺搬遷利舊、2 臺新購。
堆料機(jī)額定能力3 600 t/h,軌距7m,回轉(zhuǎn)半徑30 m;取料機(jī)額定能力3 000 t/h,軌距8 m,回轉(zhuǎn)半徑45 m;堆取料機(jī)額定能力3 600/3 000 t/h,軌距8 m,回轉(zhuǎn)半徑45 m。
堆場5 條堆料作業(yè)線進(jìn)行煤炭進(jìn)場的卸堆作業(yè),5 條取料作業(yè)線進(jìn)行煤炭裝船時的取裝作業(yè),堆場最東側(cè)的1 條堆取料作業(yè)線可兼顧煤炭卸堆作業(yè)和煤炭入電廠的取料作業(yè),并將堆取料線與其相鄰的取料線在堆場北側(cè)采用帶式輸送機(jī)進(jìn)行連接,從而實(shí)現(xiàn)最東側(cè)堆場煤炭裝船外運(yùn)的功能。
本工程裝船泊位位于西側(cè),翻車機(jī)小區(qū)位于東側(cè),堆場位于裝船泊位和房車機(jī)小區(qū)的北側(cè)。為了減少物料卸堆及取裝的水平輸送距離,節(jié)約投資、節(jié)能減排,本工程卸堆進(jìn)場線和取料裝船線均布置在堆場南側(cè),結(jié)合堆場南側(cè)卸堆進(jìn)場線與取料裝船線布置的不同,本次設(shè)計共提出五個工藝方案。
1)工藝方案1
卸堆進(jìn)場線和取料裝船線采用上下平行的布置方式,其平面布置和立面布置如圖1 所示,卸堆進(jìn)場線位于取料裝船線的正上方。該種布置形式節(jié)省工程用地,但帶式輸送機(jī)上下層布置以及交通組織的要求,導(dǎo)致該區(qū)域內(nèi)的所有機(jī)房較高,建設(shè)用鋼量增加,成本增加,相應(yīng)的堆場堆料帶式輸送機(jī)尾部抬高,對堆場堆存容量也有一定影響,每條堆場的有效堆料長度約為1 066 m,實(shí)際堆場容量約為347 萬t。
圖1 工藝方案1 布置圖
2)工藝方案2
卸堆進(jìn)場線和取料裝船線采用左右平行的布置方式,其平面布置和立面布置如圖2 所示。卸堆進(jìn)場線位于取料裝船線的北側(cè),卸堆進(jìn)場線及取料裝船線各行其道,互不干涉,但該種布置形式相對分散,占地較大,機(jī)房建設(shè)較多,對堆場堆存容量也有一定影響,堆場有效長度及實(shí)際堆場容量與方案1 基本相同。
圖2 工藝方案2 布置圖
3)工藝方案3
工藝方案3 是在工藝方案2 的基礎(chǔ)上,將卸堆進(jìn)場線和取料裝船線左右位置進(jìn)行互調(diào),即卸堆進(jìn)場線位于取料裝船線南側(cè),并將裝船銜接線整體抬高5 m,以滿足車輛通行要求。該種布置形式相對于工藝方案2,堆料機(jī)的作業(yè)范圍更大,取料機(jī)的作業(yè)范圍基本不變,運(yùn)量臨時波動增加時,可利用堆料機(jī)增大堆場覆蓋范圍堆存該部分物料,疏港可通過單斗裝載機(jī)+自卸汽車(+取料機(jī))的形式完成,堆場有效長度約為1 125 m,堆場容量約為362 萬t。
圖3 工藝方案3 布置圖
4)工藝方案4
相對于工藝方案1,工藝方案4 取消卸堆進(jìn)場帶式輸送機(jī)沿線機(jī)房,采用卸料小車向堆場堆料帶式輸送機(jī)進(jìn)行供料;而相對工藝方案2,該種布置形式堆場有效長度和實(shí)際堆場容量與方案2 保持一致,但減少了轉(zhuǎn)接機(jī)房的建設(shè),降低了帶式輸送機(jī)的轉(zhuǎn)接高度,減少了設(shè)備故障點(diǎn),也方便后期維護(hù)保養(yǎng)。
圖4 工藝方案4 布置圖
5)工藝方案5
工藝方案5 是在工藝方案3 的基礎(chǔ)上,將卸堆進(jìn)場線和取料裝船線左右位置進(jìn)行互調(diào),即卸堆進(jìn)場線位于取料裝船線南側(cè),并將取料裝船線整體抬高5 m,以滿足車輛通行要求。該種布置形式相對于工藝方案3,卸堆進(jìn)場線及取料裝船線全部為高架棧橋帶式輸送機(jī),交通組織十分便利,且增大了堆料機(jī)的作業(yè)范圍,取料機(jī)的作業(yè)范圍相對工藝方案3 基本不變,堆場有效長度約為1 122 m,堆場容量約為361 萬t。
圖5 工藝方案5 布置圖
上述5 個工藝方案各有利弊,如表1 所示。
表1 工藝方案比選表
經(jīng)綜合比選,最終將工藝方案5 作為實(shí)施方案。
卸堆進(jìn)場線與取料裝船線同側(cè)布置于堆場的南側(cè),既縮短了翻堆帶式輸送機(jī)與取裝帶式輸送機(jī)的水平輸送距離,又減少了帶式輸送機(jī)的占地面積,同時避免在南北兩側(cè)形成對場地的切割,遠(yuǎn)期堆場北側(cè)區(qū)域的利用將更加靈活。
卸料小車可以實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)定點(diǎn)給料,取代了多個轉(zhuǎn)接機(jī)房,節(jié)省機(jī)房投資,取消了帶式輸送機(jī)的逐級轉(zhuǎn)接,更加節(jié)能環(huán)保。
本工程帶式輸送機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)采用電機(jī)+CST 模式。CST 是專門用于輸送機(jī)的可控起動傳輸裝置,集成了一套濕式離合器系統(tǒng)和行星輪系減速裝置,可實(shí)現(xiàn)主驅(qū)動電機(jī)在空載工況下啟動。
本文從翻車工藝、碼頭工藝、堆場工藝等多角度出發(fā),對日照港東煤南移工程裝卸工藝系統(tǒng)的設(shè)計工作進(jìn)行總結(jié),著重對堆場北側(cè)帶式輸送機(jī)的布置形式進(jìn)行論述。目前,項目一期已經(jīng)投入運(yùn)營,取得良好效果,裝卸工藝設(shè)計中所采用的卸料小車、CST 驅(qū)動系統(tǒng)、多工位伸縮頭等設(shè)備和技術(shù)進(jìn)一步得到實(shí)踐證明,具有較強(qiáng)的工程參考價值和借鑒意義。