鎮(zhèn)江港大港某堆取料機流程線優(yōu)化設(shè)計

艾 菁，袁 飚，沈怡平

（1.中交第三航務(wù)工程勘察設(shè)計院有限公司，上海 200032；2.鎮(zhèn)江港務(wù)集團有限公司，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 臺橋式抓斗卸船機，其中1 臺額定能力為2 500t/h，其余2 臺額定能為1 250t/h，碼頭布置2 路帶式輸送機，額定能力均為2 500t/h；裝船碼頭有1 臺2 500t/h 的移動式裝船機，布置1 路帶式輸送機，其額定能力也為2500t/h。

1.2 堆場工藝現(xiàn)狀

現(xiàn)有進場輸送系統(tǒng) 2 路帶式輸送機 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B=1 200mm，帶速v=2.5m/s，額定能力為1 250t/h（注：目前進場系統(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 條斗輪堆取料機作業(yè)線，并預(yù)留1 條斗輪堆取料機作業(yè)線，斗輪堆取料機額定堆料能力為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大宗散貨中轉(zhuǎn)中心。

2 設(shè)計難點分析

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

1）與遠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?，F(xiàn)有的12#、13#泊位皮帶機系統(tǒng)進場能力為2 500 t/h，出運系統(tǒng)為1 250t/h，裝船機能力為2 500t/h。而遠期系統(tǒng)進場能力為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 號線的進、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。

3 工藝系統(tǒng)設(shè)計要點

3.1 堆場設(shè)計方案

斗輪堆取料機額定生產(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，斗輪機按照額定堆料能力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 堆高進行布置，本次實施的第6 條斗輪堆取料機作業(yè)線容量約為41 萬t。

3.2 堆場進場系統(tǒng)能力合并方案設(shè)計

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

1）雙皮帶機方案

該方案是準(zhǔn)備將5#后續(xù)流程中布置的2 路進場帶式輸送機均建設(shè)，與碼頭上來的2 路能力為2 500 t/h 帶式輸送機一一對應(yīng)，并在每個堆場帶式輸送機的進場轉(zhuǎn)運站內(nèi)進行能力合并，2 路對一路。具體布置詳見圖1。

圖1 雙皮帶機方案

通過分析可以看出，該方案布置流程比較簡捷，整個系統(tǒng)能力按照遠期設(shè)計預(yù)留，近期減載使用。等遠期T4 轉(zhuǎn)運站之前的系統(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，需要將2 路進場帶式輸送機系統(tǒng)同時投產(chǎn)，工程投資費用相對較大；且堆場堆料作業(yè)時，需要同時運行2 路帶速輸送機，相對能耗較大。

2）回轉(zhuǎn)皮帶機方案

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

圖2 回轉(zhuǎn)皮帶機方案

通過分析，該方案進場系統(tǒng)設(shè)計能力為7 500 t/h，近期使用能力按照5 000 t/h 減載使用。遠期T4 轉(zhuǎn)運站前面的工藝系統(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。相對于方案一具有投資少能耗低的優(yōu)點，但是該方案的T5 轉(zhuǎn)運站內(nèi)布置較為復(fù)雜，相對方案一的轉(zhuǎn)運站尺寸有所增大。

3）中繼皮帶機方案

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，采取在T5 轉(zhuǎn)運站內(nèi)布置1 條中繼皮帶機，解決碼頭上進場帶式輸送機系統(tǒng)能力合并的問題。具體為BC5A 直接與BC6A帶速輸送機一對一銜接，另外布置1 條中繼皮帶機將BC5B 與BC6A 銜接，遠期T4 轉(zhuǎn)運站之前的系統(tǒng)改造完成后，只需要將中繼皮帶機拆除，增加一個電動分叉溜管即可。具體布置詳見圖3：

圖3 中繼皮帶機方案

根據(jù)上述三個方案的設(shè)計分析，方案一具有流程簡捷的優(yōu)點，但是也有投資大不經(jīng)濟，能耗高的缺點；方案二雖然只建設(shè)1 路進場系統(tǒng)，但是5 號轉(zhuǎn)運站內(nèi)的布置較復(fù)雜，故障點較多；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，遠期需稍微對工藝設(shè)備進行改造的情況下，優(yōu)點更為突出。

3.3 堆場出場系統(tǒng)能力分流方案設(shè)計

由于新建堆場出場系統(tǒng)有2 路，且額定設(shè)計能力為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)運站內(nèi)進行能力的合并，因此裝船機的額定能力為2 500 t/h。為了最大程度發(fā)揮設(shè)備的使用效率，斗輪堆取料機的額定取料能力雖然是按照 5 000 t/h 進行設(shè)計，但近期只能按照2 500 t/h 減載使用。相應(yīng)的出場帶式輸送機系統(tǒng)設(shè)計能力也為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)計了兩個方案解決出場能力分流的問題。

1）雙皮帶機設(shè)計方案

方案一是采取布置2 路出場帶式輸送機系統(tǒng)，分別與已建的BC11A 和BC11B 一一對應(yīng)。出場能力的分流布置在新建的T9-1 轉(zhuǎn)運站內(nèi)，在堆場皮帶機頭部設(shè)計布置一個三通溜管進行分流，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，但是與進場系統(tǒng)方案一相同也具有投資大、能耗高，遠期改造已建堆場及出場線系統(tǒng)時需要停產(chǎn)等缺點。

圖4 雙皮帶機方案

2）單皮帶機設(shè)計方案

方案二相對于方案一，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)運站之間增加了2 個臨時的轉(zhuǎn)運鋼平臺；出場系統(tǒng)能力分流采用三通溜管布置在2#鋼平臺處；遠期改造時，在T11 轉(zhuǎn)運站，T12 轉(zhuǎn)運站東側(cè)對應(yīng)位置新建轉(zhuǎn)運站及出場系統(tǒng)，等系統(tǒng)建設(shè)完成后，再對老系統(tǒng)進行拆除，不影響整個港區(qū)的生產(chǎn)作業(yè)，具體布置詳見下圖：

圖5 單皮帶機方案

通過兩個方案的對比分析，方案一流程簡捷，但是投資大，能耗高且遠期改造時對現(xiàn)有港區(qū)生產(chǎn)影響較大；方案二相對于方案一皮帶機只建設(shè)1 路，能耗較低，需要增加兩個臨時的轉(zhuǎn)運鋼平臺，但是遠期改造時，幾乎對港區(qū)生產(chǎn)不影響，因此設(shè)計推薦方案二。

4 優(yōu)化設(shè)計的效果

通過對實施階段使用情況的了解，結(jié)合各級評審意見及業(yè)主反饋意見，進場線經(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)計可增加堆場容量約10 萬t，可減少對現(xiàn)有生產(chǎn)的影響約為3-5 個月，同時可節(jié)省前期工藝設(shè)備投資約600 萬元。目前本工程已進入安裝調(diào)試尾聲階段，預(yù)計將取得良好效果。

5 結(jié)語

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