散貨碼頭裝卸鉀肥的工藝研究

蔣志同

（中船第九設(shè)計(jì)研究院工程有限公司，上海 200090）

鉀肥主要有氯化鉀、硫酸鉀、草木灰、鉀瀉鹽、磷酸一氫鉀等，均為水溶性，要求鉀肥運(yùn)輸過(guò)程中防雨、防潮。本文以剛果鉀肥出運(yùn)碼頭為例，通過(guò)選擇合理的裝卸工藝和設(shè)備，來(lái)滿足散貨碼頭裝卸鉀肥的工藝要求。

1 工程概述

本工程散貨碼頭是負(fù)責(zé)鉀肥出運(yùn)的配套工程，根據(jù)規(guī)劃，擬建設(shè)一座5 萬(wàn)噸級(jí)散貨鉀肥專用碼頭，包括引橋、堆場(chǎng)以及碼頭上的裝船機(jī)、帶式輸送機(jī)等附屬設(shè)施。本工程裝卸工藝主要考慮鉀肥從陸域堆場(chǎng)到碼頭船舶的裝卸工藝。

2 設(shè)計(jì)參數(shù)

（1）鉀肥年裝船量：120 萬(wàn)噸，遠(yuǎn)期200 萬(wàn)噸；

（2）設(shè)計(jì)船型：5 萬(wàn)噸級(jí)散貨船；

（3）流向：由本港出運(yùn)鉀肥；

（4）工作時(shí)間：裝船考慮三班制；

（5）碼頭年作業(yè)天數(shù)：243 天；

（6）設(shè)計(jì)代表船型（見(jiàn)表1）。

表1 設(shè)計(jì)船型表

3 裝卸設(shè)備的選型及防護(hù)措施

3.1 碼頭裝船作業(yè)設(shè)備選型

目前大型專業(yè)化散貨碼頭的裝船設(shè)備一般有固定式裝船機(jī)和移動(dòng)式裝船機(jī)。由于鉀肥屬于水溶性的物料，整個(gè)輸送過(guò)程需要保證一定的封閉性，因此，碼頭皮帶機(jī)的布置，不適宜為敞開(kāi)式布置，基本為封閉廊道布置。

3.1.1 固定式裝船機(jī)

固定式裝船機(jī)一般是指機(jī)身不能移動(dòng)且固定在墩臺(tái)上的裝船機(jī)。固定式裝船機(jī)設(shè)有臂架旋轉(zhuǎn)、伸縮和俯仰機(jī)構(gòu)以達(dá)到裝船作業(yè)必要的覆蓋面，這種裝船機(jī)的底座就是坐落在碼頭靠船墩上，設(shè)有裝船塔架、臂架，臂架由固定臂與伸縮臂組成，內(nèi)設(shè)帶式輸送機(jī)，臂架端部設(shè)可伸縮溜管。其工作范圍由臂架的伸縮行程和旋轉(zhuǎn)的角度來(lái)決定，因作業(yè)范圍較小，碼頭上一般需要布置多臺(tái)固定式裝船機(jī)。

3.1.2 移動(dòng)式裝船機(jī)

移動(dòng)式裝船機(jī)主要由大車(chē)行走機(jī)構(gòu)、臂架、伸縮溜管、尾車(chē)等組成。碼頭上的帶式輸送機(jī)布置在裝船機(jī)門(mén)架下面，尾車(chē)傾斜布置在碼頭帶式輸送機(jī)上方，并和裝船機(jī)連接成一個(gè)整體。移動(dòng)式裝船機(jī)在垂直碼頭長(zhǎng)度方向的工作范圍主要由臂架的伸縮或者俯仰來(lái)確定，在沿著碼頭長(zhǎng)度方向的工作范圍主要由大車(chē)行走的距離來(lái)決定。物料裝船由裝船機(jī)尾車(chē)將碼頭前沿的帶式輸送機(jī)上的物料轉(zhuǎn)接到裝船機(jī)，再由裝船機(jī)把物料裝入船艙內(nèi)。

3.1.3 裝船作業(yè)設(shè)備的對(duì)比

固定式裝船機(jī)結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，造價(jià)便宜，但作業(yè)覆蓋范圍較小，應(yīng)用區(qū)域有局限性，適合小型碼頭，萬(wàn)噸級(jí)以上碼頭需布置多臺(tái)固定式裝船機(jī)來(lái)滿足裝卸要求。移動(dòng)式裝船機(jī)可順著碼頭長(zhǎng)度方向來(lái)回移動(dòng)，作業(yè)范圍較大，可適應(yīng)多種噸級(jí)船舶，碼頭上部一般布置一臺(tái)或兩臺(tái)移動(dòng)式裝船機(jī)即可滿足要求，推薦采用移動(dòng)式裝船機(jī)。

3.2 水平運(yùn)輸設(shè)備

一般散貨的水平運(yùn)輸采用帶式輸送機(jī)械或汽車(chē)，但對(duì)于專業(yè)鉀肥裝卸碼頭而言，帶式輸送機(jī)具有性能可靠、運(yùn)輸效率高、經(jīng)濟(jì)合理的特點(diǎn)。故鉀肥的水平運(yùn)輸推薦帶式輸送機(jī)。

3.3 防護(hù)措施

因鉀肥具有不耐潮、水溶性的特征，需要在運(yùn)輸過(guò)程中對(duì)設(shè)備進(jìn)行合理布置，保障鉀肥防雨防潮。在引橋帶式輸送機(jī)上加設(shè)用彩鋼板制作的封閉式防雨罩（見(jiàn)圖1），碼頭上部帶式輸送機(jī)由于裝船機(jī)作業(yè)需要，采用半封閉斷面（見(jiàn)圖2）。

圖1 引橋皮帶機(jī)斷面圖

圖2 碼頭上部皮帶機(jī)斷面圖

3.4 其他輔助設(shè)備

其他輔助設(shè)備包括計(jì)量裝置、防塵裝置、設(shè)備保護(hù)裝置等。

3.5 碼頭主要裝卸設(shè)備表

碼頭主要裝卸設(shè)備表見(jiàn)表2。

表2 碼頭主要裝卸設(shè)備表

4 裝卸工藝方案及流程

裝卸工藝根據(jù)貨種、運(yùn)量、流向、設(shè)計(jì)船型及碼頭功能，裝卸工藝設(shè)計(jì)包含：裝船工藝、水平輸送工藝、碼頭平臺(tái)布置、引橋布置等環(huán)節(jié)。鉀肥裝船工藝考慮了多個(gè)方案，根據(jù)開(kāi)敞式總平面布置，結(jié)合港區(qū)今后發(fā)展，裝卸工藝可合并為方案一：?jiǎn)闻_(tái)裝船機(jī)布置方案；方案二：雙裝船機(jī)布置方案。

4.1 裝卸工藝方案一：?jiǎn)闻_(tái)裝船機(jī)布置方案

本方案將來(lái)自陸域堆場(chǎng)的鉀肥經(jīng)帶式輸送機(jī)轉(zhuǎn)卸到陸域2#轉(zhuǎn)運(yùn)站，然后通過(guò)引橋帶式輸送機(jī)BC9 把鉀肥運(yùn)輸?shù)酱a頭轉(zhuǎn)運(yùn)站，再通過(guò)帶式輸送機(jī)BC10 轉(zhuǎn)運(yùn)鉀肥到裝船機(jī)上，由裝船機(jī)SL 進(jìn)行裝船。

碼頭工程含一路兩條帶式輸送機(jī)（BC9、BC10），其中碼頭部分為帶式輸送機(jī)BC10，沿裝船機(jī)作業(yè)長(zhǎng)度全程布置在高架廊道上，廊道布置在裝船機(jī)軌道外側(cè)。碼頭帶式輸送機(jī)BC10 的廊道為半封閉結(jié)構(gòu)。

引橋帶式輸送機(jī)BC9 的廊道為全封閉結(jié)構(gòu)，其中引橋根部及端部采用高架廊道結(jié)構(gòu)，其余部分均布置在引橋面。為減少碼頭轉(zhuǎn)運(yùn)站的尺度及改善帶式輸送機(jī)頭部區(qū)域的空間條件，將皮帶機(jī)BC10 的驅(qū)動(dòng)裝置布置在高架廊道下，使碼頭設(shè)施的空間利用更合理。引橋廊道布置在引橋西側(cè)。引橋帶式輸送機(jī)BC9 與碼頭帶式輸送機(jī)BC10 之間通過(guò)碼頭轉(zhuǎn)運(yùn)站過(guò)渡。

4.2 裝卸工藝方案二：雙裝船機(jī)布置方案

來(lái)自陸域堆場(chǎng)的兩條帶式輸送機(jī)把鉀肥轉(zhuǎn)卸到陸域2#轉(zhuǎn)運(yùn)站通過(guò)本工程中的引橋帶式輸送機(jī)BC9a、BC9b把鉀肥運(yùn)輸?shù)酱a頭轉(zhuǎn)運(yùn)站，再通過(guò)帶式輸送機(jī)BC10a、BC10b 轉(zhuǎn)運(yùn)鉀肥到裝船機(jī)上的皮帶機(jī)上，由裝船機(jī)SL1、SL2 進(jìn)行裝船。

4.3 裝卸工藝流程

4.3.1 裝卸工藝流程（方案一）

陸域倉(cāng)貯帶式輸送機(jī) → 陸域2#轉(zhuǎn)運(yùn)站 → 引橋帶式輸送機(jī)BC9 → 碼頭轉(zhuǎn)運(yùn)站 → 帶式輸送機(jī)BC10 →2000t/h 裝船機(jī)SL → 裝船。

4.3.2 裝卸工藝流程（方案二）

4.4 裝卸工藝方案的對(duì)比

兩個(gè)工藝方案都簡(jiǎn)單便捷，基本類似，其中方案一優(yōu)點(diǎn)是引橋?qū)挾日顿Y省。缺點(diǎn)是后續(xù)能力擴(kuò)展余地小。

方案二增加裝船機(jī)和皮帶機(jī)數(shù)量，減少裝船時(shí)間，后續(xù)擴(kuò)展余地大，其中一條皮帶機(jī)也可用于裝卸其他貨種，缺點(diǎn)是增加了設(shè)備數(shù)量及引橋?qū)挾龋捌谕顿Y增加太多。

根據(jù)規(guī)劃此碼頭為鉀肥專業(yè)運(yùn)輸碼頭，而方案一工藝簡(jiǎn)單，投資較少成本低，裝卸工藝推薦方案一。圖3為推薦方案的碼頭工藝平面圖：

圖3 碼頭工藝平面圖

5 泊位通過(guò)能力計(jì)算

泊位通過(guò)能力根據(jù)《海港總體設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTS165-2013）中有關(guān)規(guī)定，并按下列公式計(jì)算確定，各參數(shù)取值詳見(jiàn)表3。

表3 泊位通過(guò)能力參數(shù)取值一覽表

計(jì)算結(jié)果如下：

方案一的泊位通過(guò)能力Pt=355 萬(wàn)噸，方案二的泊位通過(guò)能力Pt=335 萬(wàn)噸，均滿足設(shè)計(jì)120 萬(wàn)噸，遠(yuǎn)期規(guī)劃200 萬(wàn)噸吞吐量要求。

6 裝卸工藝主要技術(shù)指標(biāo)

裝卸工藝主要技術(shù)指標(biāo)（推薦方案）見(jiàn)表4：

表4 裝卸工藝主要技術(shù)指標(biāo)表（推薦方案）

7 結(jié)束語(yǔ)

鉀肥有易溶于水，易潮的特點(diǎn)，針對(duì)這一點(diǎn)通過(guò)選擇合理的裝卸工藝、設(shè)備及其防護(hù)措施，合理布置鉀肥專用碼頭，達(dá)到滿足運(yùn)行要求、提高工作效率及降低運(yùn)營(yíng)成本的效果。本文的裝卸工藝研究可以對(duì)散貨碼頭裝卸鉀肥的設(shè)計(jì)和建設(shè)提供參考和技術(shù)支持。