翻車(chē)機(jī)直取與“集改散”裝船自動(dòng)化工藝探討

周發(fā)兵 張廣超

江蘇徐州港務(wù)集團(tuán)有限公司

1 引言

某內(nèi)河港口具備大宗煤炭散貨、件雜貨、集裝箱,公、鐵、水集疏運(yùn)功能。港區(qū)堆場(chǎng)平行于碼頭布置,翻車(chē)機(jī)位于堆場(chǎng)西側(cè),卸車(chē)經(jīng)皮帶機(jī)從堆場(chǎng)北側(cè)入場(chǎng),從堆場(chǎng)南側(cè)出場(chǎng)裝船。翻車(chē)機(jī)原有直取裝船工藝為:翻車(chē)機(jī)→6條入場(chǎng)皮帶機(jī)→BDQ皮帶機(jī)→斗輪堆取料機(jī)(至貨場(chǎng))→3條出場(chǎng)皮帶機(jī)→裝船機(jī)→船舶。整個(gè)裝船路徑長(zhǎng)約2 800 m,其中斗輪機(jī)下方BDQ皮帶機(jī)長(zhǎng)約960 m。翻車(chē)機(jī)直取裝船路徑長(zhǎng)、轉(zhuǎn)載點(diǎn)多、能耗高、裝船時(shí)間長(zhǎng)。具體港口裝卸工藝布局見(jiàn)圖1。

圖1 港口裝卸工藝布局圖

目前,煤炭集裝箱化運(yùn)輸呈現(xiàn)增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。從西北部山西、內(nèi)蒙等地發(fā)運(yùn)的鐵路集裝箱煤炭,部分在港口通過(guò)集裝箱鐵水聯(lián)運(yùn)運(yùn)輸,也有一部分因運(yùn)價(jià)或收貨方無(wú)集裝箱接卸設(shè)備等原因,需要在港口進(jìn)行集裝箱改散貨裝船。港口原有“集改散”裝船工藝為:鐵路集裝箱→門(mén)式起重機(jī)→集卡車(chē)→堆場(chǎng)→斗輪堆取料機(jī)→3條出場(chǎng)皮帶機(jī)→裝船機(jī)→船舶?，F(xiàn)有工藝轉(zhuǎn)載點(diǎn)多,裝船路徑長(zhǎng),導(dǎo)致焦炭破損率高,影響貨物品質(zhì)。另外,5臺(tái)斗輪機(jī)出場(chǎng)作業(yè)對(duì)應(yīng)3臺(tái)裝船機(jī),工藝不匹配,有時(shí)出現(xiàn)裝船業(yè)務(wù)集中,裝船壓力大,不能滿(mǎn)足客戶(hù)及時(shí)裝船需求。有些“集改散”直取裝船,重箱卸空后需要原車(chē)返回,港口現(xiàn)有裝船機(jī)少,裝船用時(shí)長(zhǎng),堆貨積壓,導(dǎo)致空箱返回達(dá)不到鐵路裝卸時(shí)間要求,產(chǎn)生延時(shí)費(fèi),增加了港口生產(chǎn)成本。

因此,需針對(duì)翻車(chē)機(jī)直取裝船和鐵路敞頂箱“集改散”裝船路徑長(zhǎng)、工藝不合理、港口裝船能力不足的問(wèn)題,設(shè)計(jì)新工藝方案。

2 裝船工藝方案設(shè)計(jì)

2.1 設(shè)計(jì)分析

(1)裝船機(jī)泊位及結(jié)構(gòu)型式分析。港口預(yù)留的2條出場(chǎng)裝船作業(yè)線(xiàn),設(shè)計(jì)為2臺(tái)順岸式移動(dòng)裝船機(jī)?，F(xiàn)在因承接上水業(yè)務(wù),在預(yù)留泊位已配置3臺(tái)固定式起重機(jī)。泊位已使用,不具備建設(shè)順岸式裝船機(jī)條件,因此只能建設(shè)2臺(tái)固定式伸縮裝船機(jī)。該段運(yùn)河是二級(jí)航道,常年水位穩(wěn)定,可以不用俯仰裝置;內(nèi)河2 000 t級(jí)船舶,可采用定機(jī)移船工藝。

(2)裝船機(jī)數(shù)量分析。根據(jù)翻車(chē)機(jī)直取裝船和汽車(chē)“集改散”裝船工藝需求,常規(guī)安排1臺(tái)用于翻車(chē)機(jī)直取,1臺(tái)用于汽車(chē)“集改散”裝船。但在實(shí)際生產(chǎn)當(dāng)中,由于港口生產(chǎn)作業(yè)的不均衡性,有時(shí)業(yè)務(wù)非常集中,容易造成工藝沖突,翻車(chē)機(jī)直取和“集改散”裝船只有1臺(tái)裝船機(jī)不能滿(mǎn)足生產(chǎn)需要。在“集改散”直取焦炭裝船生產(chǎn)中,要求貨物不落地,鐵路集裝箱直取裝船卸空后,空箱要隨火車(chē)返回,1臺(tái)“集改散”裝船機(jī)不能滿(mǎn)足這種集裝箱直取作業(yè)時(shí)間要求,以致產(chǎn)生較多鐵路延時(shí)費(fèi)。2臺(tái)翻車(chē)機(jī)作業(yè)線(xiàn),只建1條直取出場(chǎng)線(xiàn),也不利于作業(yè)安排。因此考慮翻車(chē)機(jī)直取裝船與“集改散”裝船,共用裝船機(jī)。讓1臺(tái)裝船機(jī)既具有翻車(chē)機(jī)作業(yè)線(xiàn)直取裝船功能,又具有汽車(chē)“集改散”裝船功能。

(3)裝船機(jī)通道分析。為不影響碼頭前沿南北方向主要道路的通行,裝船機(jī)輸送通道只能采用下穿或上跨的方式。受碼頭水位及前沿距離較短限制,下穿空間不夠,只能采用上跨道路的方式。

(4)裝船效率分析。現(xiàn)有翻車(chē)機(jī)卸車(chē)入場(chǎng)皮帶機(jī)額定運(yùn)輸能力2 400 t/h,新增翻車(chē)機(jī)直取裝船應(yīng)與現(xiàn)有自動(dòng)化裝船工藝相匹配,因此裝船機(jī)作業(yè)效率按2 400 t/h設(shè)計(jì)。

(5)汽車(chē)喂料口分析。因翻車(chē)機(jī)直取與“集改散”裝船共用1臺(tái)裝船機(jī),“集改散”皮帶機(jī)供料能力要盡量兼顧裝船機(jī)裝船能力。在給料機(jī)喂料口設(shè)計(jì)上,要至少滿(mǎn)足2輛自卸車(chē)接續(xù)卸車(chē),以便保持皮帶機(jī)給料的連續(xù)性。

2.2 設(shè)計(jì)思路

2.2.1 “集改散”裝船工藝系統(tǒng)設(shè)計(jì)

根據(jù)以上分析,結(jié)合便于車(chē)輛通行作業(yè)、皮帶機(jī)爬坡長(zhǎng)度及翻車(chē)機(jī)直取線(xiàn)路短等因素,最后確定在1#泊位和3#泊位建設(shè)2臺(tái)固定式伸縮裝船機(jī)L4和L5。因1區(qū)堆場(chǎng)貼臨碼頭,輸送距離最短,將地籠給料皮帶機(jī)及爬坡輸送皮帶機(jī)布置在1區(qū)。皮帶機(jī)采用垂直裝船機(jī)方向布置,并貼臨堆場(chǎng)邊沿建設(shè),可以保持1區(qū)貨場(chǎng)完整性。給料機(jī)喂料口布置在防風(fēng)網(wǎng)內(nèi)側(cè),符合環(huán)保要求。物料通過(guò)給料機(jī),經(jīng)爬坡段皮帶機(jī),輸送到裝船機(jī),實(shí)現(xiàn)裝船功能。

2.2.2 翻車(chē)機(jī)卸車(chē)直取裝船工藝系統(tǒng)設(shè)計(jì)

利用翻車(chē)機(jī)已有卸車(chē)入場(chǎng)線(xiàn),再配套建設(shè)少量的皮帶機(jī),與北側(cè)碼頭裝船機(jī)連接起來(lái),實(shí)現(xiàn)翻車(chē)機(jī)直取裝船功能。入場(chǎng)皮帶機(jī)已經(jīng)建到2#作業(yè)線(xiàn),距離碼頭只有210 m,再建設(shè)2條皮帶機(jī),就能實(shí)現(xiàn)直取裝船作業(yè)。

在T5轉(zhuǎn)運(yùn)站向東側(cè)建設(shè)BJ1-5/BJ2-5皮帶機(jī)至T6轉(zhuǎn)接平臺(tái),在T6轉(zhuǎn)接平臺(tái)向南建設(shè)BJ1-6/BJ2-6皮帶機(jī),就能實(shí)現(xiàn)分別為L(zhǎng)4裝船機(jī)和L5裝船機(jī)直取供料。利用1#斗輪機(jī)作業(yè)線(xiàn)下方BDQ1皮帶機(jī)的雙向運(yùn)轉(zhuǎn)功能,向北側(cè)運(yùn)轉(zhuǎn)為BJ1-5皮帶機(jī)供料,實(shí)現(xiàn)1#斗輪機(jī)從堆場(chǎng)北側(cè)出場(chǎng)裝船功能。

3 直取裝船工藝實(shí)施方案

3.1 碼頭“集改散”裝船系統(tǒng)

3.1.1 裝船機(jī)

【案例3】2018年1月16日，洪福商貿(mào)銷(xiāo)售部張立與華聯(lián)超市簽訂促銷(xiāo)合同（合同編號(hào)：xs0002），銷(xiāo)售100箱匯源1L100%蘋(píng)果汁（不含稅單價(jià)52，每箱贈(zèng)送1個(gè)富光500mL太空杯，取得原始單據(jù)：購(gòu)銷(xiāo)合同（富光500mL太空杯只有數(shù)量，無(wú)單價(jià)、金額），銷(xiāo)售專(zhuān)用發(fā)票（富光500mL太空杯只有數(shù)量，無(wú)單價(jià)、金額，發(fā)票號(hào)：53125473）、匯源1L100%蘋(píng)果出庫(kù)單、富光500mL太空杯出庫(kù)單。

根據(jù)碼頭泊位使用情況,在1#泊位和3#泊位建設(shè)2臺(tái)裝船機(jī),標(biāo)識(shí)為L(zhǎng)4裝船機(jī)和L5裝船機(jī)。為保持防風(fēng)網(wǎng)鋼結(jié)構(gòu)的完好性,裝船機(jī)選擇從2組防風(fēng)網(wǎng)支撐架中間穿過(guò),只需拆除部分防風(fēng)網(wǎng)網(wǎng)片即可。

碼頭岸線(xiàn)與防風(fēng)網(wǎng)距離較短,裝船機(jī)為鋼結(jié)構(gòu)框架式,尾部延長(zhǎng),跨路穿防風(fēng)網(wǎng)與爬坡皮帶機(jī)銜接。裝船機(jī)采用3組鋼筋混凝土支撐,前2組支撐布置在高樁碼頭樁基上,后1組布置在防風(fēng)網(wǎng)處(見(jiàn)圖2)。裝船機(jī)帶寬1.6 m,帶速3.15 m/s,裝船額定能力2 400 t/h,焦炭“集改散”裝船能力800 t/h,重錘張緊。根據(jù)運(yùn)河2 000 t級(jí)船舶標(biāo)準(zhǔn),裝船機(jī)外伸距13 m,采用齒條伸縮,滿(mǎn)足裝船寬度要求。

圖2 裝船機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖

3.1.2 給料皮帶機(jī)及爬坡皮帶機(jī)

給料皮帶機(jī)布置在地面以下,水平布置,中間設(shè)置喂料漏斗口,便于自卸車(chē)喂料或集卡車(chē)“集改散”喂料。采用?315 mm滾筒替代普通托輥,能夠承載汽車(chē)傾倒物料時(shí)的沖擊力。給料皮帶機(jī)設(shè)計(jì)長(zhǎng)約25 m,帶寬1.6 m,采用尾部車(chē)式重錘張緊,變頻調(diào)速控制流量。爬坡皮帶機(jī)長(zhǎng)約60 m,帶寬1.6 m,帶速2.5 m/s,傾角12.79°,重錘張緊。爬坡皮帶機(jī)安裝電子計(jì)量皮帶秤,并將計(jì)量顯示引入中控室集中管理,解決汽車(chē)裝船計(jì)量問(wèn)題。“集改散”2條皮帶機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖見(jiàn)圖3。

圖3 “集改散”兩條皮帶機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖

喂料漏斗口設(shè)計(jì)長(zhǎng)度14 m,兼顧多種車(chē)型,既可以滿(mǎn)足集卡集裝箱喂料、自卸車(chē)喂料,又能滿(mǎn)足側(cè)翻汽車(chē)喂料,實(shí)現(xiàn)公轉(zhuǎn)水直接裝船功能。為方便自卸車(chē)卸料自然滑入漏斗,順著漏斗口一側(cè)設(shè)計(jì)水泥擋煤墻,汽車(chē)倒料不需人工清理(見(jiàn)圖4)。因“集改散”集裝箱裝焦炭較多,焦炭對(duì)鋼漏斗磨損較快,喂料漏斗采用鋼筋混凝土澆筑,并安裝25 mm厚的耐磨鑄石板,提高漏斗耐磨性和使用壽命。為防止作業(yè)車(chē)輛倒車(chē)掉進(jìn)漏斗里,漏斗上面放置鋼篦子,起到保護(hù)作用;篦子安裝低于水泥基礎(chǔ)面,便于清理作業(yè)余料。漏斗下面裝導(dǎo)料槽,控制與皮帶機(jī)之間間隙,防止物料外溢。

1.擋墻 2.鋼篦子 3.鑄石板 4.導(dǎo)料槽圖4 喂料口漏斗結(jié)構(gòu)剖面圖

3.2 翻車(chē)機(jī)直取裝船通道

3.2.1 廊道皮帶機(jī)及轉(zhuǎn)運(yùn)站建設(shè)

利用翻車(chē)機(jī)已有卸車(chē)入場(chǎng)線(xiàn),再新建4條皮帶機(jī)與“集改散”建設(shè)的L4、L5裝船機(jī)銜接。具體在港區(qū)貨場(chǎng)北側(cè)建設(shè)4條高架廊道皮帶機(jī),貨場(chǎng)東側(cè)建設(shè)2條皮帶機(jī)和1座轉(zhuǎn)運(yùn)站。皮帶機(jī)帶寬1.6 m,帶速3.15 m/s,總長(zhǎng)約900 m,額定流量為2 400 t/h。皮帶機(jī)廊道采用鋼梁和鋼桁架結(jié)構(gòu),轉(zhuǎn)運(yùn)站采用開(kāi)敞式鋼結(jié)構(gòu)。

3.2.2 改造BDQ1皮帶機(jī)及T5轉(zhuǎn)運(yùn)站

改造T5轉(zhuǎn)運(yùn)站,增加分叉漏斗,使BJ1-4與BJ1-5銜接,BJ2-4與BJ2-5銜接,貫通翻車(chē)機(jī)卸車(chē)裝船通道。改造T5轉(zhuǎn)運(yùn)站內(nèi)BDQ1皮帶機(jī)頭部位置,增加漏斗溜筒,利用其雙向運(yùn)行的功能向BJ1-5皮帶機(jī)尾部供料,增加1#斗輪機(jī)從北側(cè)出場(chǎng)功能,有效提高1#斗輪機(jī)的利用率。

3.3 自動(dòng)控制系統(tǒng)

原有工程已建設(shè)有比較完備的自動(dòng)化控制系統(tǒng),新增裝船直取工藝控制系統(tǒng)要與原有控制接口兼容,并入原有控制系統(tǒng)。對(duì)中控系統(tǒng)PLC軟件及HMI畫(huà)面軟件進(jìn)行擴(kuò)展及升級(jí),提升接口軟件,將新增流程加入原控制流程中,控制皮帶機(jī)BJ1-5、BJ2-5、BJ1-6、BJ2-6及其附屬設(shè)備。新建“集改散”裝船皮帶機(jī)控制系統(tǒng),接L4和L5裝船機(jī)PLC,納入翻車(chē)機(jī)直取作業(yè)線(xiàn)裝船流程,并單設(shè)獨(dú)立運(yùn)行的地坑卸煤裝船流程。

自動(dòng)控制系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)翻車(chē)機(jī)卸煤入場(chǎng)流程,以及不進(jìn)堆場(chǎng)直接輸送至裝船機(jī)L4和L5裝船功能,也可實(shí)現(xiàn)BDQ1從堆場(chǎng)取料后給裝船機(jī)L4和L5裝船流程,以及汽車(chē)卸煤至4#地坑和5#地坑直接裝船流程。

4 結(jié)語(yǔ)

翻車(chē)機(jī)直取與“集改散”共用裝船工藝,能增加“公轉(zhuǎn)水”和“鐵轉(zhuǎn)水”裝船通道,便于靈活作業(yè),提高裝船能力,緩解裝船、卸車(chē)壓力。直取裝船不需要進(jìn)入堆場(chǎng)堆存,煤炭不落地,作業(yè)路徑短,設(shè)備轉(zhuǎn)載點(diǎn)少,可以減少煤炭損耗,實(shí)現(xiàn)利益最大化。

新工藝比原有裝船路徑縮短約1 300 m,減少轉(zhuǎn)載節(jié)點(diǎn)4個(gè),節(jié)約電機(jī)功率1 945 kW,電耗節(jié)約0.5 kWh/t。貨場(chǎng)北側(cè)新增2條裝船通道與南側(cè)3條裝船通道,能更好地匹配5臺(tái)斗輪堆取料機(jī)裝船作業(yè),增加港口自動(dòng)化裝船能力。每年按照168萬(wàn)t直取裝船量測(cè)算,節(jié)約電費(fèi)約52.9萬(wàn)元,CO2減排量約4 034 t,節(jié)能減排效果明顯。