目前,在我国港口散装水泥装卸运输中,皮带机输送主要运用于沿海及长江中下游水位差较小的港口。三峡水库蓄水175 m后,水位差可达30 m以上。三峡库区大水位差散装水泥码头大都采用浮码头装卸工艺形式,其中斜坡上多采用皮带机作为上下坡货物的装卸搬运设备。我国行业标准JTJ212 - 2006中规定,普通带式输送机向下输送物料时的坡度不宜大于14°。根据散装水泥的特性并结合长江中下游散装水泥出口码头的使用经验,采用普通皮带机进行散装水泥输送,皮带机上下行坡度不宜大于6°。下面通过一个散装水泥出口码头的装卸工艺设计实例,说明皮带机输送装卸工艺设计和工程中的处理方法。
该散装水泥出口码头为后方水泥生产基地的配套出口码头。年设计通过能力为250万吨,建设相应的装卸及输送设备、供电照明、控制、给排水、消防、环保和生产辅助建筑等设施。散装水泥出口码头装卸工艺主要包括皮带机入仓和皮带机出仓装卸工艺流程。水泥筒仓建于码头内,考虑到气力输送能耗较高,通过经济比较和多方案比选,采用了气力+皮带机输送方案。
1　工艺流程及主要设备配置
工艺流程为水泥筒仓] 空气斜槽] 浮式钢引桥皮带机(BC) ] 圆弧轨道散水泥装船机] 船。
1. 1　皮带机入仓和存储
水泥由码头后方约2 km的水泥生产线使用皮带机运输到紧邻码头的水泥筒仓,在进入筒仓前经皮带机上的电子皮带秤进行计量,同时在皮带机与水泥筒仓转接处设置布袋式收尘器收尘。在码头上布置水泥筒仓6个,内径为10. 85 m,单仓容量为5 000 t。选用中心锥底型筒仓,钢筋混　FICT公司轨道吊平均单位生产能耗与其他集装箱公司各种通用型轮胎吊平均单位生产能耗对比,按当热值系数( 0. 122 9 kg标准煤/kWh)计算,轨道吊平均单位生产能耗为0. 000 314 84,轮胎吊平均单位生产能耗为0. 000 918 28,轨道吊能耗比轮胎吊低65. 71%。F ICT公司轨道吊平均单位生产能耗与61 t轮胎吊相比,按当热值系数计算,轨道吊平均单位生产能耗为0. 000 314 84, 61 t轮胎吊平均单位生产能耗为0. 000 811 14,轨道吊能耗比轮胎吊低61. 19%。轨道吊、轮胎吊能耗对比时忽略了两个问题:一是跨距和堆码高度的差异,使得作业轨迹不同: ①轮胎吊可实现横跨6排集装箱作业;轨道吊可实现横跨9排集装箱作业。②轮胎吊可实现堆码集装箱作业层数为堆5过6;轨道吊可实现堆码集装箱作业层数为堆6过7。这样就使得轨道吊在作业时运行轨迹比轮胎吊长,并且由于轨道吊和轮胎吊跨距和堆码高度的不同,轨道吊在堆场内的倒垛作业量比轮胎吊大。二是各主要机构功率参数有差异,作业效率不同。对比与轨道吊参数最为接近61 t轮胎吊的各主要机构参数可以发现,轮胎吊的各机构设计速度约为轨道吊的60%。轨道吊每小时循环次数为41. 5,轮胎吊为33. 8,轨道吊的作业效率比轮胎吊高23%。
3　轨道吊未来能耗预测及实际数值对比随着公司生产任务的增长,轨道吊的作业量将增加,利用率将进一步提高。F ICT公司轨道吊2009 年在月平均作业量为25. 4万TEU左右时,能耗下降到了0. 000 262 t标煤/TEU。当操作箱量未接近设备作业饱和值时,设备的单位生产能耗随着箱量的增加而下降。
无论是与各种通用轮胎吊相比,还是与参数最接近的61 t轮胎吊相比,轨道吊的平均单位生产能耗都要比轮胎吊低60%左右。轨道吊和轮胎吊对比,在单位生产能耗上有显著优势,考虑燃油价格上涨及我国燃油费改税造成的油价上涨趋势,轨道吊在节能成本上的效果会更加明显。斜槽。
1. 2　出仓装船系统
散水泥出仓卸料时,启动仓外的风机,通过仓底内空气斜槽使仓内水泥呈流态[ 2 ] ,使水泥顺畅地从筒仓内流出, 分别进入设在仓底外的4 条空气斜槽,再汇入B600空气斜槽,按工艺流程图装船。
斜槽由普通薄钢板制成的槽子与其他附件用螺栓连结而成。上下壳体之间夹有透气层, 透气层上面为料室, 下面为气室。当具有一定压力的气体吹入气室后(通常用通风机作为风源) , 经透气层使物料流态化, 流态物料在斜槽内流动。斜槽的主要构件透气层, 设计选用柔性厚型板式合成纤维物。它具有耐高温、耐腐蚀、耐磨损、吸湿性低、重量轻、表面平整、使用寿命长等优点。斜槽的主体部分无转动部件,结构简单,密封性好,无噪声。输送能力大,耗电少,容易改变输送方向,易于维护,并能多点喂料、多点卸料[ 3 ] 。
1. 3　中间皮带机
由于三峡库区蓄水后,设计高低水位之间相差约30 m,散装水泥出口采用趸船圆弧轨道散装水泥装船机- 浮式钢引桥皮带机方案。根据散水泥采用皮带机输送下行坡度的要求,为克服30 m水位差,码头平台和趸船之间利用浮趸支撑钢引桥,在钢引桥浮趸上布置1条钢引桥皮带机。由于散装水泥易飞扬而污染环境, 输送机械均设置机械密封罩, 同时将钢引桥封闭,各机械转接点封闭在廊道内, 并设置溜槽和除尘设备[ 4 ] 。同时,为防止水位升降时浮趸在水面上产生水平移动,在浮趸上下游侧各设置钢筋混凝土桩固定浮趸,以保证钢引桥皮带机正常运行。
1. 4　趸船圆弧轨道散装水泥装船机前方趸船上布置圆弧轨道散水泥装船机,装船机具有整机圆弧转动性。机上设有溜筒伸缩系统、臂架伸缩系统、臂架俯仰系统、大车行走机构、皮带机系统、后支承系统、电气传动系统及除尘系统等。本机机构和结构较双臂架装船机简单,整机重量轻,造价低。根据皮带秤计量的数据, 可对筒仓的出料量进行控制和管理。
2　主要设计参数
散水泥的平均粒度为80μm, 密度为1. 4 t/ m3 ,设计船型为3 000 t级,码头年运营天数为280,港口生产不平衡系数为1. 30,昼夜3班制作业。根据《河港工程总体设计规范》( JTJ212 -2006)计算,该泊位年通过能力为250万吨[ 5 ] 。
3　除尘系统
本工程除工艺设备采取密闭措施外, 在仓顶、仓底、钢引桥皮带机转接落差处、趸船散装水泥装船机上,均设置了密闭罩和干式独立除尘系统,采用除尘效果较好的布袋式除尘器。除尘系统与工艺系统联锁, 即工艺设备启动前, 除尘系统先启动5 min;工艺设备停机5 min后, 除尘系统再停机。除尘系统采用中控室和就地2 种控制方式,能较好地控制散装水泥存储、运输及装船过程中的扬尘,降低了散装水泥对大气环境的污染。
4　控制
本工程中设有中央控制室,采用DCS控制系统。操作人员统一控制输送、除尘及各类阀门等设备,同时在趸船上设置1个DCS分站,按工艺要求完成流程起停、进出仓和筒仓库存管理等。根据工艺流程和布置的需要,散装水泥出口采用趸船圆弧轨道散装水泥装船机―钢引桥皮带机方案进行散装水泥装船,装卸机械启动时,先启动各个除尘点的除
尘器,接着启动趸船圆弧轨道散装水泥装船机、钢引桥皮带机,最后启动空气输送斜槽;停止运行时,先停止空气输送斜槽、钢引桥皮带机,接着停止趸船圆弧轨道散水泥装船机,最后停止各个除尘点的除尘器。港区管理人员应时刻监控三峡库区的水位变化情况及设备运行情况,以保证码头正常运行。
5　结语
港口散装水泥出口装卸运输中采用气力+机械混合式输送方式,具有运行可靠性好、单位装卸成本低、工艺设备简单、装卸工艺环节少、适应水位变化能力强、效率高、维修保养工作量少等优点,克服了单纯气力输送中存在的能耗大、生产率及输送距离有一定限制等缺点,技术先进,经济合理,适合于三峡库区等大水位差散装水泥出口码头。

三峡库区大水位差散装水泥出口码头装卸工艺设计.pdf