干散货浮码头输送工艺一体化布置研究

吴　涛　黄　庆

中交第二航务工程勘察设计院有限公司



干散货浮码头输送工艺一体化布置研究

吴涛黄庆

中交第二航务工程勘察设计院有限公司

摘要：结合某工程实际，提出一种适用于干散货浮码头的新型输送工艺布置方案。该方案采用一体化柔性布置的带式输送机替代传统带式输送机，减少了工艺系统中输送机的数量和物料输送过程中转接点的数量，比传统方案具有更好的节能效果和环保性能。

关键词：干散货； 浮码头； 输送工艺系统； 一体化； 柔性布置

1引言

长江干线不同河段由于地质和水位条件的差异，所适用的码头结构型式主要有斜坡式码头、浮码头和直立式码头。因浮码头结构简单、投资较省、机动灵便等优点，使其在长江中上游河段的客运码头、工作船码头和采用固定式装卸机械的散货码头中被广泛采用[1]。浮码头亦称为“趸船码头”，通常由趸船、趸船系留设施、活动钢引桥、升降架、固定引桥、作业平台等部分组成。

本文结合长江中游某散货进口浮码头技术改造工程，提出了一种适用于浮码头的新型一体化布置的输送工艺方案，并对该方案及其应用前景进行了简要分析。

2问题分析

2.1工程概况

该散货浮码头位于长江中游九江河段，属于对现有老码头的技改工程，现有2个浮码头始建于1985年，趸船及工艺设备均严重老化，已不能满足日益增长的货运量的要求，迫切需要对现有老旧工艺系统进行改造。

该工程拟将原有2个1 000 t级散货进口泊位改建为2个1 000 t级(兼顾3 000 t级)散货进口泊位，货物年吞吐量195万t，主要货种为水泥熟料及辅料。工程设计高水位为20.5 m，设计低水位为5.69 m，工程平面布置见图1。

图1　工程平面布置图

图1中3#泊位和4#泊位为本次技术改造对象，设计分界点为2#钢引桥与陆域墩台的搭接点。2个泊位前沿各布置1艘钢制趸船，2艘趸船间采用1座钢联桥连接，每艘趸船上布置2台16 t-30 m浮式起重机进行卸船作业。考虑本工程设计分界点已确定，且3#泊位后方陆域为已建厂区，不便于新建接岸设施，故3#泊位卸船的物料需经过4#泊位，由1#和2#钢引桥上的带式输送机运送至后方工艺系统。

现有3#泊位散货卸船工艺流程如下：3#趸船浮式起重机→受料漏斗→带式输送机BC1→带式输送机BC2→带式输送机BC3→4#趸船带式输送机BC4→1#钢引桥带式输送机BC5→2#钢引桥带式输送机BC6→陆域带式输送机系统→堆场堆取料设备→堆场。3#泊位和4#泊位改造之前的工艺断面布置见图2。

图2　3#泊位和4#泊位工艺断面图

2.2工程存在的主要问题

该工程多年生产实际中主要存在2个问题。

(1)工艺系统中输送机数量较多，每条输送机都需要单独的驱动装置，系统能耗较大，日常维护工作量较大。

(2)工艺系统中输送机的落料点数量较多，且经常发生洒料，对周围生态环境损害较大。

原工艺系统中，带式输送机BC1、BC3和BC4位于趸船上，BC2和BC5位于钢联桥上，由于趸船与钢联桥之间为搭接方式，当趸船受到船舶靠泊、水流冲击等因素影响时，自身会产生平行于水流方向和垂直于水流方向的复杂运动，因此，钢联桥与趸船之间会出现频繁的错动，造成趸船上带式输送机向钢联桥带式输送机的供料点处时常会出现错位洒料，刮风天气会产生较大的扬尘。由于洒料位置主要位于钢联桥与趸船搭接处，洒料不易处理，经过雨水冲刷等途径进入江中，将对江水造成污染。

随着国家节能环保政策的推行，人们对节能环保的重要性越来越关注，该工程现有码头日常生产对周边环境的不良影响日益突现，问题亟待解决。

3新型输送工艺布置方案

3.1结构组成

为解决上述问题，结合该工程实际，本文提出了一种新型一体化柔性布置的输送工艺方案。

新方案设计思想主要来源于三节拖挂式可逆配仓输送机的工作原理[2]，并结合本工程实际运行工况，在其基础上加以改进。三节拖挂式可逆配仓输送机配备了可以前后移动的行走轮，工作时车轮行走于钢轨上，其机架为分节式桁架结构，且相互之间是铰接的，它具备双向移动和双向供料的功能，其结构见图3。

图3　三节拖挂式重型可逆配仓输送机示意图

借鉴三节拖挂式可逆配仓输送机结构，新型一体化柔性布置方案将常规布置的多条带式输送机“组合”为一体，整机采用1整条皮带，取消传统输送机的支腿结构，采用分节式桁架结构的机架，每节机架长度为9 m，机架中间段悬空，两端各配置1套行走装置，每套行走装置在预设的轨道上运行，机架之间相互铰接。该机仅采用1套驱动装置驱动，可减少传统设计时的驱动数量和转接点的数量。该输送机结构主要由头部滚筒、尾部滚筒、槽形上托辊、调心上托辊、平行下托辊、V型下托辊、反V型下托辊、分节式桁架结构机架、横向行走装置、纵向行走装置、驱动装置等部分组成。

该方案的创新点在于机架之间连接方式的设计，机架连接点处细部结构见图4。

图4　 机架细部结构示意图

首先，将输送机运行方向定义为X向，垂直于输送机运行方向定义为Z向，垂直于地面方向定义为Y向。每节机架沿X向首尾均设有铰接耳板，前后2节机架通过销轴方式彼此连接，2节机架可绕铰接点做围绕Z轴的转动。机架头部沿Y向设置上下2组走形装置，上方沿Z向设置1组横向行走轮，下方沿X向设置1组纵向行走轮(可根据实际工况设置任意1组行走轮或2组均设置)，每组车轮下方均布设1根钢轨，钢轨2侧设置端部车挡装置，限制机架行走轮的行程。靠近横向行走轮设置1根电动液压推杆，当输送机头部、机身和尾部相互之间发生错位时，若出现横向车轮局部位置与钢轨发生啃轨无法移动，输送机整体呈弯曲状态的情况，电动液压推杆可辅助机架完成调节，恢复输送机形态。

3.2工作原理

本工程3#泊位至4#泊位的输送系统采用新型布置方案后，比原布置方案减少了2个落料点，其工艺断面布置见图5。

图5　3#泊位和4#泊位一体化柔性布置工艺断面图

3#趸船和钢联桥上的机架端部均布置横向和纵向2组行走轮，4#趸船上的机架端部只设置横向行走轮，这样可以确保在发生错位移动时，由3#趸船和钢联桥上的机架进行横向和纵向调节，4#趸船上的机架仅作横向调节，确保输送机头部位置对于钢引桥上受料输送机是相对固定的，从而避免因头部晃动造成的洒料。因此可以假设4#趸船是固定的，当3#趸船相对于4#趸船发生X方向的错位时，位于3#趸船和钢联桥上的机架通过纵向行走轮沿着X方向移动，弥补3#趸船相对4#趸船发生的错位。同理，当3#趸船相对于4#趸船发生Z方向的错位时，位于3#趸船和钢联桥上的机架可通过横向行走轮沿着Z方向移动，弥补错位。当趸船受水流力影响发生上下浮动时，各机架可通过首尾之间铰接点的转动抵消。当各向运动同时发生时，输送机相对4#趸船的运动相当于一种柔性摆动，故称本次设计为一体化柔性布置。

同理，4#泊位至后方陆域的输送系统亦采用该布置方式，将1#钢引桥和2#钢引桥上的输送机整合为1条，减少1个落料点，其工艺断面布置见图6。

图6　4#泊位一体化柔性布置工艺断面图

为限制趸船发生大幅度晃动，本次设计将趸船的系留设施进行了改造，每艘趸船2端加设1根定位桩，限制趸船沿垂直水流方向的运动，趸船仅能随水位变化上下运动，从而减小输送机横向错位，大大增加了新方案的可行性，趸船定位桩见图7。

图7　趸船加设定位桩示意图

本次设计考虑当输送机发生柔性摆动时，整条输送机可能出现呈弯曲形态布置，为避免皮带跑偏，还可采取以下几个措施。

(1)在机架端部横向行走装置下设置一个电动液压推杆，当输送机呈现弯曲形态时，可通过电动液压推杆调整输送机的整体形态，防止发生皮带跑偏。

(2)整机设置摩擦调心上托辊组，对皮带进行自动纠偏。

(3)回程托辊设置调心V型下托辊组和反V型下托辊组，增加回程皮带自动纠偏功能和摩擦力，降低皮带跑偏的可能性。

(4)在槽形上托辊两侧设置侧立辊，限制输送带的跑偏[3]。

4结语

结合某散货进口浮码头工程改造实际，提出了一种新型一体化柔性布置的输送工艺系统。该新型布置形式目前尚处于方案设计阶段，使用效果仍需进一步验证，但从理论上而言，该方案是可行的。通过该方案的研究，对以后类似的干散货浮码头物料输送工艺系统的设计具有一定的借鉴作用。

参 考 文 献

[1]郝浩. 长江中下游浮码头系留趸船的柔性定位墩的结构受力特性研究及结构优化[D]. 重庆：重庆交通大学,2014.

[2]北京起重运输机械设计研究院. DTII(A)带式输送机设计手册(第2版)[M]. 北京：冶金工业出版社,2013.

[3]王焕林. 长距离水平转弯皮带输送机设计[D]. 大连：大连理工大学,2013.

吴涛： 430071，武汉市武昌区民主路555号

Study on Integrated Layout Plan of Transportation Craft for Dry Bulk Floating Pier

CCCC Second Harbor Consultants Co.,Ltd. Wu TaoHuang Qing

Abstract：With a certain engineering practice, this paper proposes a new layout plan of transportation craft. This plan uses the belt conveyor with an integrated and flexible layout to replace the traditional one. It can reduce the number of belt conveyors and the number of transit points in the transportation system. This new plan has better energy efficiency and environmental performance than the traditional plan.

Key words：dry bulk; floating pier; system of transport craft; integrated; flexible layout

收稿日期：2016-03-15

DOI：10.3963/j.issn.1000-8969.2016.03.010