摘 要：以中山火力發(fā)電有限公司煤炭碼頭卸船工藝設計為例，分析研究了內(nèi)河小型煤炭碼頭采用螺旋式卸船機的合理性和高效性。

關鍵詞：內(nèi)河 煤炭碼頭 螺旋式卸船機

1.項目概況

1.1工程建設地點

本工程位于中山市北部黃圃鎮(zhèn)，東南距中山城區(qū)約36km，西北距佛山順德城區(qū)約20km，東鄰三角鎮(zhèn)，南靠東鳳，西接南頭，北倚順德容桂。碼頭東北隔洪奇瀝水道與番禺區(qū)橫瀝鎮(zhèn)相望，東隔黃沙瀝水道，南隔雞鴉水道，黃圃水道從洪奇瀝水道分流穿越黃圃鎮(zhèn)。

1.2工程建設規(guī)模

原碼頭為兩個1000噸級散貨泊位，長度111米，寬12米，配備有2臺160t/h橋式抓斗卸船機和接料皮帶運輸機，碼頭設計年通過能力為40萬噸，主要是滿足院電廠煤炭需求。改碼頭從1990年竣工至本次改造之前，一直運營正常。公司為適應經(jīng)濟發(fā)展，建設2×300MW "熱電聯(lián)供""上大壓小"環(huán)保型燃煤機組，年用煤量180萬噸，院碼頭已無法滿足新的 燃煤機組對煤炭的需求。

在不改變原有碼頭岸線、結構的基礎上，通過對碼頭裝卸工藝、生產(chǎn)輔助建筑物等進行技術改造后，該碼頭的設計年通過能力為203萬噸。

1.3設計船型

本工程的設計代表船型尺度見表1。

2.設計方案概述

2.1總平面布置方案

（1）岸線布置

本工程保持原有岸線不變，故不存在設計布置。

（2） 水域平面布置

本碼頭工程為2個1000噸級散貨泊位，其碼頭長度為111m，寬度為12m，碼頭面高程為4.6m，前沿設計底高程為-4.30m，停泊水域?qū)挒?8m?；匦虺叽鐬?0×144m，底高程和航道底高程一致，為-4.30m。高程系統(tǒng)采用1985年國家高程基準。本工程不涉及水域工程改造。

（3）碼頭平面布置

本碼頭工程是中山火力發(fā)電有限公司“熱電聯(lián)供”、“上大壓小”2×300MW環(huán)保型燃煤機組擴建項目的工程配套碼頭。2個泊位碼頭岸線總長為110m，寬為12米，配有卸船機和接料皮帶運輸機（1#棧橋）。

碼頭TH0轉(zhuǎn)運站至后方電廠廠區(qū)T0轉(zhuǎn)運塔之間布置布置3條輸煤棧橋（2#、3#、4#棧橋）和2個轉(zhuǎn)運站（TH1、TH2轉(zhuǎn)運站），其橫跨防洪堤的4#輸煤棧橋的跨度約為36m。

港區(qū)的供水供電設計分界點T0轉(zhuǎn)運塔，污水接入電廠污水處理系統(tǒng)，控制接入電廠中控室。

（4）高程控制設計

本工程碼頭面高程均為4.6m。

2.2裝卸工藝方案

碼頭卸船設備選用1臺1400t/h螺旋式連續(xù)卸船機與1臺400t/h橋式抓斗卸船機進行卸煤作業(yè)。整個裝卸工藝流程如下：

煤船→1400t/h螺旋式連續(xù)卸船機（400t/h橋式抓斗卸船機）→BC1帶式輸送機→TH0轉(zhuǎn)運站→BC2帶式輸送機→TH1轉(zhuǎn)運站→BC3帶式輸送機→TH2轉(zhuǎn)運站→BC4帶式輸送機→{T0轉(zhuǎn)運塔→后方帶式輸送機→電廠}。

{ }內(nèi)不在本院設計范圍內(nèi)。

3.技術重點、難點分析及解決方案

3.1 總平面設計的重點、難點分析及解決方案

3.1.1合理增設碼頭附屬設施，提高碼頭岸線利用率

本項目煤炭碼頭是在不改變原有碼頭岸線、結構的基礎上，對碼頭裝卸工藝、生產(chǎn)輔助建筑物等進行改造，同時增加環(huán)保設施，保證電廠用煤需求量由40萬噸/年提高到180萬噸/年的要求。

因此合理的利用岸線、布置碼頭泊位是本項目的一個難點。碼頭岸線長度110米，原設計考慮布置2個1000噸級的散貨船，但隨著船舶及航運市場的發(fā)展，根據(jù)現(xiàn)行的設計船型尺度和規(guī)范，已不能同時?？?個1000噸級的散貨船；本次設計中，在碼頭兩側增設地牛，協(xié)助船舶安全靠泊系纜，達到2個1000噸級煤炭船靠泊卸船，提高了碼頭的岸線利用率。

3.1.2協(xié)調(diào)與廠區(qū)的平面布置

本項目總平面布置既要考慮設計范圍內(nèi)的場地現(xiàn)狀，又需與后方廠區(qū)的平面布置協(xié)調(diào)一致，特別是皮帶運輸系統(tǒng)的布置設計在滿足碼頭卸船設備效率和電廠生產(chǎn)需求的前提下，應保證與后方廠區(qū)的皮帶運輸系統(tǒng)形成緊密的有效銜接和簡潔、順暢的工藝流程。

設計中，一方面，因水泵房需在原有位置加固改造，皮帶機棧橋布置通過裝卸工藝線路優(yōu)化避開了水泵房位置；另一方面，皮帶機棧橋在與后方廠區(qū)轉(zhuǎn)運站相接時需跨堤，為減少跨提皮帶機棧橋長度和難度，跨堤皮帶機棧橋采用了垂直防洪堤的布置型式。

3.2裝卸工藝的重點、難點分析及解決方案

3.2.1高效環(huán)保卸船機械的選擇

針對本項目散貨泊位等級小，煤炭年吞吐量大，環(huán)保要求高的特點，如何選擇高效環(huán)保的卸船機械，成為了本工程裝卸工藝設計的關鍵問題。

現(xiàn)國內(nèi)外用于煤炭的卸船機械主要有周期性作業(yè)機械和連續(xù)性作業(yè)機械兩大類型。周期性作業(yè)機械主要包括：門座起重機（配抓斗）、帶斗門座起重機、橋式抓斗卸船機等；連續(xù)性作業(yè)機械主要包括：鏈斗式卸船機、斗輪式卸船機、螺旋式卸船機、自卸船等。從電廠所處的地理位置，以及日益增高的環(huán)保要求和保持可持續(xù)發(fā)展的長遠要求的角度來看，連續(xù)性作業(yè)機械是大大優(yōu)于周期性作業(yè)機械；結合本工程的設備卸船能力、靠泊船型等實際要求，特別是小型船舶的適應性，螺旋式卸船機在本項目優(yōu)于鏈斗式卸船機和其他連續(xù)卸船機。

通過綜合分析比較，碼頭卸船機械推薦采用了螺旋式卸船機和橋式抓斗卸船機組合的方式，既滿足了高效環(huán)保要求，也充分考慮電廠原料供應的可靠性預留了應急方案。

3.2.2碼頭改造施工期間的電廠用煤保證方案

本工程為碼頭改建工程，后方老電廠在改建期間運營不能間斷的硬性要求，決定了碼頭在施工期仍要進行靠船卸煤作業(yè)。根據(jù)以往經(jīng)驗，此類工程施工和運營必然存在的一定程度相互干擾情況。為將相互影響減至最小，設計方不僅要做好施工方和運營方的施工和運營保證方案的協(xié)調(diào)工作；。

還需通過調(diào)整碼頭改造施工期間裝卸工藝流程以減少碼頭施工對運營的影響。

原碼頭裝卸工藝流程為：散貨船→橋式抓斗卸船機→1#皮帶機→1#轉(zhuǎn)運站→2#皮帶機→后方電廠輸煤系統(tǒng)。

在碼頭改造施工初期，通過采取對原橋式抓斗卸船機進行改造，并拆除原1#皮帶機，在碼頭上增設1條臨時皮帶機和對2#皮帶機進行延長的措施，使碼頭改造施工期間的裝卸工藝流程調(diào)整為：散貨船→橋式抓斗卸船機→碼頭臨時皮帶機→臨時漏斗→2#皮帶機→后方電廠輸煤系統(tǒng)。

從而保證了老電廠在碼頭改造施工期間用煤供應沒受影響。

響應國家新時期的發(fā)展思路，建設環(huán)境友好型港口

《中華人民共和國國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十二個五年規(guī)劃綱要》提出了“十二五”期間單位國內(nèi)生產(chǎn)總值能耗降低20%左右，主要污染物排放總量減少10%的約束性指標。這是建設資源節(jié)約型、環(huán)境友好型港口的的必然選擇。因此如何解決該項目在卸煤運輸過程中煤粉塵對環(huán)境污染的問題也成為了重點。

在設計中，卸船機械采用了物流全封閉運作的螺旋式卸船機，與卸船機相接的碼頭面順岸接料皮帶機采用了半封閉型式，引橋及后方的皮帶機運輸系統(tǒng)均采用了全封閉型式，并在物料運輸過程中的各轉(zhuǎn)換點增設噴霧濕式降塵和導料槽無動力干式除塵，大大減少了揚塵的可能性，降低了現(xiàn)場粉塵濃度，提高了工作場所和周邊的環(huán)境質(zhì)量。

4.應用效果

本項目已竣工驗收，進入運行階段。試運行期間，碼頭、皮帶機棧橋、轉(zhuǎn)運站等結構穩(wěn)定、沉降很小，裝卸設備和皮帶機輸送系統(tǒng)運行正常，生產(chǎn)情況良好。

4.1全船平均效率高

根據(jù)碼頭運行一年后的統(tǒng)計分析，采用的1400t/h螺旋式卸船機的平均卸船能力達到了1000t/h，平均效率系數(shù)約為0.71，大大節(jié)省了碼頭作業(yè)時間，降低了操作人員勞動強度，達到了設計要求。

這主要受益于十分靈巧的取料裝置，其取料裝置外形尺寸小，不受船舶噸級的影響，能夠伸到船艙內(nèi)每個部位，并能夠長時間保持恒定的額定卸船能力。其他類型的連續(xù)式卸船機的全船平均效率，一般只能達到0.55-0.65左右。而傳統(tǒng)的抓斗式卸船機的全船平均效率，一般在0.50-0.60左右。

4.2碼頭水工投資省

本工程碼頭寬度為12m，軌距7.5m，原設計最大輪壓為250KN。

在相同作業(yè)對象船的前提下，螺旋式卸船機和同等卸船生產(chǎn)能力的其他卸船機比較，外形尺寸小得多，在碼頭上占用面積和空間比較小，也不要求大跨度的軌距，螺旋式卸船機相應的腿壓、輪壓小，整機重量輕，它的重量僅為其他類型卸船機重量的60-70%左右。

本工程采用1400t/h螺旋式卸船機進行卸船作業(yè)，既可滿足生產(chǎn)任務，也無需對碼頭進行加固改造，大大節(jié)約了碼頭水工投資成本。

4.3環(huán)保效果好

因本工程碼頭位于中山市二級水源保護區(qū)，該區(qū)域?qū)Ψ蹓m污染有嚴格的要求。

螺旋式卸船機卸船時，是在煤炭表面下提取物料，整個卸船機的煤炭輸送機系統(tǒng)，是完全密閉的。卸煤過程中，不會發(fā)生物料泄漏，能較好防止粉塵外泄和噪音污染。根據(jù)一年來的運行來看，螺旋式卸船機卸船時，周圍未見煤粉揚塵；完成卸船后，碼頭地面干凈。

5.結語

中山火力發(fā)電有限公司煤炭碼頭裝卸設施改造工程已于2016年1月通過了交工驗收，從一年多的運行效果來看，碼頭裝卸工藝流暢、高效、環(huán)保，運作效果達到了預期目的。本工程是高效環(huán)保型的螺旋式卸船機第一次在內(nèi)河小型卸煤碼頭的成功應用，雖然螺旋式卸船機投資較大，但其在提高不可再生的岸線資源使用價值、增大碼頭年通過能力、拓寬船舶的適應性、提升環(huán)保等級等方面有著不可替代的優(yōu)勢，具有很好的示范作用和推廣應用前景。

參考文獻：

[1]中山火力發(fā)電有限公司擴建工程配套煤炭碼頭裝卸設施改造工程施工圖設計.廣州：中交四航局港灣工程設計院有限公司，2015.

[2]中山火力發(fā)電有限公司擴建工程煤炭碼頭裝卸設施改造工程卸船機選型專題.廣州：中交四航局港灣工程設計院有限公司，2014.

[3]螺旋式卸船機在內(nèi)河煤炭碼頭的應用.唐斌：華南交通工程技術；2017.