戴 進(jìn)

（中交第三航務(wù)工程勘察設(shè)計(jì)院有限公司，上海 200032）

引 言

長(zhǎng)江三角洲及長(zhǎng)江沿線地區(qū)是我國(guó)冶金企業(yè)布局的重點(diǎn)地區(qū)，該地區(qū)大量外貿(mào)進(jìn)口礦石需要從區(qū)外中轉(zhuǎn)。

寧波舟山港大鼠浪島擬建設(shè)碼頭等級(jí)高、靠泊船型大、接卸能力強(qiáng)的進(jìn)口鐵礦石中轉(zhuǎn)樞紐。如何因地制宜選擇可靠、靈活、高效的裝卸工藝系統(tǒng)，合理預(yù)留后期發(fā)展接口是該類大型礦石碼頭工程的難點(diǎn)和特點(diǎn)。本文主要著重就該項(xiàng)目裝卸工藝設(shè)計(jì)方案中如何根據(jù)特有的平面布置，實(shí)現(xiàn)進(jìn)場(chǎng)、出場(chǎng)、直裝和取樣等多種流程的集中轉(zhuǎn)換進(jìn)行研究。

1 工藝平面布置

1.1 平面布置

本工程碼頭處于典型外海開敞式海域，自然條件復(fù)雜，碼頭總體布置難度大，尤其是存在多個(gè)島礁特殊地形條件下形成的多個(gè)汊道，其水流條件十分復(fù)雜。本工程為國(guó)內(nèi)首次在外海多島礁、強(qiáng)潮流環(huán)境下建設(shè)靠泊 30萬(wàn) t級(jí)散貨船的超大型散貨碼頭。工程區(qū)所處的蛇移門水道為西北—東南走向，水道中間為潮流深槽，水深大于 20 m，最深處達(dá)42 m。工程水域潮流呈往復(fù)流性質(zhì)。漲潮流偏北向，落潮流偏南向。擬建碼頭區(qū)漲落潮流長(zhǎng)軸明顯，受地形影響，漲落潮流向夾角較大。尤其受大、小盤山之間汊道和大盤山與鼠浪島之間汊道落潮流的作用，在卸船泊位北側(cè)落潮流夾角在20°以上。針對(duì)港區(qū)水深大、潮流流速大、潮流夾角大的特點(diǎn)，通過(guò)一系列的水文試驗(yàn)和模型分析，漲潮流情況下，受頭崗挑流影響，頭崗附近流態(tài)較為復(fù)雜，卸船碼頭宜適當(dāng)避開該水域；同時(shí)考慮充分利用深水岸線資源，有利于后續(xù)蛇移門水道深水岸線開發(fā)利用，經(jīng)綜合分析，卸船碼頭考慮利用頭崗西側(cè)部分岸線，同時(shí)避開頭崗西南約280 m流態(tài)十分不利的岸段。由于卸船碼頭靠近頭崗，所在水域深水貼岸，岸坡陡峭，巖面起伏較大且埋深較淺。若碼頭前沿線貼岸布置，則前沿設(shè)計(jì)水深較淺，需要水下炸礁；若碼頭前沿線離岸較遠(yuǎn)，則前沿泥面又過(guò)深，樁基自由長(zhǎng)度過(guò)長(zhǎng)，樁徑需加大，二者都對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及造價(jià)產(chǎn)生不利影響。卸船碼頭前沿線布置在-24～-34 m等深線，裝船碼頭前沿線布置在-14～-19 m等深線附近，總體布置降低了碼頭結(jié)構(gòu)施工難度和工程造價(jià)。

圖1 鼠浪湖島礦石中轉(zhuǎn)碼頭平面布置示意

卸船碼頭布置于鼠浪湖島北段岸線、頭崗西側(cè)，長(zhǎng)835 m，寬37 m，共布置2個(gè)30萬(wàn)t級(jí)泊位。碼頭前沿線方位角取 N167.0000°～N347.0000°。裝船碼頭布置于南段岸線、頭崗基巖岬角南側(cè)，長(zhǎng)870 m，寬30 m，共布置1個(gè)10萬(wàn)t級(jí)、2個(gè)5萬(wàn)t級(jí)泊位。碼頭前沿線方位角取N138.0000°～ N318.0000°。卸船碼頭、裝船碼頭相距約284 m，分別通過(guò)引橋連接引堤，再經(jīng)引堤與礦石堆場(chǎng)、生產(chǎn)輔助設(shè)施區(qū)及生活輔助設(shè)施區(qū)相連接。1#引橋長(zhǎng)400 m，寬23 m。2#引橋長(zhǎng)341.86 m，寬23 m。引堤前方連接引橋，后方銜接礦石堆場(chǎng)，總長(zhǎng)541.509 m，堤頂寬度為47.8 m。陸域面積119.8938萬(wàn)m2，其中堆場(chǎng)區(qū)域?yàn)? 415 m×675 m。

1.2 工藝方案

卸船作業(yè)采用 4臺(tái)橋式抓斗卸船機(jī)，軌距30 m，外伸距55 m，額定能力3 000 t/h。裝船作業(yè)采用3臺(tái)移動(dòng)式裝船機(jī)，軌距均為20 m，額定能力為6 000 t/h，懸臂回轉(zhuǎn)半徑分別為52 m、48 m和42 m。堆場(chǎng)作業(yè)采用5臺(tái)雙尾車斗輪堆取料機(jī)，堆料額定能力為6 000 t/h，取料額定能力為6 000 t/h。軌距為11 m，懸臂回轉(zhuǎn)半徑為52 m。礦石堆場(chǎng)容量為 600萬(wàn)t。礦石的輸送采用帶式輸送機(jī)。卸船碼頭及進(jìn)場(chǎng)系統(tǒng)設(shè)2路帶式輸送機(jī)，預(yù)留1路帶式輸送機(jī)；卸船進(jìn)場(chǎng)帶式輸送機(jī)的主要參數(shù)為：帶寬1 800 mm，帶速3.15 m/s，槽角35°，額定生產(chǎn)能力6 000 t/h；堆場(chǎng)設(shè)5路帶式輸送機(jī)，帶式輸送機(jī)采用正反轉(zhuǎn)雙向運(yùn)行。出場(chǎng)系統(tǒng)及裝船碼頭設(shè)3路帶式輸送機(jī)，預(yù)留1路帶式輸送機(jī)；帶式輸送機(jī)的主要參數(shù)為：帶寬1 800 mm，帶速3.15 m/s，槽角35°，額定生產(chǎn)能力6 000 t/h。

1.3 工藝流程

1）卸船

從船舶到堆場(chǎng)輸送工藝流程見(jiàn)圖2。

圖2 卸船到堆場(chǎng)流程

2）裝船

從堆場(chǎng)到船舶輸送工藝流程見(jiàn)圖3。

圖3 堆場(chǎng)到裝船流程

3）船-船直取

從船至船直取工藝流程見(jiàn)圖4。

圖4 船-船直取流程

2 設(shè)計(jì)關(guān)鍵點(diǎn)

本工程受自然條件的限制，卸船碼頭引橋、裝船碼頭引橋和連接后方陸域的引堤呈“Y”布置，2#轉(zhuǎn)運(yùn)站就位于引堤的堤頭位置，在“Y”交點(diǎn)上。根據(jù)平面布置的要求，本工程所有進(jìn)出卸船碼頭、裝船碼頭和陸域的道路和管線也都在這個(gè)“Y”的交點(diǎn)交匯。卸船進(jìn)場(chǎng)、出場(chǎng)裝船、直裝以及商檢取樣功能都需要在 2#轉(zhuǎn)運(yùn)站內(nèi)完成。如何在有限的位置內(nèi)，避開所有的管線，不影響進(jìn)出碼頭通行車輛的道路，滿足卸船進(jìn)場(chǎng)、出場(chǎng)裝船、直裝以及商檢取樣功能的實(shí)現(xiàn)，是本工程工藝設(shè)計(jì)的最難點(diǎn)。故2#轉(zhuǎn)運(yùn)站內(nèi)的工藝設(shè)計(jì)及工藝設(shè)備的布置成為本工程工藝流程是否順暢的關(guān)鍵點(diǎn)。

2.1 2#轉(zhuǎn)運(yùn)站的工藝布置

2#轉(zhuǎn)運(yùn)站就位于引堤的堤頭位置，四周布置有道路、擋墻和管線的管溝。2#轉(zhuǎn)運(yùn)站內(nèi)共有十幾條帶式輸送機(jī)在此交匯，實(shí)現(xiàn)進(jìn)場(chǎng)、出場(chǎng)、直裝、商檢和遠(yuǎn)期預(yù)留等功能。按照一次規(guī)劃，分步實(shí)施的原則，在工程實(shí)施時(shí)預(yù)留遠(yuǎn)期發(fā)展接口，與預(yù)留堆場(chǎng)系統(tǒng)的接入點(diǎn)也設(shè)在2#轉(zhuǎn)運(yùn)站內(nèi)。

2#轉(zhuǎn)運(yùn)站長(zhǎng) 39 m，寬 27 m，建筑面積約3 360 m2，高超過(guò)24 m，采用鋼混結(jié)構(gòu)，共4層，其中高程 20.2 m處為鋼結(jié)構(gòu)平臺(tái)。進(jìn)場(chǎng)皮帶機(jī)BC2A/B/C的頭部布置在高程20.2 m處，該處布置用于商檢的頭部取樣機(jī)；在高程16.2 m處布置取樣皮帶機(jī)S1A/B/C和S2A/B/C；在高程10.2 m處布置BC3A/B/C三條移動(dòng)皮帶機(jī)和取樣返礦皮帶機(jī)和S3A/B/C，BC3A/B/C三條移動(dòng)皮帶機(jī)采用正反轉(zhuǎn)；高程 4.1 m處布置進(jìn)場(chǎng)的 BC4A/B/C和出場(chǎng)的BC11A/B/C/D。由于卸船進(jìn)場(chǎng)的卸船引橋皮帶機(jī)BC2A/B/C、引堤皮帶機(jī)BC4A/B/C和出場(chǎng)裝船引橋皮帶機(jī) BC11A/B/C/D存在較大的夾角，進(jìn)場(chǎng)和直裝流程都通過(guò)移動(dòng)皮帶機(jī) BC3A/B/C來(lái)實(shí)現(xiàn)，BC3A/B/C可移動(dòng)多個(gè)位置，正轉(zhuǎn)與BC4A/B/C連接，實(shí)現(xiàn)進(jìn)場(chǎng)流程和進(jìn)入預(yù)留堆場(chǎng)系統(tǒng)，反轉(zhuǎn)與BC11A/B/C/D連接，實(shí)現(xiàn)直裝流程。2#轉(zhuǎn)運(yùn)站布置見(jiàn)圖5。

圖5 2#轉(zhuǎn)運(yùn)站工藝布置斷面示意

2.2 2#轉(zhuǎn)運(yùn)站的工藝設(shè)計(jì)特點(diǎn)及效果

2#轉(zhuǎn)運(yùn)站在工藝系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，充分考慮了各工藝設(shè)備的安裝和維修條件，在轉(zhuǎn)運(yùn)站每個(gè)樓面設(shè)置吊裝口，除在頂部設(shè)置起重量16 t的橋式起重機(jī)外，在每個(gè)樓層的頂部都設(shè)置了維修用的起重機(jī)軌道，設(shè)置單軌小車和電動(dòng)葫蘆，對(duì)所有工藝設(shè)備全覆蓋，滿足日常維修的要求，為今后的日常管理創(chuàng)造了良好的條件。

2#轉(zhuǎn)運(yùn)站設(shè)置在卸船、裝船引橋和引堤的“Y”型的交點(diǎn)上，使直裝流程和商檢取樣的路徑最短，最大限度地減少轉(zhuǎn)接環(huán)節(jié)，節(jié)能降耗；內(nèi)部工藝設(shè)備布置緊湊，高程設(shè)計(jì)在滿足流程轉(zhuǎn)接需要的情況下，盡量降低高度，減少落料高度，起到節(jié)能降耗作用。當(dāng)落料高度無(wú)法降低時(shí)，對(duì)落料溜管采取特殊設(shè)計(jì)，降低物料對(duì)皮帶面的沖擊，通過(guò)合理布置移動(dòng)皮帶機(jī) BC3A/B/C，既完成了進(jìn)場(chǎng)，直取和對(duì)二期預(yù)留堆場(chǎng)的連接，又實(shí)現(xiàn)了流程“一對(duì)三”或“一對(duì)四”的自由轉(zhuǎn)換，使工藝流程切換方便，最大限度滿足各種工況的需求，極大地提高了工藝流程的靈活性和可靠性。

3 結(jié) 語(yǔ)

鼠浪湖島礦石中轉(zhuǎn)碼頭可?？?0萬(wàn)t級(jí)的大型礦石船，具有平面布置合理，工藝流程復(fù)雜多樣，裝卸設(shè)備選型先進(jìn)等特點(diǎn)。該工程于2016年2月試投產(chǎn)，2018年1月通過(guò)國(guó)家竣工驗(yàn)收，已達(dá)到設(shè)計(jì)要求。在整個(gè)運(yùn)行過(guò)程中，工藝設(shè)備運(yùn)行良好，設(shè)備故障率低，工藝流程順暢。其中，2#轉(zhuǎn)運(yùn)站作為整個(gè)工藝系統(tǒng)的“咽喉”，布局合理、各設(shè)備間轉(zhuǎn)接順暢，為投產(chǎn)達(dá)標(biāo)起到重要保障作用。2#轉(zhuǎn)運(yùn)站的工藝布置有特色，具有典型性，在各類散貨碼頭工藝設(shè)計(jì)中，通過(guò)對(duì)工藝設(shè)備的合理布置，如何將各種分散的功能集中在一處解決，實(shí)現(xiàn)多流程的便捷切換，既便于管理，又減少相應(yīng)的土建設(shè)施，降低工程造價(jià)，具有示范性，對(duì)今后建設(shè)此類礦石中轉(zhuǎn)碼頭工程是很好的參考和借鑒。