劉春煒，徐 彬

（中交第一航務(wù)工程勘察設(shè)計院有限公司，天津 300220）

引言

我國煤炭資源豐富，能源結(jié)構(gòu)以煤炭為主，“北煤南運(yùn)”的格局以及煤炭裝卸碼頭將長期在國民經(jīng)濟(jì)體系中占據(jù)舉足輕重的地位。隨著城市的發(fā)展、生態(tài)環(huán)境保護(hù)的提升，煤港的智慧、綠色化發(fā)展是煤炭碼頭的搬遷改造的必經(jīng)之路，本文以日照港石臼港區(qū)東煤南移工程為例，分析探討智慧化、綠色化港口的設(shè)計實(shí)踐。

1 工程概況

日照港是我國以大宗散貨運(yùn)輸為主的現(xiàn)代化綜合性主樞紐港，是“西煤東運(yùn)”、“北煤南調(diào)”的重要出?？谥?。作為日照港的重要組成部分，石臼港區(qū)以礦石、煤炭等大宗干散貨為主，現(xiàn)有煤炭、礦石等散貨堆場主要集中布置在東作業(yè)區(qū)、北作業(yè)區(qū)和西作業(yè)區(qū)。日照港現(xiàn)有煤炭碼頭是我國最早的外海開敞式十萬t 級煤碼頭，隨著城市的發(fā)展，日照市著名的萬平口旅游風(fēng)景區(qū)和城市居民區(qū)緊鄰其煤炭堆場，對城市環(huán)境和居民生活質(zhì)量造成較大影響。

根據(jù)日照市城市總體規(guī)劃的布局要求，日照港對石臼港區(qū)進(jìn)行功能調(diào)整，本著“南散北集”布局的原則，石臼港區(qū)南作業(yè)區(qū)定位為主要承擔(dān)煤炭、金屬礦石等對環(huán)境污染較大貨種的裝卸作業(yè)。因此，從改善城市環(huán)境、提高居住質(zhì)量的角度考慮，將現(xiàn)有東作業(yè)區(qū)的煤炭碼頭系統(tǒng)搬遷轉(zhuǎn)移至新建的南作業(yè)區(qū)，即所謂“東煤南移”工程。

日照港石臼港區(qū)“東煤南移”工程即將石臼港區(qū)現(xiàn)有東作業(yè)區(qū)的煤炭系統(tǒng)搬遷轉(zhuǎn)移至南作業(yè)區(qū)。在南作業(yè)區(qū)改建3 個專業(yè)化煤炭裝船泊位，并建設(shè)相應(yīng)的翻車機(jī)房、專業(yè)化堆場和輔助配套設(shè)施，完成設(shè)計年運(yùn)量煤炭2 500 萬t，如圖1。

圖1 日照港石臼港區(qū)現(xiàn)狀圖

2 項(xiàng)目設(shè)計特點(diǎn)

日照港石臼港區(qū)東煤南移工程雖然是搬遷項(xiàng)目，但我們在設(shè)計上不只是考慮生產(chǎn)能力的搬遷，更是貫徹“智慧港口、綠色港口”理念，通過精心設(shè)計，優(yōu)化最短輸送流程，充分利用提升現(xiàn)有設(shè)備，實(shí)現(xiàn)節(jié)省投資、項(xiàng)目運(yùn)營成本低的目標(biāo)，并通過自動化升級賦予其全新的“智慧港口”生命力。

3 總平面布置

日照港石臼港區(qū)東煤南移工程擬將現(xiàn)有石臼港區(qū)東作業(yè)區(qū)的專業(yè)化煤炭裝船系統(tǒng)搬遷轉(zhuǎn)移至南作業(yè)區(qū)，南作業(yè)區(qū)目前已按照規(guī)劃形成狹長的南三突堤。由于當(dāng)?shù)刈匀粠r面較高，呈北高南低的趨勢，因此泊位建設(shè)從突堤中部起步，集中在狹長突堤南部，因此解決泊位與用地的平衡是平面布局的重點(diǎn)。平面布局規(guī)劃上針對散貨港區(qū)的特點(diǎn)，以鐵路集疏運(yùn)為中心，以碼頭泊位為支撐點(diǎn)，通過系統(tǒng)化流程為主線，合理布局專業(yè)化堆場模塊，力爭營運(yùn)成本最低。

“東煤南移”工程煤炭集港主要來自鐵路，煤炭鐵路車場位于南三突堤東側(cè)，采用折返式布置，由于萬t 列到達(dá)場的需要，翻車機(jī)房布置在三突堤中部。南三突堤西側(cè)已建8 個泊位。根據(jù)碼頭泊位規(guī)模要求，和下水煤炭的船型尺度，本工程碼頭改造三突堤中部的5#～7#泊位為3 個專業(yè)化煤炭裝船泊位，分別為2 個5 萬t 級泊和1個10 萬t 級泊位，碼頭長度為802 m，預(yù)留10萬t 級的8#泊位，可滿足北煤南運(yùn)的下水煤炭船型需求。

圖2 為日照港石臼港區(qū)南作業(yè)區(qū)規(guī)劃圖，圖3 為日照港石臼港區(qū)東煤南移工程總平面布置圖。

圖2 日照港石臼港區(qū)南作業(yè)區(qū)近期規(guī)劃圖

圖3 日照港石臼港區(qū)東煤南移工程總平面布置圖

堆場布局以突堤北部起步和中部建設(shè)兩個方案比較，考慮到翻車機(jī)房和煤炭下水泊位均位于三突堤中部，煤炭從鐵路翻車機(jī)房→堆場→碼頭輸送流程最短，故推薦在南三突堤中部建設(shè)專業(yè)化煤炭堆場方案。堆場采用“南進(jìn)南出”“堆取分開”的系統(tǒng)模式，共布置11 條料堆，設(shè)5 條堆料作業(yè)線、5 條取料作業(yè)線和1 條堆取料作業(yè)線，堆場占地寬725 m，長1 268 m，堆存容量為361 萬t。同時建設(shè)輔建區(qū)、翻車機(jī)房小區(qū)等輔助配套設(shè)施，設(shè)計年運(yùn)量2 500 萬t 煤炭。

東煤南移工程總平面布置上充分考慮南三突堤的鐵路、碼頭泊位布局，與擬建、已建工程設(shè)施協(xié)調(diào)，優(yōu)化輸送流程短，轉(zhuǎn)接少，設(shè)施集中，項(xiàng)目運(yùn)營成本低。

4 裝卸工藝設(shè)計

本工程采用專業(yè)化煤炭碼頭的作業(yè)模式，碼頭裝船作業(yè)采用裝船機(jī)，堆場堆料取料作業(yè)采用堆料機(jī)、取料機(jī)或堆取料機(jī)，火車卸車作業(yè)采用翻車機(jī)。

本工程港口鐵路卸車采用翻車機(jī)卸車系統(tǒng)，利用東港區(qū)搬遷的兩臺C 型雙車翻車機(jī)，經(jīng)改造提升使其適應(yīng)車型從原有C61、C62A、C64，增加C70、C80E、C96，覆蓋全系列各種火車車型。本工程碼頭裝船作業(yè)采用 2 臺移動伸縮式裝船機(jī)，其中1 臺利用舊有裝船機(jī)進(jìn)行升級改造。本工程堆場盡量利用原有堆場設(shè)備，為了減少翻卸和裝船的輸送距離，本工程煤炭翻卸進(jìn)場線和裝船線均布置在堆場南側(cè)。

本工程帶式輸送機(jī)分為翻堆線和取裝線兩部分，帶式輸送機(jī)系統(tǒng)盡量利用原煤炭系統(tǒng)現(xiàn)有的托輥、滾筒及電機(jī)。本工程翻卸線帶式輸送機(jī)向堆場堆料帶式輸送機(jī)轉(zhuǎn)接方式進(jìn)行了方案的優(yōu)化比較，常規(guī)多采用“轉(zhuǎn)接機(jī)房+翻板+分叉漏斗”的模式，本次設(shè)計優(yōu)化采用移動卸料小車進(jìn)行轉(zhuǎn)接，在每條帶式輸送機(jī)各布置1 臺卸料小車。翻卸作業(yè)時，卸料小車行駛至要進(jìn)行堆料作業(yè)的堆場帶式輸送機(jī)受料接口處，啟動卸料小車夾軌器和插桿錨固裝置，就緒后啟動卸堆線系統(tǒng)進(jìn)行煤炭翻卸作業(yè)。卸料小車轉(zhuǎn)接方式，可以減少帶式輸送機(jī)臺數(shù)及轉(zhuǎn)接機(jī)房，系統(tǒng)更節(jié)能，減少運(yùn)營成本。

本工程作為搬遷項(xiàng)目，充分利用現(xiàn)有設(shè)備，減少工程投資。改造東港搬遷的兩臺C 型雙車翻車機(jī)，碼頭利用改造1 臺卸船機(jī)，堆場大機(jī)設(shè)備方面，將原有東港區(qū)的1 臺堆取料機(jī)、5 臺堆料機(jī)、9 臺取料機(jī)全部搬遷至新堆場，進(jìn)行改造和自動化升級，所有工藝設(shè)備均采用智能化設(shè)計，實(shí)現(xiàn)無人化作業(yè)。本項(xiàng)目充分利用舊設(shè)備，節(jié)省設(shè)備投資4 個多億。

5 綠色環(huán)保工程設(shè)計

本工程排水采用雨、污分流制。所有的雨水均收集處理利用，實(shí)現(xiàn)零排海。堆場內(nèi)采用新型的偏溝排水分級沉淀排水系統(tǒng)，沿軌道梁設(shè)置排水偏溝，末端設(shè)置調(diào)節(jié)沉淀池，通過堆場四周的排水溝收集處理。該系統(tǒng)有效防止堆場排水溝的堵塞問題，另外排水偏溝兼做堆場的消防通道，節(jié)約占地面積。堆場內(nèi)含煤污水、雨水均收集排入已有生產(chǎn)污水處理廠進(jìn)行處理，污水經(jīng)處理合格后，匯入本工程的中水系統(tǒng)，回用于灑水除塵或道路噴灑、綠化等。

本工程堆場四周設(shè)防風(fēng)網(wǎng)，防風(fēng)網(wǎng)外設(shè)綠化帶種植高大樹木以抑風(fēng)降塵。根據(jù)本工程煤炭的特點(diǎn)，本工程在翻車機(jī)底部振動給料機(jī)處設(shè)置分層灑水系統(tǒng)，當(dāng)煤炭含水率低于6 %時，對煤炭進(jìn)行補(bǔ)水作業(yè)。通過增加煤炭含水量，對轉(zhuǎn)接點(diǎn)、堆料點(diǎn)、堆場堆存物料、取料和裝船等運(yùn)轉(zhuǎn)全流程粉塵抑制效果明顯。帶式輸送機(jī)上設(shè)頭部清掃器、回程皮帶清掃器和帶清洗裝置。堆場每臺堆取料機(jī)懸臂上安裝噴霧灑水系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對料堆表層的全覆蓋和均勻?yàn)⑺?。設(shè)置煤炭含水率在線監(jiān)測，通過控制系統(tǒng)可實(shí)時地自動對灑水量進(jìn)行調(diào)節(jié)。

6 智慧化工程設(shè)計

東煤南移工程在設(shè)計中我們要求不僅僅是舊設(shè)備和能力的搬遷，更是通過智能化、自動化的升級賦予其全新的智慧港口生命力。

本工程采用射頻識別技術(shù)、紅外感應(yīng)器、激光掃描器等信息傳感設(shè)備與通信網(wǎng)絡(luò)相連接，進(jìn)行信息交換和通訊，實(shí)現(xiàn)智能化識別、定位、追蹤、監(jiān)控和管理的控制，通過大數(shù)據(jù)、人工智能、電子信息化平臺等多種技術(shù)，建立自動疏港系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、堆場、翻車機(jī)、卸料小車及碼頭自動化遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)、光纖測溫系統(tǒng)、堆場智能化灑水系統(tǒng)、智能照明監(jiān)控系統(tǒng)、港口生產(chǎn)管理系統(tǒng)等多種智能應(yīng)用系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)碼頭裝卸、堆場大機(jī)設(shè)備、卸料小車、翻車機(jī)全部自動化作業(yè)，提高生產(chǎn)效率，減少作業(yè)人員操作強(qiáng)度。

石臼港區(qū)東煤南移工程通過技術(shù)延伸，將物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、AI 人工智能等新型基礎(chǔ)設(shè)施（“新基建”）與生產(chǎn)業(yè)務(wù)融合，優(yōu)化生產(chǎn)作業(yè)流程，提高港口的作業(yè)運(yùn)營能力、物流協(xié)同能力，優(yōu)化資源配置，實(shí)現(xiàn)碼頭運(yùn)營數(shù)字化、集團(tuán)管控一體化、決策支持可視化，打造成一個全新的智慧港口項(xiàng)目。

7 結(jié)語

日照港石臼港區(qū)東煤南移工程是一個煤炭碼頭搬遷項(xiàng)目，我們沒有簡單的作為一個生產(chǎn)能力的搬遷，按照傳統(tǒng)的新建碼頭進(jìn)行設(shè)計，更考慮到投資成本的控制，如何充分利用原有設(shè)備。設(shè)計團(tuán)隊(duì)通過深入的調(diào)研，與碼頭公司座談溝通，與檢測單位、設(shè)備廠商和系統(tǒng)集成商合作，對現(xiàn)有煤炭碼頭的設(shè)備設(shè)施進(jìn)行評估，梳理可利用設(shè)備設(shè)施清單，提出改造、提升舊有設(shè)備方案，節(jié)省設(shè)備投資4 億多。

設(shè)計團(tuán)隊(duì)在設(shè)計上深入貫徹“智慧港口、綠色港口”理念，通過精心設(shè)計，合理進(jìn)行作業(yè)區(qū)的總體布局，優(yōu)化最短輸送流程。充分利用提升舊有設(shè)備，實(shí)現(xiàn)投資省、項(xiàng)目運(yùn)營成本低的目標(biāo)，通過工藝系統(tǒng)自動化升級，實(shí)現(xiàn)翻車機(jī)自動化，堆場大機(jī)自動化、裝船機(jī)遠(yuǎn)控化。以裝卸設(shè)備自動化、碼頭生產(chǎn)智能化、系統(tǒng)管控一體化、綠色環(huán)保智慧化為核心，賦予項(xiàng)目全新的“智慧港口”生命力。