張紅彪，李炳辰

（中交第一航務工程勘察設計院有限公司，天津 300220）

引言

近年來，全球水泥產業(yè)持續(xù)增長。從供需平衡的角度來看，全球水泥行業(yè)供小于求，因此市場仍存在增長空間[1]。

受到基礎設施建設的拉動，近年來中國以及東南亞地區(qū)對水泥的需求持續(xù)高速增長，其中大部分項目配套建設碼頭用于接卸水泥熟料。而隨著各國越來越重視綠色發(fā)展理念，除卸船機的建設投資、作業(yè)效率、運營成本等因素外，水泥熟料卸船的環(huán)保效果也逐漸被重視。

水泥熟料卸船設備主要有橋式抓斗卸船機、門機、螺旋卸船機、鏈斗卸船機等類型。對比不同類型卸船機用于水泥熟料作業(yè)的優(yōu)缺點，并分析其在不同應用場景下的適應性，為同類型碼頭的工藝方案選擇提供設計參考。

1 研究背景

水泥生產主要由破碎及預均化、生料制備均化、預熱分解、水泥熟料的燒成、水泥粉磨包裝等過程構成[2]。

由于水泥易變質的特點，不宜長距離運輸，因此大量水泥企業(yè)在礦山附近建設水泥熟料生產線，將水泥熟料長距離運輸至銷售地附近的水泥粉磨站，進而生產成品水泥。考慮到水運具有成本低、運量大、污染小的特點，水泥粉磨站一般建設配套碼頭進行水泥熟料卸船[3]。

2 水泥熟料卸船碼頭平面布置方案

水泥熟料卸船碼頭主要有水泥廠配套專用碼頭和公共碼頭兩種類型。由于兩種類型的碼頭的作業(yè)貨種類型不同，平面布置方案也不盡相同。

1）水泥熟料卸船專用碼頭

各水泥企業(yè)在國內沿江一帶布設了多個水泥熟料生產基地，配合國外進口水泥熟料，通過水運配送至各水泥廠專用碼頭。

專用碼頭平面布置一般采用離岸引橋式方案，通過長引橋與陸域銜接。專用碼頭一般采用皮帶機輸送水泥熟料，不需要在碼頭后方布置大面積堆場，有利于減少投資。

專用碼頭一般采用橋式抓斗卸船機作業(yè)，少數(shù)采用門座式起重機（下稱“門機”）作業(yè)；其水平輸送均采用皮帶機方案。

2）水泥熟料卸船公共碼頭

由于公共碼頭往往距離水泥粉磨站較遠，且作業(yè)貨種較為繁雜，難以采用皮帶機輸送水泥熟料。公共碼頭平面布置一般采用連片式方案，碼頭后方布置大面積堆場，用于接卸貨物的儲存和中轉。連片式碼頭作業(yè)靈活度更高，能適應散貨、雜貨等不同貨種，且即可用于卸船作業(yè)，也可用于裝船作業(yè)。

圖2 連片式碼頭平面布置方案

3 水泥熟料卸船工藝方案

針對水泥熟料卸船，常見的卸船工藝方式有4大類，分別為：橋式抓斗卸船機+皮帶機、連續(xù)式卸船機+皮帶機、門機+除塵漏斗+皮帶機、門機+除塵漏斗+自卸車。

3.1 橋式抓斗卸船機+皮帶機

橋式抓斗卸船機在散貨卸船領域運用廣泛，技術可靠成熟，在各類卸船機中占大多數(shù)。抓斗沿臂架在船艙與皮帶機上方落料漏斗之間往復運動，落料漏斗集成在橋抓內部[4]。熟料卸船過程主要的起塵位置主要有以下4 個環(huán)節(jié)：

1）船艙抓取提升至漏斗上方環(huán)節(jié)；

2）抓斗打開落料至漏斗環(huán)節(jié)；

3）漏斗卸料至皮帶機環(huán)節(jié)；

4）皮帶機水平輸送環(huán)節(jié)。

針對1）環(huán)節(jié)，橋抓采用了封閉性抓斗，防止散料與落料而造成污染；針對2）環(huán)節(jié)，漏斗配備干式除塵設備[5]，通過在漏斗內生成負壓，避免物料起塵外漏；針對3）環(huán)節(jié)，漏斗卸料至皮帶機的卸料口處同步形成負壓，與漏斗中的粉塵一同吸入除塵器，粉塵經收集后返回至皮帶機；針對4）環(huán)節(jié)，橋抓行走及落料沿線的皮帶機兩側采用擋風板，擋風板高度2.5 m，減少風吹起塵。

總體上，過快的作業(yè)速度，將導致除塵系統(tǒng)的工作負荷過大，除塵性能將有所降低。在實際作業(yè)中，在滿足效率要求前提下，盡量減慢抓料出倉環(huán)節(jié)減低作業(yè)速度，可在一定程度上降低起塵量。根據(jù)實際作業(yè)經驗，標稱1 250 t/h 的橋抓，在滿足除塵要求的情況下，實際能力可達到900～1 000 t/h。

圖3 橋式抓斗卸船機+皮帶機

3.2 連續(xù)式卸船機+皮帶機

連續(xù)式卸船機主要包括螺旋式卸船機和鏈斗式卸船機，其端部采用螺旋或鏈斗將物料提升至后方皮帶機，全程均封閉，除取料頭部在船艙內作業(yè)時少量起塵，其他部位均不會起塵，環(huán)保效果好[6]。

圖4 連續(xù)式螺旋卸船機

但連續(xù)式卸船機價格較為昂貴，建設成本較高。且由于水泥熟料表面粗糙，硬度高，螺旋或鏈斗的磨損速度較快，運營維護成本較高。目前國內水泥熟料卸船碼頭暫無采用連續(xù)是卸船機的案例。

3.3 門機+除塵漏斗+皮帶機

國內較老的水泥熟料卸船專用碼頭多采用門機卸船，自卸車運輸。隨著國家對環(huán)保的要求越來越高，該類碼頭逐漸安裝了除塵漏斗以及皮帶機，盡量減少卸船及水平運輸過程中的粉塵污染。

門機配備專用抓斗，在船艙與除塵漏斗之間沿弧形路徑往復運動。除塵漏斗配備有干式除塵設備。由于漏斗為固定式，其下方皮帶機可采用全程密閉，漏斗下方卸料口與皮帶機密封在一起。

圖5 門機+除塵漏斗+皮帶機

熟料卸船過程主要的起塵位置主要有以下2 個環(huán)節(jié)：

1）船艙抓取提升至漏斗上方環(huán)節(jié)；

2）抓斗打開落料至漏斗環(huán)節(jié)。

針對1）環(huán)節(jié)，門機采用了封閉性抓斗，防止散料與落料而造成污染。但由于門機抓斗行走路徑為弧形路徑，且行走距離較長，難以避免會出現(xiàn)散料和落料情況；針對2）環(huán)節(jié)，除塵漏斗配備干式除塵設備，在漏斗內生成負壓，避免物料起塵外漏。

門機投資及運營維護成本較低，但作業(yè)效率低、除塵效果稍差、門機駕駛員視線效果差，近年來采用門機進行水泥熟料卸船的碼頭越來越少。

3.4 門機+除塵漏斗+自卸車

公共碼頭作業(yè)貨種較多，無法針對水泥熟料建設專用的皮帶機設施，一般采用自卸車進行水平運輸。為適應多種貨種，該類型碼頭常采用門機作業(yè)，門機配備專用抓斗，在船艙與除塵漏斗之間沿弧形路徑往復運動。除塵漏斗配備有干式除塵設備，下方卸料點采用圍罩半封閉，伸入自卸車車艙[7]。為避免在堆場內發(fā)生二次污染，自卸車直接將水泥熟料運輸至后方水泥廠，不在公共碼頭堆場堆存。

熟料卸船過程主要的起塵位置主要有以下4 個環(huán)節(jié)：

1）船艙抓取提升至漏斗上方環(huán)節(jié)；

2）抓斗打開落料至漏斗環(huán)節(jié)；

3）除塵漏斗卸料至自卸車環(huán)節(jié)；

4）自卸車水平輸送環(huán)節(jié)。

針對1）、2）環(huán)節(jié)，與門機+除塵漏斗+皮帶機方案采用相同的處理方式；針對3）環(huán)節(jié)，除塵漏斗下方卸料點處增加負壓吸塵，盡量避免粉塵外逸；針對4）環(huán)節(jié)，自卸車在裝滿水泥熟料后，上方覆蓋帆布，并做好封閉，避免行車過程中粉塵外逸。

圖6 門機+除塵漏斗+自卸車

4 方案比選

不同的水泥熟料裝卸工藝方案具有不同的優(yōu)缺點，適應不同的應用場景。通過研究分析，各方案優(yōu)缺點及適應的應用場景如下表。

表1 各工藝方案優(yōu)缺點及適應場景

5 結語

水泥熟料卸船工藝方案的選擇，可根據(jù)實際使用需求和應用場景確定。

橋式抓斗卸船機的除塵性能已經達到較高水平。且橋抓設備的作業(yè)效率高、維護成本低，建設成本也在可接受范圍內，得到了廣泛應用。

連續(xù)式卸船機具有最好的環(huán)保效果，但受限于高昂的建設運營成本，在水泥熟料卸船方面暫無大規(guī)模應用。隨著環(huán)保要求的進一步提高，連續(xù)式卸船機未來可能會在水泥熟料卸船領域有所應用。

門機+除塵漏斗+皮帶機方案常見于老碼頭改造中，在保留原碼頭門機作業(yè)方式的基礎上，增加除塵漏斗和封閉式皮帶機，提高環(huán)保性能。同時該方案具有建設成本低、維護成本低的的優(yōu)點。由于門機作業(yè)效率較低、環(huán)保性能一般，近年來新建碼頭基本不再采用該作業(yè)方案。

門機+除塵漏斗+自卸車方案的建設成本和維護成本更低，但其環(huán)保性能差、作業(yè)效率低，在水泥熟料卸船專用碼頭中，基本沒有應用。由于公共碼頭作業(yè)貨種多，難以采用皮帶機輸送，因此公共碼頭均采用該方案進行水泥熟料及其他起塵貨種卸船。由于該方案除塵效果與作業(yè)效率有較大矛盾，為滿足良好的除塵效果，作業(yè)效率難以達到較高水平，碼頭的利用效率低，因此各公共碼頭也在考慮更好性能的除塵漏斗或探索其他作業(yè)方案的可行性。