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连续式卸船机在大型煤炭码头的应用

连续式卸船机在大型煤炭码头的应用王中华中交水运规划设计院深圳有限公司㊀㊀摘㊀要:针对我国大型煤炭码头卸船作业环节环保水平相对较低的现状ꎬ通过对大型煤炭码头相关卸船设备的调查研究并结合工程建设实际ꎬ对连续式卸船机的应用进行归纳㊁总结ꎬ为大型煤炭码头卸船工艺设计提供借鉴ꎮ㊀㊀关键词:大型煤炭码头ꎻ卸船工艺ꎻ连续式卸船机ResearchontheApplicationofContinuousShipUnloaderinLarge ̄scaleCoalTerminalWangZhonghuaCCCCWaterTransportationConsultants(Shenzhen)Co.ꎬLtd.㊀㊀Abstract:Theenvironmentalprotectionlevelofthelarge ̄scalecoalterminalunloadingoperationisrelativelylowinChina.Throughtheinvestigationandresearchontherelatedunloadingequipmentoflarge ̄scalecoalterminalsandtheactu ̄alconstructionoftheprojectꎬtheapplicationofcontinuousshipunloaderissummarizedꎬwhichprovidereferenceforthedesignofunloadingtechnologyforlarge ̄scalecoalterminals.㊀㊀Keywords:large ̄scalecoalterminalꎻunloadingtechnologyꎻcontinuousshipunloader1㊀引言近年来ꎬ国务院及交通运输部先后出台了多项指导性环保标准和规范ꎬ对港口水运行业节能减排及环境保护工作提出了明确要求ꎮ大型煤炭卸船码头卸船量大㊁操作环节多(卸船㊁水平运输㊁堆取料㊁混配煤㊁装卸车等)ꎬ环保工作任务较重ꎮ经过多年的实际操作与经验积累ꎬ港口煤炭行业已探索出一套行之有效的环保方案:①水平运输环节ꎬ采用全密闭输煤廊道ꎬ并在转运站等转接环节采用干雾㊁静电等除尘设施ꎻ②堆场作业环节(包含堆取料㊁混配煤及装卸车等子环节)ꎬ采用防风抑尘网㊁干煤棚或封闭筒仓等对堆场作业及装卸车环节加以封闭ꎬ抑制粉尘的产生或扩散ꎮ目前国内各大煤炭卸船码头广泛采用桥式抓斗卸船机ꎬ由于其间歇性的作业形式及开放型结构特点ꎬ导致设备本身与码头前沿皮带机为开放式组合布置ꎬ会产生一定的洒料及扬尘ꎬ使得码头卸船成为立力矩时间不足而启动失败ꎮ经过调试ꎬ在重新编写的皮带欠速延时程序中ꎬ以软启动器的启动命令的上升沿作为皮带启动依据ꎬ区分故障延时和启动延时ꎬ并根据实际测试情况将故障延时和启动延时分别设置为1s和12sꎮ4㊀结语优化软启动器的参数并重新编写中继皮带启动延时程序后ꎬ该斗轮机运行至今再未发生重载启动故障ꎮ该改造举措能有效改善驱动装置的启动特性ꎬ解决了斗轮机中继皮带重载启动能力不足的问题ꎮ参考文献[1]㊀姚亮.基于DCS的PU反应釜监控系统设计与研究[D].合肥:合肥工业大学ꎬ2012.[2]㊀贝学威.异步电机软起动器设计与仿真[D].北京:中国舰船研究院ꎬ2013.[3]㊀陶永芹ꎬ李兵.带式输送机软启动装置的比较[J].机械工程师ꎬ2005(8):128 ̄129.[4]㊀沈青.浅谈长距离带式输送机驱动方式[J].煤ꎬ2015(24):68 ̄69.汪成:315800ꎬ浙江省宁波市北仑区迎宾路8号收稿日期:2018 ̄06 ̄15DOI:10.3963/j.issn.1000-8969.2018.05.01564PortOperation㊀2018 No 5(SerialNo 242)整个物料输送系统中环保水平较为薄弱的环节ꎮ[1 ̄2]而连续式卸船机因其独立封闭的结构型式ꎬ可同时满足其自身及与之配套的码头皮带机的全密闭运行ꎮ随着环保政策的趋紧及大众环保意识的提高ꎬ连续式卸船机正越来越多地进入相关港口企业的视野[3 ̄4]ꎮ本文基于对国内外连续式卸船机的调查研究并综合工程实例ꎬ对不同类型的连续式卸船机结构型式及其技术经济指标进行论述㊁对比ꎬ为连续式卸船设备在港口行业的应用提供决策支持ꎮ2㊀连续式卸船机机型及应用国内外大型煤炭码头使用较多的连续式卸船机机型主要为链斗式连续卸船机㊁螺旋式连续卸船机及斗轮式连续卸船机ꎮ2.1㊀链斗式连续卸船机应用于大型煤炭码头的链斗式连续卸船机结构型式多为 L 形ꎬ其主要机构有链斗提升及回转机构㊁臂架俯仰及回转机构㊁大车走行机构等[5](见图1)ꎮ其卸船作业流程为:钢质链斗取料后将物料提升ꎬ经由回转喂料装置转接至水平臂架皮带机ꎬ再转接落料至码头皮带机后疏运进入港内堆场ꎮ垂直臂架的左右摆动(ʃ30ʎ)㊁水平臂架的变幅及回转结合大车行走ꎬ一系列动作的组合可以保证连续式链斗卸船机对船舱任一位置的取料ꎬ区别于桥式抓斗卸船机仅可对舱口垂直范围及周边的取料ꎮ图1㊀链斗式连续卸船机链斗式连续卸船机经过40多年的发展ꎬ技术水平已趋于成熟ꎬ可在码头实现半自动化卸船作业ꎬ在国内已有较多的投用业绩ꎬ如漳州后石电厂㊁湛江电厂㊁江门电厂㊁中冶宝钢原料码头及曹妃甸矿石码头等均有应用ꎮ2.2㊀螺旋式连续卸船机螺旋式连续卸船机由螺旋取料及提升机构㊁水平臂架俯仰及回转机构㊁大车行走机构等机构组成[6](见图2)ꎮ螺旋式连续卸船机的取料及提升机构与链斗式连续卸船机有所区别ꎬ采用螺旋取料及螺旋提升装置ꎮ额定能力1000t/h以下的螺旋式连续卸船机ꎬ机上水平运输仍考虑螺旋水平运输ꎻ额定能力1000t/h以上的螺旋式连续卸船机ꎬ机上水平运输与链斗式连续卸船机一样ꎬ采用水平皮带机ꎮ卸船作业流程为:物料经取料器取料后由螺旋提升ꎬ经由喂料器喂送至水平臂架上的水平输送螺旋或水平皮带机ꎬ转接落料至码头皮带机后疏运进入港内堆场ꎮ螺旋式连续卸船机与链斗式连续卸船机结构型式类似ꎬ同样可实现对船舱任一位置的直接取料ꎬ由于其取料装置(螺旋取料头)尺度更小且形状相较链斗式连续卸船机 L 形取料头更加规则ꎬ因此其卸船后船舱内剩余物料更少ꎬ提高作业效率的同时进一步减少了辅助清舱工作量ꎮ螺旋式连续卸船机具有自重轻㊁综合效率高及密封环保性能ꎮ图2㊀螺旋式连续卸船机综合螺旋式连续卸船机的投用业绩ꎬ国内主要应用于内河小吨级水泥熟料码头ꎬ近年在煤炭卸船领域相继有福建湄洲湾电厂㊁台塑宁波热电厂㊁广东中山电厂㊁海南金海浆纸业煤码头等投入使用ꎮ2.3㊀斗轮式连续卸船机斗轮式连续卸船机与链斗式连续卸船机结构类似ꎬ主要区别在于取料机构的结构型式ꎮ考虑到其在大型煤炭码头应用案例较少ꎬ本文不对其进行详细论证ꎮ2.4㊀卸船机与码头皮带机的组合形式码头卸船作业仅为整个物料输送中的一个环节ꎮ连续式卸船机易于与码头皮带机组合ꎬ对物料进行从船到后方堆场的全密闭输送ꎮ而现阶段国内大型煤炭码头前沿卸船普遍采用桥式抓斗卸船机ꎬ由于其自身结构型式及作业特点(开放式料斗及循环往复运动的闭合式抓斗)的限制ꎬ只能与码头皮带机进行开放式组合ꎮ连续式卸船机及桥式抓斗卸船机典型布置及组合方式见图3~图6ꎮ图3㊀连续式卸船机+上覆带全密闭式码头皮带机74港口装卸㊀2018年第5期(总第242期)图4㊀密闭布置的码头皮带机图5㊀桥式抓斗卸船机+开放式码头皮带机图6㊀开放式布置的码头皮带机2.5㊀连续式卸船机在国内外的应用情况目前ꎬ国内大型干散货码头通常选用大规格的桥式抓斗卸船机ꎬ少数电厂码头开始选用连续式卸船机ꎻ而国外同等类型码头ꎬ则更多地选用环保性能及综合效率均更高的连续式卸船机ꎮ螺旋式及链斗式连续式卸船机在国内外主要应用情况见表1和表2[6 ̄7]ꎮ表1㊀近年国外部分连续式卸船机应用情况用户制造商机型台数生产率/(t h-1)交货期最大船型DWTJacksonvilleElectricityAuthority(美)Krupp链斗式11500200165000Grundstückges.Westhafen(德)Siwertell螺旋式120020022500HyundaiHeavyIndustries(韩)Siwertell螺旋式224002003150000IHICo.Ltd.Japan(马)Krupp链斗式220002005150000IHICo.Ltd.Japan(马)Krupp链斗式118002006150000HyundaiHeavyIndustries(韩)Siwertell螺旋式224002006200000IHICo.Ltd.Japan(马)Krupp链斗式118002007150000MirantMid-Atlanticplc(美)Siwertell螺旋式11550200720000GlobalsuppliesSiwertell螺旋式223002010180000HyundaiSteel(韩)上海振华链斗式535002010SeinfraSiwertell螺旋式12400201180000MarubenicorpSiwertell螺旋式21000201212000DongenergypowerA/SSiwertell螺旋式1800201312000Black&VeatchSiwertell螺旋式11500201392500HyundaiSteel(韩)上海振华链斗式535002010JorflasfaenergycompanySiwertell螺旋式224002014120000台塑石化(越南)Siwertell螺旋式224002014206000JohnGrahamconstructionLtdforABPimminghamSiwertell螺旋式21200201470000CiticheavyindSiwertell螺旋式180020152500HyundaiengineeringcoSiwertell螺旋式11500201692500DaelimindustrialcoLtdSiwertell螺旋式11400201692000表2㊀近年国内部分连续式卸船机应用情况用户制造商机型台数生产率/(t h-1)交货期最大船型DWT台湾麦寮电厂Krupp链斗式222001997180000漳州后石电厂Krupp链斗式222001998100000台湾基隆东运工程Siwertell螺旋式1000199950000台湾水泥股份有限公司Krupp链斗式21800200080000湄洲湾电厂Siwertell螺旋式1140020008000台湾麦寮电厂Siwertell螺旋式320002001180000湛江电厂Krupp链斗式11000200250000漳州后石电厂IHI链斗式122002004100000漳州后石电厂Krupp链斗式122002005100000汕尾电厂Krupp链斗式215002006150000惠来电厂Krupp链斗式215002006150000台湾麦寮电厂Siwertell螺旋式22000200618000084PortOperation㊀2018 No 5(SerialNo 242)续表2㊀台湾嘉新水泥Siwertell螺旋式12000200780000宁波台塑热电厂Siwertell螺旋式11000200750000台湾新达电厂Siwertell螺旋式220002008150000台湾塔林电厂Siwertell螺旋式222002009150000唐山曹妃甸矿石码头上海振华链斗式238002010250000台湾台中港Siwertell螺旋式12000201160000珠海神华煤炭储运中心上海振华链斗式218002012150000中山电厂Siwertell螺旋式1140020153000海南金海浆纸业无锡三和螺旋式2700201650000台湾台塑集团Siwertell螺旋式1200020161800003㊀桥式抓斗卸船机与螺旋式及链斗式连续式卸船机的比较论证目前ꎬ桥式抓斗卸船机在国内大型煤炭码头卸船设备中占据主导地位ꎬ本文将其与链斗式连续卸船机及螺旋式连续卸船机进行多角度的对比论证ꎮ为使技术指标更具针对性ꎬ以15万t级煤炭码头主流应用的额定卸船能力为1800t/h的桥式抓斗卸船机为参照基准进行对比ꎮ相关的技术对比指标见表3ꎮ表3㊀桥式抓斗卸船机与连续式卸船机技术经济指标对比表[8]对比项桥式抓斗卸船机链斗式连续卸船机螺旋式连续卸船机环保水平设备本身:抓斗取料出舱及水平运输至料斗的全过程均有洒料现象ꎻ抓斗在料斗上方开启卸料时会产生大量扬尘ꎮ码头配套皮带机:只能开敞式布置ꎬ环保性差ꎮ设备本身:取料㊁提升㊁水平运输至落料到码头皮带机全过程密闭ꎬ基本无扬尘ꎮ码头配套皮带机:可密闭布置ꎬ环保性好ꎮ设备本身:取料头伸入物料内部工作ꎬ可实现真正意义上的全过程密闭ꎬ无扬尘ꎮ码头配套皮带机:可密闭布置ꎬ环保性好ꎮ作业效率理论出力:①单舱峰值效率:约70%额定能力ꎮ②整船峰值效率:约55%额定能力ꎮ实际出力:45%~50%额定能力ꎮ理论出力:①单舱效率:75%~90%额定能力ꎮ②整船效率:60%~75%额定能力ꎮ实际出力:60%~65%额定能力ꎮ理论出力:①单舱效率:75%~90%额定能力ꎮ②整船效率:65%~75%额定能力ꎮ实际出力:65%~70%额定能力ꎮ能耗水平㊀抓斗返空过程无效耗能导致整机能耗水平升高ꎬ桥式抓斗卸船机能耗约1标准单位/操作吨ꎮ㊀能耗略低于螺旋式连续卸船机ꎬ与桥式抓斗卸船机同等规格的链斗式连续卸船机能耗约0.8~0.9标准单位/操作吨ꎮ㊀整机装机容量为桥抓的1.5倍左右ꎬ与桥式抓斗卸船机同等规格的螺旋式连续卸船机能耗约0.9~1标准单位/操作吨ꎮ辅助清舱㊀抓斗仅能直接抓取舱口范围及舱口周边自流至舱口范围的物料ꎬ清舱量大ꎬ需清仓设备辅助清舱的作业量约占全舱的三分之一ꎮ㊀需清舱设备辅助清舱ꎬ清舱量较少ꎮ作业船型等级范围较大时ꎬ小等级船舶辅助清舱量将增加ꎮ㊀需清舱设备辅助清舱ꎬ清舱量最少ꎮ整机重量1标准单位约1.1标准单位约0.6~0.9标准单位物料适应性对各种物料适应性均较强ꎮ㊀㊀㊀㊀㊀在物料中含有大型异物或水分㊀㊀㊀㊀含量过高时适应性差ꎻ一般要求㊀㊀㊀㊀物料块度200~250mm左右ꎮ船舶泊稳要求最低较高最高司机劳动强度㊀高(只能在司机室操作ꎬ需实时控制抓斗运行ꎬ并判断抓斗开闭时机ꎬ同时需避免抓斗与船体及料斗碰撞等)㊀㊀㊀㊀㊀低(可选择在司机室或地面船㊀㊀㊀㊀侧进行操作ꎬ仅需控制取料头及垂㊀㊀㊀㊀直臂架与船体避碰即可)大型煤炭码头设备国产化率高低低单机购置成本1标准单位约1.7~2.2标准单位㊀约1.5~2.0标准单位94港口装卸㊀2018年第5期(总第242期)续表3㊀故障率㊀较低(主要为电控系统㊁液压系统等较易解决)较高(主要为转接点的堵料)㊀较高(主要为垂直提升螺旋的卡塞)运营维保成本㊀约1标准单位/操作吨ꎮ㊀约1.5标准单位/操作吨ꎮ㊀约1.1~1.5标准单位/操作吨ꎮ自动化实现度低高高使用经验㊀使用经验丰富使用经验相对较少使用经验相对较少㊀㊀通过上述对比论证ꎬ可得出如下结论: (1)连续式卸船机的环保性能高ꎬ同时可满足码头皮带机的密闭布置ꎬ从根本上改善煤炭码头卸船作业物料输送系统中的环保薄弱环节ꎮ(2)连续式卸船机的单机成本较传统桥式抓斗卸船机高ꎬ但对于大型煤炭码头ꎬ设计吞吐量大ꎬ单泊位通常需要配置多台卸船设备ꎻ而连续式卸船机单机卸船效率较桥式抓斗卸船机高ꎬ在保证与桥式抓斗卸船机相同的船时效率的前提下ꎬ可减少连续式卸船机的配置数量ꎬ从而平衡卸船设备成本ꎬ使之与配置桥式抓斗卸船机在设备投资上基本相当ꎮ(3)不同结构型式的连续式卸船机由于自重及机型有着较为明显的差异ꎬ导致轮压也会存在一定的差别[9]ꎮ对于改造类已建码头或新建高桩梁板结构码头等对于设备轮压较为敏感的项目ꎬ可以区别化选择卸船机机型ꎬ以降低对原有码头结构的影响或合理降低新建码头工程造价ꎮ(4)在劳动力资源趋紧及码头一线作业人员对于工作环境及舒适性要求逐步增强的今天ꎬ连续式卸船机更为简易及友好的操作方式ꎬ一方面降低了对卸船机操作人员的技能水平要求及劳动强度ꎻ另一方面由于清舱量的减少ꎬ显著降低了入舱作业人员的劳动强度ꎮ(5)对于港口与城市结合较为紧密的煤炭码头工程ꎬ连续式卸船机是解决或降低港口对城市环境影响的优先选择ꎮ4㊀结语随着煤炭运输船舶大型化趋势的增强ꎬ环保政策的趋紧及大众环保意识的提高ꎬ在总结我国煤炭码头设计和管理经验的基础上ꎬ应积极采用新工艺ꎬ大力推行新技术和新设备ꎬ在条件允许的前提下ꎬ推行连续式卸船机在我国大型煤炭码头的应用ꎬ以进一步提高我国大型煤炭码头的环保及建设水平ꎮ参考文献[1]㊀夏平ꎬ吴喆.一种新型桥式链斗卸船机研究[J].港口装卸ꎬ2017(4):14 ̄15.[2]㊀龚海明ꎬ曹汇鸣ꎬ洪品.桥式抓斗卸船机新型水平轮组设计[J].港口装卸ꎬ2018(2)5 ̄8.[3]㊀姚文钊ꎬ刘寿恩.神华珠海码头链斗卸船机使用分析[J].中国水运ꎬ2017(8):120 ̄122ꎬ125. 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