規(guī)?；?、專(zhuān)業(yè)化散糧裝集裝箱工藝方案研究與比選

高天佑 鄭成明 劉鵬飛 陳厚斌

摘? ?要： 青島港董家口港區(qū)為加快“散改集”進(jìn)程，擬建設(shè)散糧裝箱樓系統(tǒng)。為了設(shè)計(jì)規(guī)?；?、專(zhuān)業(yè)化的散糧裝集裝箱工藝方案，首先對(duì)國(guó)內(nèi)散糧裝箱工藝現(xiàn)狀進(jìn)行歸納和總結(jié)，針對(duì)作業(yè)效率、能耗、可計(jì)量性等指標(biāo)，優(yōu)選拖行式和固定式集裝箱翻轉(zhuǎn)平臺(tái)進(jìn)行實(shí)際作業(yè)實(shí)驗(yàn)研究;其次，依據(jù)實(shí)驗(yàn)得到的裝箱能力，設(shè)計(jì)兩個(gè)與已建糧食系統(tǒng)額定輸送能力（1 000 t/h）相匹配的裝箱樓工藝方案，使年裝箱能力達(dá)到200萬(wàn)噸/年;最后，結(jié)合主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，進(jìn)行方案比選，推薦了專(zhuān)業(yè)化裝箱樓配合固定式集裝箱翻轉(zhuǎn)平臺(tái)的工藝方案。方案具有人力投入少、節(jié)約投資、直接裝卸成本低、生產(chǎn)交通組織順暢、安全性和自動(dòng)化程度較高等特點(diǎn)，后續(xù)建議在自動(dòng)開(kāi)關(guān)箱門(mén)、翻轉(zhuǎn)平臺(tái)可交替式裝箱等方面進(jìn)行研究和改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、無(wú)人化、生產(chǎn)流程化。

關(guān)鍵詞： “散改集”;散糧裝箱樓;散糧裝集裝箱;集裝箱翻轉(zhuǎn)平臺(tái);可交替式裝箱

引言

目前，傳統(tǒng)的糧食進(jìn)口碼頭主要對(duì)貨物采取“散進(jìn)散出”的集疏港工藝形式，存在著對(duì)周邊環(huán)境污染嚴(yán)重、糧食易受潮怕濕損耗大、周轉(zhuǎn)運(yùn)輸效率低、裝卸運(yùn)輸成本高、易出現(xiàn)盜貨偷貨現(xiàn)象等問(wèn)題。因此，我國(guó)正積極推廣“散改集”的作業(yè)模式，即將散糧裝集裝箱進(jìn)行運(yùn)輸。據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，采用“散改集”后，糧食的周轉(zhuǎn)周期縮短了70%，不但為貨主縮短了訂貨周期，而且降低了糧食在各個(gè)物流節(jié)點(diǎn)的堆存量，并降低了物流成本[1]。

青島港董家口港區(qū)正在加快發(fā)展糧食“散改集”業(yè)務(wù)，針對(duì)港區(qū)集裝箱功能定位，挖掘臨港產(chǎn)業(yè)和經(jīng)濟(jì)腹地，完善現(xiàn)代物流體系，拉動(dòng)糧食進(jìn)口量值。青島港董家口港區(qū)糧食筒倉(cāng)二期工程計(jì)劃充分利用港區(qū)場(chǎng)地優(yōu)勢(shì)，建設(shè)專(zhuān)業(yè)化散糧裝箱基地，借助散糧裝箱樓系統(tǒng)，將年裝箱能力提升至200萬(wàn)噸/年。

本文首先對(duì)國(guó)內(nèi)主要的散糧裝集裝箱工藝現(xiàn)狀進(jìn)行梳理歸納;然后根據(jù)本工程場(chǎng)地位置、平面布置、工藝接口以及交通流向等條件，提出兩個(gè)專(zhuān)業(yè)化裝箱樓工藝方案;最后通過(guò)主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)比選，給出推薦方案。

1? 國(guó)內(nèi)散糧裝集裝箱工藝現(xiàn)狀分析

國(guó)內(nèi)散糧裝集裝箱工藝按照作業(yè)時(shí)的集裝箱狀態(tài)，可分為平裝和立裝[2]。其中平裝工藝是指集裝箱處于水平狀態(tài)，于集裝箱門(mén)處設(shè)置擋板，然后由裝載機(jī)或連續(xù)輸送機(jī)進(jìn)行裝箱的工藝[3]，如圖1所示。立裝工藝則需借助集裝箱翻箱平臺(tái)將集裝箱翻轉(zhuǎn)至70°～90°，然后由裝載機(jī)、連續(xù)輸送機(jī)、裝箱專(zhuān)用漏斗[4]或?qū)I(yè)化裝箱樓進(jìn)行裝箱，根據(jù)集裝箱翻轉(zhuǎn)平臺(tái)形式的不同，可分為固定式、拖行式和入坑式[5]三種，分別如圖2a、2b、2c所示。

表1對(duì)國(guó)內(nèi)主要散糧裝集裝箱工藝進(jìn)行了對(duì)比分析，并結(jié)合對(duì)全國(guó)各大糧食港口的調(diào)研，發(fā)現(xiàn)固定式和拖行式集裝箱翻轉(zhuǎn)平臺(tái)以作業(yè)效率較快、能耗較低、容易實(shí)現(xiàn)計(jì)量等特點(diǎn)，在港口糧食裝箱領(lǐng)域應(yīng)用較多。流程化、專(zhuān)業(yè)化、規(guī)模化程度高的裝箱樓工藝大多配合了拖行式集裝箱翻轉(zhuǎn)平臺(tái)進(jìn)行裝箱作業(yè)。

2? 集裝箱翻轉(zhuǎn)平臺(tái)實(shí)驗(yàn)研究

青島港董家口港區(qū)已建專(zhuān)業(yè)化糧食進(jìn)口泊位1個(gè)，可?？?0萬(wàn)噸級(jí)散貨船舶一艘。受碼頭設(shè)備、后方筒倉(cāng)容量限制，年裝箱能力為140萬(wàn)噸/年，后方建設(shè)一萬(wàn)噸級(jí)筒倉(cāng)26座，總?cè)萘繛?6萬(wàn)噸，進(jìn)倉(cāng)連續(xù)輸送系統(tǒng)額定能力為2 000 t/h，出倉(cāng)連續(xù)輸送系統(tǒng)額定能力為1 000 t/h，筒倉(cāng)壁斜溜槽額定能力為200 t/h。筒倉(cāng)二期工程擬續(xù)建26座一萬(wàn)噸級(jí)筒倉(cāng)，進(jìn)倉(cāng)、出倉(cāng)系統(tǒng)能力與已建筒倉(cāng)系統(tǒng)保持一致，并計(jì)劃于筒倉(cāng)群北側(cè)的集裝箱臨時(shí)堆場(chǎng)內(nèi)新建一座專(zhuān)業(yè)化裝箱樓系統(tǒng)，額定裝箱能力與出倉(cāng)系統(tǒng)能力相匹配。

為保證二期工程專(zhuān)業(yè)化裝箱樓的額定能力，在設(shè)計(jì)工作開(kāi)展前，借助已建糧食筒倉(cāng)系統(tǒng)，分別對(duì)固定式和拖行式集裝箱翻轉(zhuǎn)平臺(tái)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，主要研究其裝箱的作業(yè)流程、安全性、生產(chǎn)效率等參數(shù)。

2.1? 拖行式集裝箱翻轉(zhuǎn)平臺(tái)實(shí)驗(yàn)

借助已建裝車(chē)樓，使用拖行式集裝箱翻轉(zhuǎn)平臺(tái)進(jìn)行裝箱作業(yè)實(shí)驗(yàn)，如圖3a所示。

實(shí)驗(yàn)條件：裝車(chē)工位額定裝車(chē)能力為400 t/h，使用地磅進(jìn)行計(jì)量，每箱標(biāo)準(zhǔn)裝載糧食26 t。

作業(yè)流程：將翻轉(zhuǎn)平臺(tái)開(kāi)到位→接通電源→拔出翻轉(zhuǎn)平臺(tái)支腿限位銷(xiāo)→操作支腿手柄使支腿落地到位→插入限位銷(xiāo)定位（再操縱手柄上提支腿并使其上面靠近限位銷(xiāo)，實(shí)現(xiàn)機(jī)械限位，支腿液壓系統(tǒng)不承受貨物載荷）→將翻轉(zhuǎn)平臺(tái)調(diào)整水平（調(diào)整萬(wàn)向支撐腳螺栓，使左右兩側(cè)支撐腳離地面約4～5 cm，隨著裝箱作業(yè)的進(jìn)行，支腳與地面接觸，使輪胎也承受集裝箱裝糧后的載荷，如螺桿長(zhǎng)度不能滿(mǎn)足作業(yè)場(chǎng)地需要，可在支腳下墊墊片，直至滿(mǎn)足作業(yè)左右水平要求）→開(kāi)始翻轉(zhuǎn)箱體→翻轉(zhuǎn)箱體到位→打開(kāi)集裝箱門(mén)→完成裝箱作業(yè)（根據(jù)地磅讀數(shù)完成定量裝箱作業(yè)）→關(guān)閉集裝箱門(mén)→將集裝箱翻轉(zhuǎn)至水平→收回平臺(tái)支腿→切斷電源→將翻轉(zhuǎn)平臺(tái)開(kāi)走→完成裝箱作業(yè)。

實(shí)驗(yàn)結(jié)論：整個(gè)作業(yè)流程大約需要4個(gè)人密切配合20 min才能完成，即每一個(gè)翻轉(zhuǎn)平臺(tái)作業(yè)效率為3箱/h，又因?yàn)槊肯錁?biāo)準(zhǔn)裝載糧食26 t，因此，每個(gè)裝箱作業(yè)工位的裝箱能力為78 t/h。

2.2? 固定式集裝箱翻轉(zhuǎn)平臺(tái)實(shí)驗(yàn)

借助已建筒倉(cāng)壁卸溜槽，使用兩套固定式集裝箱翻轉(zhuǎn)平臺(tái)進(jìn)行裝箱作業(yè)實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)條件：筒倉(cāng)壁卸溜槽額定能力為200 t/h，使用翻轉(zhuǎn)平臺(tái)自帶稱(chēng)量裝置進(jìn)行計(jì)量，每箱標(biāo)準(zhǔn)裝載糧食26 t，使用兩套固定式集裝箱翻轉(zhuǎn)平臺(tái)背靠背作業(yè)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，如圖3b所示。

作業(yè)流程（單個(gè)翻轉(zhuǎn)平臺(tái)作業(yè)）：接通電源→將翻轉(zhuǎn)平臺(tái)調(diào)整水平→使用正面吊將集裝箱平放至翻轉(zhuǎn)平臺(tái)上→關(guān)閉旋鎖→打開(kāi)集裝箱門(mén)→開(kāi)始翻轉(zhuǎn)箱體→翻轉(zhuǎn)箱體到位→完成裝箱作業(yè)（根據(jù)翻轉(zhuǎn)平臺(tái)上安裝的稱(chēng)量裝置讀數(shù)完成定量裝箱作業(yè)）→關(guān)閉集裝箱門(mén)→將集裝箱翻轉(zhuǎn)至水平→使用正面吊將集裝箱放至集裝箱拖掛車(chē)上拖走→使用正面吊將下一個(gè)集裝箱平放至翻轉(zhuǎn)平臺(tái)上→進(jìn)行下一個(gè)集裝箱的裝箱作業(yè)，如此反復(fù)。

實(shí)驗(yàn)結(jié)論：整個(gè)作業(yè)流程中，每?jī)蓚€(gè)裝箱工位可共用1臺(tái)正面吊、1個(gè)關(guān)箱門(mén)工人和1個(gè)開(kāi)門(mén)工程，大約12 min可完成一個(gè)裝箱流程，即每一個(gè)翻轉(zhuǎn)平臺(tái)作業(yè)效率為5箱/h，又因?yàn)槊肯錁?biāo)準(zhǔn)裝載糧食26 t，因此，每個(gè)裝箱樓作業(yè)工位的裝箱能力為130 t/h。

3? 裝箱樓工藝方案

3.1? 方案一：裝箱樓+拖行式集裝箱翻轉(zhuǎn)平臺(tái)方案

根據(jù)章節(jié)2.1實(shí)驗(yàn)結(jié)論，為與出倉(cāng)系統(tǒng)額定能力1 000 t/h相匹配，本工程至少需要建設(shè)13個(gè)裝箱工位，每個(gè)作業(yè)工位跨度7 m，前后建設(shè)鋼結(jié)構(gòu)雨棚，以滿(mǎn)足雨天作業(yè)要求，整個(gè)裝箱樓占地91 m×25 m。裝箱樓上方采用額定能力1 000 t/h、長(zhǎng)約86 m的埋刮板輸送機(jī)供料，共建設(shè)13個(gè)緩沖倉(cāng)，每個(gè)緩沖倉(cāng)下方依次布置溜管、電動(dòng)閘門(mén)、手動(dòng)閘門(mén)、抑塵料斗、1個(gè)20英尺（非法定計(jì)量單位，1英尺=0.304 8 m）拖行式集裝箱裝箱翻轉(zhuǎn)平臺(tái)工位以及汽車(chē)衡等設(shè)備，每個(gè)裝箱工位溜管額定能力為400 t/h，計(jì)量采用汽車(chē)衡。本方案中，由于13個(gè)裝箱作業(yè)工位一字排開(kāi)，因此其生產(chǎn)交通流向組織困難。裝卸工藝布置圖如圖4a所示，斷面立面如圖4b所示。

3.2? 方案二：裝箱樓+固定式集裝箱翻轉(zhuǎn)平臺(tái)方案

同理依據(jù)章節(jié)2.2實(shí)驗(yàn)結(jié)論，本工程至少需要建設(shè)8個(gè)裝箱工位，才能與出倉(cāng)系統(tǒng)額定能力1 000 t/h相匹配。裝箱樓寬10.5 m，長(zhǎng)60 m，上方同樣采用額定能力1 000 t/h、長(zhǎng)約52 m的埋刮板輸送機(jī)供料，下方共布置4個(gè)緩沖倉(cāng)，每個(gè)緩沖倉(cāng)下方依次布置分叉溜槽、兩道氣動(dòng)閘門(mén)、兩個(gè)抑塵料斗、2個(gè)20英尺固定式集裝箱裝箱翻轉(zhuǎn)平臺(tái)工位，每個(gè)裝箱工位溜管額定能力同樣為400 t/h，計(jì)量采用翻轉(zhuǎn)平臺(tái)自帶稱(chēng)量裝置。由于需要正面吊設(shè)備進(jìn)行配合作業(yè)，作業(yè)高度較高且不固定，因此本方案裝箱樓不設(shè)鋼結(jié)構(gòu)雨棚，不得在雨天進(jìn)行裝箱作業(yè)。裝卸工藝布置圖如圖5a所示，斷面立面如圖5b所示。

4? 主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)與方案比選

4.1? 主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

對(duì)第3章所述兩個(gè)裝箱樓工藝方案進(jìn)行主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)分析對(duì)比，如表2所示。

4.2? 方案比選及推薦方案

在方案一與方案二中，裝箱樓的區(qū)別主要在于集裝箱翻轉(zhuǎn)平臺(tái)的不同，方案一采用的是拖行式集裝箱翻轉(zhuǎn)平臺(tái)，方案二采用的是固定式式集裝箱翻轉(zhuǎn)平臺(tái)。通過(guò)對(duì)兩個(gè)方案的主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比，表明雖然方案二裝箱樓鋼結(jié)構(gòu)高度高，導(dǎo)致能耗較大，且不設(shè)鋼結(jié)構(gòu)雨棚，使得雨天不能作業(yè)，但具有人力投入少、節(jié)約投資、直接裝卸成本低、生產(chǎn)交通組織順暢等特點(diǎn)，且其安全性高、自動(dòng)化程度較高，因此本工程將方案二作為推薦方案。

5? 結(jié)論與討論

隨著我國(guó)對(duì)“散改集”的推進(jìn)實(shí)施，港口對(duì)散糧裝集裝箱作業(yè)工藝的重視程度也越來(lái)越高。青島港董家口港區(qū)為加快“散改集”進(jìn)程，擬建設(shè)規(guī)?；?、專(zhuān)業(yè)化的散糧裝箱樓系統(tǒng)。為設(shè)計(jì)更優(yōu)的散糧裝集裝箱工藝方案，本文首先對(duì)當(dāng)前國(guó)內(nèi)散糧裝箱工藝的現(xiàn)狀進(jìn)行了歸納和總結(jié);而后對(duì)其中的拖行式和固定式集裝箱翻轉(zhuǎn)平臺(tái)進(jìn)行了實(shí)際作業(yè)實(shí)驗(yàn)研究，并依據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)論，設(shè)計(jì)了兩個(gè)與已建糧食系統(tǒng)額定輸送能力相匹配的裝箱樓工藝方案，額定裝箱能力達(dá)1 000 t/h;最后通過(guò)對(duì)兩個(gè)方案的主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)及優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行對(duì)比研究，發(fā)現(xiàn)裝箱樓配合固定式集裝箱翻轉(zhuǎn)平臺(tái)的裝箱方案具有人力投入少、節(jié)約投資省、直接裝卸成本低、生產(chǎn)交通組織順暢、安全性高、自動(dòng)化程度較高等特點(diǎn)，因此，將裝箱樓配合固定式集裝箱翻轉(zhuǎn)平臺(tái)作為推薦裝箱方案進(jìn)行建設(shè)。

本工程建設(shè)的裝箱系統(tǒng)年裝箱能力可達(dá)200萬(wàn)噸/年，除借助集裝箱裝卸運(yùn)輸設(shè)備外，均采用連續(xù)輸送機(jī)進(jìn)行糧食輸送，初步實(shí)現(xiàn)了散糧裝箱工藝的集約化、專(zhuān)業(yè)化和規(guī)?；?。但是，目前還未達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)化、無(wú)人化、生產(chǎn)流程化的程度，因此，本工程裝箱工藝后續(xù)還可以在自動(dòng)開(kāi)關(guān)箱門(mén)、翻轉(zhuǎn)平臺(tái)可交替式裝箱等方面進(jìn)行研究和改進(jìn)。

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