散裝水泥碼頭裝卸工藝及筒倉選型研究

彭興文

摘 要：近年來，我國陸續(xù)興建了大量的散裝水泥專用碼頭。本文以溫州港靈昆作業(yè)港區(qū)某碼頭水泥中轉(zhuǎn)庫項目為例，介紹了水泥裝卸，工藝布置和工藝流程設(shè)計，并對該項目的工藝設(shè)備選型、裝卸工藝、筒倉布置等進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：散裝水泥;裝卸工藝;筒倉

中圖分類號：U656.1+39 ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? ? ? ? ?文章編號：1006—7973（2020）08-0118-02

1工程概括

溫州港靈昆作業(yè)港區(qū)某碼頭建設(shè)2個5000噸級多用途泊位（兼靠1萬噸級），泊位總長度286米。碼頭上方布置3臺水泥螺旋卸船機、2臺16噸多用途門機，并在碼頭后方建設(shè)12座利浦鋼板倉、6座緩沖倉及相關(guān)配套設(shè)施。筒倉總庫容為5萬噸，其中有8座直徑為16米、高29米的散裝水泥鋼板倉和4座直徑為8.5米、高15米的散裝水泥鋼板倉，緩沖倉直徑為10米、高21米，主要用于裝卸船上來的散裝水泥，在鋼板筒倉內(nèi)暫存，再由汽車裝運出去，設(shè)計年接卸量為50萬噸。

2工藝系統(tǒng)布置

2.1散裝水泥卸船工藝

散裝水泥的卸船工藝主要包括卸船進(jìn)鋼板倉和由鋼板倉出倉至水泥罐車兩部分組成。

散裝水泥船靠碼頭后，由卸船機進(jìn)行卸船，通過空氣斜槽、提升機拉鏈機等一系列周轉(zhuǎn)，最后落入鋼板倉。經(jīng)過鋼板倉下方的出口進(jìn)入空氣斜槽，在經(jīng)過拉鏈機、提升機等一系列操作后最后裝入散裝水泥罐車。裝卸水泥的專用碼頭主要由四部分組成，即碼頭卸船作業(yè)區(qū)、中轉(zhuǎn)樓、筒倉及裝車發(fā)放區(qū)。在碼頭面上安裝專門的水泥卸船機械，構(gòu)成碼頭卸船作業(yè)區(qū)。在后方陸域布置中轉(zhuǎn)樓、水泥儲藏罐和汽車發(fā)放系統(tǒng)。連接前方和后方則是空氣輸送斜槽系統(tǒng)，整體構(gòu)成一套完整、高效、節(jié)能的散裝水泥中轉(zhuǎn)作業(yè)流程。散裝水泥卸船作業(yè)采用每個泊位配備1臺連續(xù)式卸船機的方案，卸船機接卸效率500t/h，卸船機采用固定式。

卸船工藝的具體流程如下所示：

船→螺旋卸船機→空氣斜槽→螺旋提升機→空氣斜槽→螺旋提升機→利浦式大鋼板→空氣斜槽→拉鏈機→空氣斜槽→螺旋提升機→空氣斜槽→利浦式小鋼板倉→散裝水泥罐車→目的地。

2.2空氣輸送斜槽系統(tǒng)

空氣輸送斜槽系統(tǒng)應(yīng)用于散裝水泥等物料的氣力輸送領(lǐng)域，其技術(shù)已經(jīng)較為可靠。空氣斜槽是一種用普通薄鋼板制成的溜槽及相關(guān)附件通過螺栓連結(jié)而成?？諝庑辈鄣闹饕考橥笟鈱?，它表面平整、使用壽命較長，并且具有耐磨損、耐腐蝕、耐高溫、重量輕、吸濕性低的特點。斜槽的上、下兩層殼體之間有一層透氣層，在透氣層下方是氣室，上方是料室，溜槽上安裝通風(fēng)機為工藝流程提供風(fēng)源，當(dāng)風(fēng)機啟動后將帶有壓力的氣體吹入溜槽氣室后，經(jīng)過透氣層將溜槽內(nèi)的物料流態(tài)化，這樣經(jīng)過流態(tài)化的物料可以在溜槽內(nèi)向傾斜的一邊滑動。空氣斜槽的主體要部分沒有轉(zhuǎn)動部件，結(jié)構(gòu)非常簡單、輸送量大、密封性比較好，而且能耗少、沒有噪音、較易改變傳輸方向、易于維護，并能多點喂料、多點卸料。

3碼頭卸船機設(shè)備選型

散裝水泥自卸船在船甲板上安裝有專用設(shè)備，在船的艙底配有專門的系統(tǒng)，能夠使水泥在經(jīng)過充氣后出現(xiàn)流態(tài)化的狀態(tài)。這樣可以船內(nèi)從高處流到低處，從而通過氣力輸送系統(tǒng)，輸送溜管將散裝水泥輸送至水泥倉庫中（一般為鋼板倉或者混凝土倉）。在卸船過程中水泥船艙蓋始終保持密封狀態(tài)，能夠有效抑制粉塵。

3.1水泥船分類

目前，我國散裝水泥船總體水平已接近或達(dá)到發(fā)達(dá)國家。我國散裝水泥運輸船主要為氣力式自卸船和機械式自卸船這兩種，其中大多數(shù)為噸位較小的改造船舶，新建船舶數(shù)量比較少且大多應(yīng)用在內(nèi)河地區(qū)。

3.2水泥船的優(yōu)缺點

散裝水泥專用運輸船主要有以下3個優(yōu)點：

（1）碼頭不需設(shè)置專門的卸船設(shè)備，工作起來不受天氣影響，工作效率高;

（2）由于船舶上的裝料口、卸料口和風(fēng)機盤管均能夠與碼頭岸上的設(shè)備進(jìn)行匹配，具有連接高效、可靠、便捷的特點;

（3）船舶運輸過程和在裝卸過程密封性相對較好，沒有粉塵污染，卸料干凈，能耗低。

散裝水泥專用運輸船主要有以下2個缺點：

（1）運輸船在卸完船之后，回程過程中存在著返空情況，這樣增加了運輸費用;

（2）由于船舶載有密封艙體和裝卸設(shè)備船占有船舶本身重量，導(dǎo)致船舶有效荷載降低25%，導(dǎo)致運輸成本較高，進(jìn)而影響著水泥專用船舶的發(fā)展，所以必須在保證有足夠的運輸距離和水泥運量時才能發(fā)揮出最佳經(jīng)濟效能。

為了讓更多的普通貨船運輸散裝水泥，提高碼頭的使用效率，增加貨源、擴大碼頭的接卸廣度，現(xiàn)在越來越多的碼頭在岸邊專門布置專業(yè)化的散裝水泥卸船機。散裝水泥卸船機分為兩種形式，一種為機械螺旋式卸船機，另一種為負(fù)壓式的抽吸式卸船機。

機械螺旋卸船機是將垂直取料器插入料中約0.6m～1.1m，取料器自帶松動喂料裝置，工作時低速旋轉(zhuǎn)，將散裝水泥納入，并通過垂直螺旋將散裝水泥向上運輸，最后達(dá)到回轉(zhuǎn)接頭然后再輸送至水平輸送機，到達(dá)中轉(zhuǎn)倉。然后經(jīng)溜管送入空氣輸送斜槽，最后到達(dá)水泥倉庫或者直接裝車。這種卸船機具有納入式的取料器回轉(zhuǎn)剛度保持系統(tǒng)和高速超長軸動平衡力自動補償系統(tǒng)，卸船設(shè)備相對大型化和專業(yè)化，卸船速度快、節(jié)電效果明顯、噪聲低，可實現(xiàn)自動化生產(chǎn)運行。經(jīng)過各方面的認(rèn)真比選論證，本項目最后采用的是機械式的螺旋卸船機。

4筒倉布置

存儲散裝水泥的筒倉目前國內(nèi)主要有兩種形式，一種是鋼筋混凝土筒倉，另一種是鋼板倉。鋼筋混凝土筒倉按照形狀可分為鋼筋混凝土立筒倉和鋼筋混凝土淺圓倉，其中鋼板倉又分為利浦式鋼板倉和螺旋式鋼板倉。

鋼筋混凝土立筒倉直徑一般較小、筒身較高，是比較普遍的一種筒倉型式，但是這種倉型造價相對較高，設(shè)計和施工周期時間也較長。鋼筋混凝土淺圓倉是筒倉高度和直徑之比小于1.5，直徑較大，筒身相對較矮，是我國近年來大力發(fā)展的一種新型倉型。相對來說，它的儲存量較大、造價較低、施工期較短，散裝水泥進(jìn)出倉易于實現(xiàn)機械化操作。

根據(jù)鋼板筒倉的制作方式可以分為三種形式：鋼板直接焊接成型、鍍鋅鋼板用螺栓拼接成型、鋼板帶螺旋卷板成型。近10年來，我國在沿海港口經(jīng)常使用的是鍍鋅鋼板用螺栓拼接成型的筒倉。在工程造價方面，鋼筋混凝土筒倉較鋼板倉總體造價高出約25%～35%。

經(jīng)過綜合比選，本項目選用基礎(chǔ)為混凝土結(jié)構(gòu)、倉身為鋼板倉的混合結(jié)構(gòu)。水泥筒倉倉內(nèi)徑為18m，全高33.5m，單倉水泥容量為8000t，共6個倉。選用德國IBAU中心錐底型筒倉，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，其特點為排空率高、剩料少、耗能少。倉頂設(shè)布料器1個，以使料均勻落入倉內(nèi)。倉頂設(shè)有收塵器、安全閥（呼吸閥）、料位計、料滿指示器、料位探孔和人孔，周圍設(shè)安全欄桿，環(huán)行倉底在徑向和圓周方向布置有B500和B200開式空氣斜槽。每個筒倉底部設(shè)8個出料口，出料口分成2級，按一定的時間間隔交替順序出料。倉外每個出料口配有1個充氣式的螺旋閘，1個氣動開關(guān)閥和1個電動流量控制閥，以及1條B400閉式空氣斜槽。

5結(jié)語

散裝水泥裝卸工藝系統(tǒng)對碼頭生產(chǎn)效率的高低起著決定性影響，各個工序是否能夠有效銜接，發(fā)揮出最大功效關(guān)系著散裝水泥裝卸工藝系統(tǒng)的成敗。本文結(jié)合水泥裝卸工藝流程，介紹了溫州港靈昆作業(yè)港區(qū)水泥中轉(zhuǎn)庫設(shè)備選型及筒倉布置型式。經(jīng)過實踐檢驗，工程建成后，各個流程及設(shè)備選型良好，運作正常，達(dá)到設(shè)計要求，可以為類似工程提供一定的參考。

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