青島港董家口港區(qū)礦石裝車輸運(yùn)系統(tǒng)多點(diǎn)卸料工藝的改進(jìn)

袁瑞磊 李琪 姜云鵬

摘 要：在傳統(tǒng)皮帶機(jī)輸送系統(tǒng)中，機(jī)頭轉(zhuǎn)接點(diǎn)多采用移動(dòng)漏斗來實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)卸料，但該種轉(zhuǎn)接形式占用的空間比較大，增加了機(jī)房高度。在本項(xiàng)目中，多處機(jī)頭轉(zhuǎn)接點(diǎn)采用伸縮機(jī)頭來實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)卸料，減小了機(jī)房高度，也減少了建設(shè)投資。文中介紹了皮帶機(jī)多點(diǎn)卸料伸縮機(jī)頭不同的結(jié)構(gòu)形式，即固定托輥伸縮機(jī)頭和移動(dòng)托輥伸縮機(jī)頭。移動(dòng)托輥伸縮機(jī)頭的導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)也有二種形式，V形和矩形。文中分析了不同結(jié)構(gòu)形式的優(yōu)缺點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：礦石輸運(yùn)系統(tǒng);多點(diǎn)卸料;伸縮機(jī)頭

中圖分類號(hào)：U693 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ?文章編號(hào)：1006—7973（2021）02-0106-02

1背景

青島港董家口港區(qū)位于青島市黃島區(qū)泊里鎮(zhèn)，2009年開始建設(shè)的大型綜合性港區(qū)，規(guī)劃深水岸線長約36公里，共規(guī)劃建設(shè)120多個(gè)泊位。目前已建成投產(chǎn)18個(gè)泊位疏港鐵路的投入運(yùn)營，2019年完成吞吐量超過1.5億噸，其中鐵礦石約為8千萬噸。

海鐵聯(lián)運(yùn)的集疏運(yùn)體系在港口吞吐量中發(fā)揮了重大作用，為了實(shí)現(xiàn)碼頭與鐵路場站的銜接，2019年配套建設(shè)火車裝車系統(tǒng)工程。主要建設(shè)七座轉(zhuǎn)運(yùn)站TZ1、TZ2、TZ3、TQG、T6A、T7A、T9A;兩套皮帶機(jī)系統(tǒng)BC11A、BC11B、BC12A/B、BC13A/B、BC14A/B、BC15A/B;及變電所等配套系統(tǒng)。項(xiàng)目建成后，實(shí)現(xiàn)了船舶礦石卸船至火車裝車的不落地模式，實(shí)現(xiàn)了堆場內(nèi)礦石通過皮帶機(jī)流程裝運(yùn)至火車的功能，專業(yè)化流程裝車能力可達(dá)到1200萬噸/年。

礦石鐵路裝車輸運(yùn)系統(tǒng)，主要由皮帶機(jī)流程組成，其功能是將后方堆場裝卸作業(yè)區(qū)內(nèi)的礦石輸送至火車轉(zhuǎn)載樓內(nèi)，實(shí)現(xiàn)火車與輸送系統(tǒng)的無縫對(duì)接。在整個(gè)輸送系統(tǒng)中，多點(diǎn)卸料工藝是必不可少的，而以往多采用移動(dòng)漏斗來實(shí)現(xiàn)，但占用的空間比較大，增加了機(jī)房高度。在本項(xiàng)目中，采用了伸縮機(jī)頭來實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)卸料，并進(jìn)行了整體優(yōu)化。

2伸縮機(jī)頭工藝的改進(jìn)

在董家口礦石碼頭火車裝車線工程的TZ1機(jī)房內(nèi)，BC12A/B/C/D皮帶機(jī)頭部采用四工位移動(dòng)托輥伸縮機(jī)頭，可分別向BC13A/B/C/D皮帶機(jī)尾部喂料。

常用的多點(diǎn)卸料方式有二種：移動(dòng)漏斗和伸縮機(jī)頭。

移動(dòng)漏斗需要單獨(dú)占用機(jī)房的一層空間，特別是一對(duì)四卸料的工況，需要二層移動(dòng)漏斗相互配合來實(shí)現(xiàn)，并且操作繁瑣，故障率高，可靠性差。另外，移動(dòng)漏斗還容易堆料，如不及時(shí)清理會(huì)造成堵料，影響整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。在前期后方堆場的T7A機(jī)房就是兩層移動(dòng)漏斗（見圖1），圖中20.3層和25.3層為移動(dòng)漏斗，每層高度4.5米，機(jī)房總體高度約26.23米。由于采用移動(dòng)漏斗導(dǎo)致機(jī)房高度增加，落料高度為也隨之增大，加大了物料對(duì)下游皮帶機(jī)的沖擊，下游皮帶機(jī)經(jīng)常出現(xiàn)跑偏和撒料現(xiàn)象，膠帶的使用壽命也會(huì)降低，并且還會(huì)產(chǎn)生較大的粉塵，加重機(jī)房內(nèi)的環(huán)境污染，增加維護(hù)工作量。如果采用伸縮機(jī)頭，T7A機(jī)房可以減少二層，整體高度可以由26.23m降低到17.23m左右，BC10B皮帶機(jī)的提升高度也會(huì)降低9m左右，總裝機(jī)功率可以減少10-15%。這樣，不但機(jī)房和皮帶機(jī)的投資成本（包括土建、用鋼量、機(jī)電配套等）會(huì)降低，運(yùn)營成本（耗電量和維護(hù)工作量）也會(huì)大大減少，并且操作簡單、運(yùn)行可靠、維護(hù)方便，能有效改善環(huán)境污染問題。

與移動(dòng)漏斗實(shí)現(xiàn)一對(duì)多點(diǎn)卸料相比較，伸縮機(jī)頭卸料口直接與下游皮帶機(jī)導(dǎo)料槽對(duì)接，大大降低了機(jī)房層高（見圖2）。本次項(xiàng)目中TZ1機(jī)房內(nèi)采用了移動(dòng)托輥伸縮機(jī)頭，機(jī)房總高度僅有19.3米高，降低了9m左右。同時(shí)也降低了皮帶機(jī)的提升高，皮帶機(jī)的裝機(jī)功率減少了16%左右，不但降低了工程造價(jià)，也減少了運(yùn)營成本;另外由于落料高度降低，減小了物料對(duì)下游皮帶機(jī)的沖擊，下游皮帶機(jī)的跑偏和撒料現(xiàn)象也大大減少，粉塵污染也得以改善。

對(duì)于多點(diǎn)卸料，雖然移動(dòng)漏斗和伸縮機(jī)頭都能實(shí)現(xiàn)，但采用移動(dòng)漏斗會(huì)使工程投資增加不少，這里包括機(jī)房和皮帶機(jī)的土建和用鋼量，皮帶機(jī)的裝機(jī)功率會(huì)增加12-16%，機(jī)電配套的投資也會(huì)隨之增加;運(yùn)營成本會(huì)大大增加，包括耗電量，增加12-16%;維護(hù)工作量也會(huì)由于要處理大量的粉塵和漏斗中的堆料而大大增加。因此，無論從哪方面考量，伸縮機(jī)頭都要優(yōu)于移動(dòng)漏斗。

伸縮機(jī)頭按照不同的結(jié)構(gòu)形式，可分為固定托輥伸縮機(jī)頭和移動(dòng)托輥伸縮機(jī)頭。

前期的T5機(jī)房內(nèi)采用固定托輥伸縮機(jī)頭（見圖3），固定托輥伸縮機(jī)頭占用空間高度要稍大一些，皮帶機(jī)上理論帶面到機(jī)房層面的高度為3.047米。而且由于固定托輥和伸縮機(jī)頭上的托輥有338mm的高度差，運(yùn)行過程中，在高度變化位置，物料運(yùn)行不平穩(wěn)，很容易出現(xiàn)撒料現(xiàn)象。此種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是整體剛性比較好。

與固定托輥伸縮機(jī)頭相比較，移動(dòng)托輥伸縮機(jī)頭結(jié)構(gòu)緊湊，空間高度要低一些，皮帶機(jī)上理論帶面到機(jī)房層面的高度僅為2.15米。由于高度降低了近1m，因而維護(hù)相對(duì)方便。最主要的是不存在上托輥高度差的問題，物料運(yùn)行平穩(wěn)，不會(huì)出現(xiàn)散料現(xiàn)象，但在設(shè)計(jì)上，移動(dòng)托輥組的二側(cè)間隙要合理，牽引鏈條強(qiáng)度要足夠，防止出現(xiàn)托輥掉落現(xiàn)象。

移動(dòng)托輥伸縮機(jī)頭的導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)也有V形和矩形兩種形式。

V形軌道的V面與移動(dòng)托輥的小輪相接觸，可以約束托輥組的橫向移動(dòng)，導(dǎo)向性能好。但導(dǎo)軌直線度要求比較高，防止出現(xiàn)卡阻現(xiàn)象;另外，牽引鏈條強(qiáng)度要足夠，否則一旦出現(xiàn)斷鏈，整個(gè)運(yùn)行機(jī)構(gòu)運(yùn)行失衡后，會(huì)由于橫向約束力的存在而產(chǎn)生破壞性變形，后果會(huì)很嚴(yán)重。

矩形軌道只有一個(gè)上面和移動(dòng)托輥的小輪相接觸，移動(dòng)托輥橫向沒有約束，避免了卡阻現(xiàn)象。但牽引鏈條的強(qiáng)度要足夠，否則一旦有一側(cè)牽引鏈出現(xiàn)斷鏈，移動(dòng)托輥組的運(yùn)行會(huì)出現(xiàn)失衡，造成移動(dòng)托輥掉落。為了避免由于斷鏈造成移動(dòng)托輥組運(yùn)行失衡的問題，需要盡量降低移動(dòng)托輥的重心，并在車輪上設(shè)置防傾翻裝置，同時(shí)增加二根備用牽引鏈。

盡管伸縮機(jī)頭的不同結(jié)構(gòu)形式各有優(yōu)缺點(diǎn)，但經(jīng)過綜合分析和比較，在運(yùn)行平穩(wěn)、維護(hù)方便等方面，移動(dòng)托輥伸縮機(jī)頭明顯要優(yōu)于固定托輥伸縮機(jī)頭;對(duì)于移動(dòng)托輥伸縮機(jī)頭的二種導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)形式，如果從移動(dòng)托輥組運(yùn)行一旦失衡所造成的后果來考量，矩形導(dǎo)軌要好于V形導(dǎo)軌。在本項(xiàng)目中，最終選擇的是，導(dǎo)軌形式為矩形的移動(dòng)托輥伸縮機(jī)頭。

3 結(jié)語

伸縮機(jī)頭相對(duì)于移動(dòng)漏斗，有明顯的優(yōu)點(diǎn)。自董家口礦石碼頭火車裝車線項(xiàng)目開始，鐵路配套干散貨項(xiàng)目和裝船線項(xiàng)目均采用了伸縮機(jī)頭來實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)卸料，更好地滿足了系統(tǒng)工藝要求，取得了很好的效果。當(dāng)然在具體結(jié)構(gòu)上還存在一些不足，需要今后進(jìn)一步完善。

基金項(xiàng)目：科技援助項(xiàng)目中國-孟加拉港口建設(shè)聯(lián)合研究中心建設(shè)（KY202001014）