港口散料碼頭帶式輸送機系統(tǒng)的實踐

李少良 李建紅 劉衛(wèi)斌 鄧志勇

1 湖南省港務集團 岳陽 414002 2 衡陽運輸機械有限公司 衡陽 421002

散料碼頭帶式輸送機系統(tǒng)是某碼頭環(huán)保提質(zhì)改造工程的主要組成部分，散料碼頭改造2 個5 000 噸級散貨進口泊位，設計吞吐量及通過能力為600 萬t/a 鐵礦石，工程共包含13 條帶式輸送機（一期10 條）、3 臺卸船機、3 臺堆取料機、2 臺連續(xù)裝車機（一期1 臺）及相關(guān)配套的三通料斗和輸送機控制系統(tǒng)。2018年開始建設，2020 年建成投入使用。本文通過對該帶式輸送機系統(tǒng)的工藝布置、設計中的主要問題進行介紹與分析。

1 卸船、堆取料及裝車工藝

圖1 為散料碼頭的設計效果圖，圖2 為卸船、堆取料及裝車工藝流程。散料碼頭卸船配置3 臺單機額定效率為800 t/h 輕型橋式抓斗卸船機，平臺后設碼頭前沿雙線2 000 t/h 帶式輸送機(J1C1/J2C1)，分別將2 個泊位卸料向堆場或列車輸送物料。單條帶式輸送機可同時從2 臺卸船機受料，設計輸送量為2 000 t/h；當只有1臺卸船機給供料時，受料帶式輸送機輸送效率切換為1 000 t/h。

圖1 散料碼頭設計效果圖

碼頭前沿帶式輸送機、再通過T1/T2 轉(zhuǎn)運站、J1C2/J2C2、D1C1 ～D3C1 帶式輸送機將物料送至后方全封閉散料堆場，鐵礦石靜態(tài)儲量34.1 萬t，堆場內(nèi)部配置3 臺DQ2 000 / 3 000 t/h-42 m(堆料2 000 t/h，取料3 000 t/h)斗輪堆取料機(SR01 ～SR03)進行裝卸作業(yè)，堆場內(nèi)的3 條帶式輸送機，其中2 條用于堆料，1 條用于取料，可根據(jù)堆取料位置進行切換。堆場取料后通過3 000 t/h 帶式輸送機分別經(jīng)過T3/T4 轉(zhuǎn)運站和C1C1/C2C1、T1C1、T2C1 帶式輸送機系統(tǒng)連接至列車裝車區(qū)，列車裝車區(qū)配合（一期）1 臺TL3 000 t/h-14 m 鐵路軌道移動式裝車機(TL01)進行裝車作業(yè)，裝車機可覆蓋3 股裝車線(近軌道側(cè)裝車線工位兼顧檢修工位)，裝車線可一次對55 節(jié)車廂進行裝車作業(yè)。在鐵路股道另一側(cè)預留一線1 臺TL3 000 t/h-14 m(TL02)軌道移動式鐵路裝車機作業(yè)線(T2C1)，以備后期設備檢修工況時使用。

圖2 裝卸工藝流程圖

2 帶式輸送機系統(tǒng)的設計

2.1 系統(tǒng)的特點及其要求

由于該料場系統(tǒng)主要是向省內(nèi)的鋼鐵廠供應礦石，礦石來自于不同的礦石供應商，礦石種類多，且由于氣候的影響，礦石的顆粒大小、含水量變化較大，為了適應卸船和裝車工藝需要在多個轉(zhuǎn)載站處分流與匯流。

由于料場封閉，為了節(jié)省占地和建設成本，各條帶式輸送機的布置需要盡量緊湊。同時也限制了堆料輸送機卸料車的高度。

2.2 帶式輸送機系統(tǒng)的設計

根據(jù)工藝要求，系統(tǒng)（一期）共10 臺帶式輸送機的主要參數(shù)如表1 所示。

1）帶寬帶速選擇

為保證港口的吞吐能力并與卸船機和堆取料機匹配，J1C2/J2C2、D1C1/D2C1/D3C1、T1C1 帶式輸送機的輸送量為3 000 t/h，其他輸送機輸送量為2 000 t/h。帶寬分別選擇為1 400 mm 和1 200 mm，帶速依次為3.15 m/s 和2.5 m/s。

2）驅(qū)動功率和帶強的確定

設計采用GB/T 36698—2018 《帶式輸送機設計計算方法》[2]進行功率張力計算，D1C1/D2C1/D3C1 帶式輸送機的功率由初步設計的500 kW 降低為450 kW。選用限矩型液力耦合器驅(qū)動。

3）拉緊裝置的選擇

拉緊裝置有螺旋拉緊、重錘拉緊、液壓缸和絞車等拉緊方式[2]?？紤]到系統(tǒng)的各個帶式輸送機的長度屬短距離和中等長度輸送機，且布置空間受到一定限制，對布置空間可以滿足設置重錘拉緊要求的采用重錘拉緊，而其他輸送機選用液壓拉緊。由于空間的限制，D2C1輸送機將拉緊裝置布置在驅(qū)動裝置的緊邊，驅(qū)動裝置采用限矩型耦合器，耦合器的啟動時間在15s 以內(nèi)。而由于該輸送機為堆料、裝車線輸送機，輸送帶需要繞經(jīng)多個滾筒，一般鋼絲繩芯輸送帶中張力波傳播的速度為2 000～3 000 m/s，但張力波經(jīng)過滾筒時會出現(xiàn)波的折射、反射現(xiàn)象，從實際應用情況看，驅(qū)動裝置啟動后，應力波傳遞到頭部大約需要10 s，在重載啟動開始階段會出現(xiàn)少許的傳動滾筒打滑現(xiàn)象，但不影響輸送機的正常啟動與運行。

表1 帶式輸送機的主要配置

4）采用DEM 仿真方法驗證轉(zhuǎn)載系統(tǒng)設計的合理性

在項目進行中，對所有轉(zhuǎn)載站采用DEM 分析軟件進行了計算機仿真，這里僅給出T3 轉(zhuǎn)載站的仿真結(jié)果。為觀察物料的狀態(tài)，對所建立的DEM 仿真模型(見圖3)在圖中4 個位置提取物料速度。

圖3 T3 轉(zhuǎn)載站物料速度測量區(qū)域

由于T3 轉(zhuǎn)載站從開始仿真到得到穩(wěn)定狀態(tài)需要將近10 s 的時間，因而在討論中所分析的結(jié)果都是仿真開始后的10 ～15 s 之間的數(shù)據(jù)。T3 轉(zhuǎn)載站各個區(qū)域物料速度隨時間的變化圖如圖4 ～圖7 所示，圖4 和圖5 分別為圖2 中1 號和4 號位置的物料速度，物料速度指給料帶式輸送機和受料帶式輸送機的速度為3.15 m/s。圖6 為給料輸送機卸料到轉(zhuǎn)載站上的沖擊位置和沖擊速度，圖7 為物料落到受料帶式輸送機上的物料速度大小和方向。一般來說，物料在受料輸送機運行方向的速度應接近于受料帶式輸送機的速度，然而，本系統(tǒng)由于輸送的物料品種多，特別在輸送含水率較高的情況下，為了防止堵料加大了溜槽的傾斜角度。為了避免細、粘性物料的粘結(jié)，在轉(zhuǎn)載站漏斗上設置了振打器。為降低轉(zhuǎn)載站襯板的磨損和大塊物料的沖擊，轉(zhuǎn)載站還設計了圖8 所示防止襯板磨損結(jié)構(gòu)(俗稱料打料)。

按照文獻[4]的評價方法給出了顆粒流對受料輸送帶的最大沖擊力和沖擊系數(shù)(見表2)，較好地反映了顆粒流的沖擊效果，可見整個轉(zhuǎn)載站對受料帶式輸送機的沖擊較小。對受料帶式輸送機上受料情況進行了分析，輸送帶的可能最大偏移滿足GB/T 10595—2017《帶式輸送機》4.2.2 的要求。

表2 T3 轉(zhuǎn)載站受料輸送帶10 ～15 s 的沖擊力和沖擊系數(shù)

圖4 T3 轉(zhuǎn)載站1 號測試區(qū)域物料速度

圖5 T3 轉(zhuǎn)載站4 號測試區(qū)域物料速度

圖6 T3 轉(zhuǎn)載站2 號測試區(qū)域物料速度

圖7 T3 轉(zhuǎn)載站3 號測試區(qū)域物料速度

圖8 料打料溜槽的制造

3 帶式輸送機的制造、安裝與應用效果

整個項目按合同90 天完成交貨，圖9 為封閉料場中設備的安裝，目前項目正式投產(chǎn)。

帶式輸送機封閉運行、干霧除塵等措施解決了環(huán)保問題。打造了高效生產(chǎn)線，1.5 h 可完成一列55 節(jié)車廂、3 500 t 散料裝車，年吞吐能力可達1 000 萬t，效率提升近70%的同時降低裝卸成本25%。對于建設專業(yè)化大宗干散貨泊位、特別是老舊碼頭提質(zhì)改造具有示范意義。

圖9 安裝中的封閉料場設備