大宗散貨裝卸工藝及其發(fā)展——煤炭

1、大宗散貨裝卸工藝及其發(fā)展煤炭一、概述1.煤炭的流向特點(diǎn)：煤炭是僅次于鐵礦石的第二大干散貨，由于其與鋼鐵工業(yè)的緊密關(guān)聯(lián)性，其海運(yùn)流向和發(fā)展趨勢(shì)和鐵礦石很類(lèi)似主要從澳大利亞、北美和南非流向日本、遠(yuǎn)東、歐洲和地中海等地區(qū)。我國(guó)煤炭流向具有“北煤南運(yùn)”的特點(diǎn)。我國(guó)煤炭產(chǎn)區(qū)主要在北方，分布在東北、山西、內(nèi)蒙古等，而我國(guó)工業(yè)分布以南方相對(duì)比較發(fā)達(dá)。由此形成的煤炭裝卸港口分布表現(xiàn)為北方為煤炭裝船港（配備超大型的裝船設(shè)備設(shè)施），而南方沿海大多數(shù)是煤炭卸船港（配備大型高效的卸船設(shè)施設(shè)備）。2.主要運(yùn)輸工具：水上運(yùn)輸?shù)拇埃▽?zhuān)用煤炭船、內(nèi)河駁船）和陸路運(yùn)輸?shù)蔫F路車(chē)型（專(zhuān)用車(chē)型和通用車(chē)型）3.選用專(zhuān)用、高效的港口工

2、藝設(shè)備的必要性：煤炭運(yùn)量大，貨流穩(wěn)定、專(zhuān)用船舶大型化和高效化、鐵路車(chē)輛的長(zhǎng)大專(zhuān)列固定編組和直達(dá)循環(huán)的運(yùn)行組織4.設(shè)計(jì)和選擇港口裝卸工藝的要求：深入分析車(chē)船的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)5. 煤炭港口裝卸工藝的系統(tǒng)組成：裝卸船舶作業(yè)、水平運(yùn)輸作業(yè)、堆場(chǎng)作業(yè)二、煤炭、礦石進(jìn)口裝卸工藝系統(tǒng)煤炭、礦石出口裝卸工藝主要由煤炭、礦石卸船作業(yè)、堆場(chǎng)作業(yè)和裝車(chē)（或船、駁）作業(yè)三個(gè)工藝環(huán)節(jié)組成。1、 卸船工藝卸船機(jī)械按機(jī)械工作特點(diǎn)可分為：間歇型卸船機(jī)和連續(xù)型卸船機(jī)兩類(lèi)；按卸船方式分為：船舶自卸和非自卸。（1） 間歇型卸船機(jī)間歇型散貨卸船機(jī)主要有：船舶抓斗起貨機(jī)、抓斗卸船機(jī)等。因?yàn)樽ベ€卸船的工作循環(huán)周期中有一個(gè)空返回程，因此稱(chēng)

3、之為間歇型卸船機(jī)。抓斗的工作原理：抓斗卸船機(jī)上的抓斗普遍采用繩索式抓斗，繩索式是抓斗依靠繩索滑輪組產(chǎn)生閉合力，使抓斗產(chǎn)生啟閉。一般有單繩抓斗、雙繩抓斗、四繩抓斗，目前后面兩種使用最為廣泛。雙繩抓斗的工作原理：（1）抓斗下降：起升繩、開(kāi)閉繩同步放出，空抓斗以張開(kāi)狀態(tài)下降至貨堆上（2）抓取物料：兩繩均松弛，抓斗靠自重插入貨堆，收緊開(kāi)閉繩，抓斗逐漸閉合（3）抓斗提升：抓斗完全閉合后兩繩同步收緊，抓斗上升（4）抓斗卸料：抓斗移至卸料點(diǎn)，放松開(kāi)閉繩，在抓斗自重及料重作用下，抓斗自動(dòng)打開(kāi)卸料。圖1 抓繩抓斗的結(jié)構(gòu)與工作原理a） 下降并張鄂板；b）收閉鄂板抓料；c）提升；d）張開(kāi)鄂板卸料1-下橫梁；2-撐桿

4、；3-上橫梁；4-支持繩；5-開(kāi)閉繩；6-鄂板雙繩抓斗的工作特點(diǎn)：工作可靠、操作簡(jiǎn)單、生產(chǎn)率高，應(yīng)用廣泛四繩抓斗的工作特點(diǎn)：工作時(shí)不易打轉(zhuǎn)、工作穩(wěn)定，因此在港口散貨裝卸工作中獲得最廣泛的應(yīng)用。A船舶抓斗起貨機(jī)優(yōu)點(diǎn)：不需要在碼頭上配置卸船機(jī)械，可節(jié)約碼頭的建設(shè)費(fèi)用，港口的裝卸成本也可降低缺點(diǎn)：起重量較小，卸貨效率較低，在大型專(zhuān)業(yè)化散貨碼頭應(yīng)用不多。B抓斗卸船機(jī)抓斗卸船機(jī)是目前應(yīng)用較為廣泛的散貨卸船機(jī)。根據(jù)抓斗水平移動(dòng)方式不同，可以分為門(mén)座抓斗卸船機(jī)和橋式抓斗卸船機(jī)。1） 門(mén)座抓斗卸船機(jī)結(jié)構(gòu)：基本結(jié)構(gòu)和門(mén)座起重機(jī)相似，只是在其門(mén)架上裝有漏斗和帶式輸送機(jī)系統(tǒng)。特點(diǎn)：卸船效率高，這是由于一方面門(mén)架下的

5、漏斗可根據(jù)抓斗行程調(diào)節(jié)伸縮，使抓斗帶貨運(yùn)行的行程縮短，另一方面是因?yàn)閹Ф烽T(mén)機(jī)的起升、變幅速度比普通門(mén)機(jī)高40%-50%，提高了裝卸效率。圖2 四繩抓斗 圖3 門(mén)座抓斗卸船（尺寸單位：mm）1-頭部；2-橫梁；3-拉桿；4-斗部 不足：因?yàn)樽ザ返拈L(zhǎng)度太長(zhǎng)，臂架重量較大，提高起升和變幅速度會(huì)增加抓斗的偏擺和引起較大的動(dòng)載荷，所以提高速度受到限制；另外，起重量的增加又對(duì)自重和輪壓的影響很大，所以帶斗門(mén)機(jī)的設(shè)計(jì)生產(chǎn)效率一般為500-700t/h。適用：船型不超過(guò)5萬(wàn)噸級(jí)的中型散貨進(jìn)口碼頭，卸車(chē)效率在700/h以下。應(yīng)用：我國(guó)上海港區(qū)中華南棧進(jìn)口碼頭使用的帶斗門(mén)機(jī)平均臺(tái)時(shí)效率為500t，適用船型2萬(wàn)-3

6、萬(wàn)噸。2） 橋式抓斗卸船機(jī)結(jié)構(gòu)：在一般橋架型起重機(jī)的機(jī)構(gòu)之外，在門(mén)架上裝設(shè)了有軌橋架，載重小車(chē)（抓斗小車(chē)）。特點(diǎn)：可以承受較大的動(dòng)量載荷，具有較高的起升和小車(chē)運(yùn)行速度，機(jī)上的受料漏斗又靠近船艙，小車(chē)的作業(yè)行程較短，抓斗的起重量大使用范圍：最小的起重量為5t，卸船生產(chǎn)率約400t/h；最大的起重量可達(dá)85t，卸船生產(chǎn)率高達(dá)4200-5100t/h適用：是國(guó)外大型散貨碼頭最主要的卸船機(jī)械，一般適用于5萬(wàn)噸級(jí)以上的散貨專(zhuān)用船，卸船效率一般為700-3000t/h。圖4 橋式抓斗卸船機(jī)（尺寸單位：mm）（2） 連續(xù)型卸船機(jī)鏈斗卸船機(jī)和斗輪卸船機(jī)是兩種常見(jiàn)的煤炭、礦石連續(xù)型卸船機(jī)。1） 鏈斗卸船機(jī)主要特

7、點(diǎn)：（1）使用范圍廣?？捎糜谳p物料和重物料的卸船祖業(yè)，也可使用于從河駁到大、中型海船的卸載。（2）卸船效率較高。平均卸船效率可達(dá)到額定生產(chǎn)率的55%-60%，抓斗卸船機(jī)只有45%-50%（3）工作穩(wěn)定。工作中沒(méi)有頻繁的起制動(dòng)，噪聲較小。（4）物料損失小，能耗低。相比于抓斗起重機(jī)，其卸船物料損失量低于2%，能量消耗也低1%-2%（5）易于實(shí)現(xiàn)卸船作業(yè)自動(dòng)化（6）對(duì)環(huán)境污染小圖5 鏈斗式卸船機(jī) 圖6 固定式雙斗輪卸船機(jī)2） 斗輪卸船機(jī)斗輪卸船機(jī)幾乎可以用來(lái)卸任何散粒物料，從經(jīng)濟(jì)方面考慮，斗輪卸船機(jī)更適合用來(lái)卸那些易于堆快、堆積密度大、磨琢性大等性能的物料，如煤炭、礦石。分類(lèi)：內(nèi)河型斗輪卸船機(jī)（分為

8、固定式和自行式）和海港型斗輪卸船機(jī)兩類(lèi)特點(diǎn)：（1）對(duì)物料的適應(yīng)性好，斗輪挖取力強(qiáng)，可以作業(yè)各種散粒物料；（2）對(duì)船型的適應(yīng)性好（3）卸船效率高。平均生產(chǎn)率較高（4）能耗較低。斗輪卸船機(jī)除了機(jī)頭取料裝置之外，其余主要部分是帶式輸送機(jī)和斗式提升機(jī)，故其能耗較低。（5）環(huán)境污染小。（6）由于斗輪卸船機(jī)一般用于接卸較難挖取的重散粒物料，故其整機(jī)剛度較大，整機(jī)重量及制造成本也比其他機(jī)械式連續(xù)卸船機(jī)高。圖7 自動(dòng)式內(nèi)河斗輪卸船機(jī)圖8 海港型斗輪卸船機(jī)3） 自卸船船舶本身具有卸貨設(shè)備，以連續(xù)輸送方式將貨物卸出。與一般的散貨船不同之處：裝料船艙底部呈V形，并有船艙漏斗和控制匣門(mén)，在V形船艙底和船底之間布置有帶

9、式輸送系統(tǒng)。優(yōu)點(diǎn)：船舶可以完全機(jī)械化、高效率卸貨，可完全消除船舶清艙作業(yè)；可節(jié)省碼頭建造專(zhuān)用卸貨設(shè)備的費(fèi)用；有利于解決煤炭和礦石卸船時(shí)的環(huán)境污染問(wèn)題。缺點(diǎn)：自卸船結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)高，維修困難圖9 自卸船示意圖2、 裝車(chē)工藝陸運(yùn)出港一般由火車(chē)或貨車(chē)運(yùn)輸，在港口需要進(jìn)行裝車(chē)作業(yè)。裝車(chē)作業(yè)的方法主要有：高架存?zhèn)}裝車(chē)、懸臂裝車(chē)機(jī)裝車(chē)、流動(dòng)機(jī)械裝車(chē)（1） 高架存?zhèn)}裝車(chē)在裝車(chē)量較大的港口，可使用高架存?zhèn)}、漏斗和帶式輸送機(jī)構(gòu)成的裝車(chē)系統(tǒng)。特點(diǎn)：容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，裝車(chē)速度快、裝車(chē)精度高、裝車(chē)質(zhì)量好、對(duì)環(huán)境污染小。圖10 高架存?zhèn)}裝車(chē)示意圖（2） 懸臂裝車(chē)機(jī)裝車(chē) 特點(diǎn)：裝車(chē)效率高，最大裝車(chē)能力可達(dá)3600t/h

10、，裝車(chē)質(zhì)量好，車(chē)廂表面物料平整，無(wú)偏載，完全符合鐵路運(yùn)行要求。但設(shè)備投入大，制造成本高。適用于裝車(chē)量大的專(zhuān)業(yè)化碼頭（3） 流動(dòng)機(jī)械裝車(chē)特點(diǎn)：機(jī)動(dòng)性能好，作業(yè)范圍大。但裝車(chē)效率低、物料容易灑落、揚(yáng)塵嚴(yán)重。一般用于對(duì)裝車(chē)量不大、非專(zhuān)業(yè)化碼頭。3、清艙工藝清艙機(jī)的作用是清除艙內(nèi)物料和提高抓斗的卸船效率。常用的清艙機(jī)有：履帶式推土機(jī)和推扒機(jī)。在艙內(nèi)清艙條件較差的情況下，大多數(shù)是用履帶式推土機(jī)清艙，它不但能在物料上運(yùn)行，而且爬坡能力大。推扒機(jī)是推土機(jī)的一種變形機(jī)種，通過(guò)推扒板的推和扒，將艙內(nèi)物料從艙壁匯聚到中央，以便抓斗抓取。為保證卸船機(jī)的生產(chǎn)率，卸船作業(yè)和清倉(cāng)作業(yè)要有序進(jìn)行。4、裝卸工藝流程圖11 工藝流程a）船堆場(chǎng)；b）船駁船；c）場(chǎng)車(chē)三、煤炭、礦石計(jì)量與粉塵防治1、噴霧抑塵法適用于減少抓取和投送時(shí)產(chǎn)生的粉塵。如南京港的翻車(chē)機(jī)就是采用此法，效果好。2、噴水抑塵法適用于大面積露天堆場(chǎng)。這個(gè)方法需要在堆場(chǎng)修建污水處理池，將堆場(chǎng)流出的污水集中大池中，加以沉淀、過(guò)濾等處理。問(wèn)題：噴霧防塵和噴水防塵在北方不能使用，在南方實(shí)際運(yùn)用中，也存在難以控制噴水量的問(wèn)題。3、 除塵器除塵在