散貨碼頭裝卸鉀肥的工藝研究

蔣志同

（中船第九設計研究院工程有限公司，上海 200090）

鉀肥主要有氯化鉀、硫酸鉀、草木灰、鉀瀉鹽、磷酸一氫鉀等，均為水溶性，要求鉀肥運輸過程中防雨、防潮。本文以剛果鉀肥出運碼頭為例，通過選擇合理的裝卸工藝和設備，來滿足散貨碼頭裝卸鉀肥的工藝要求。

1 工程概述

本工程散貨碼頭是負責鉀肥出運的配套工程，根據規劃，擬建設一座5 萬噸級散貨鉀肥專用碼頭，包括引橋、堆場以及碼頭上的裝船機、帶式輸送機等附屬設施。本工程裝卸工藝主要考慮鉀肥從陸域堆場到碼頭船舶的裝卸工藝。

2 設計參數

（1）鉀肥年裝船量：120 萬噸，遠期200 萬噸；

（2）設計船型：5 萬噸級散貨船；

（3）流向：由本港出運鉀肥；

（4）工作時間：裝船考慮三班制；

（5）碼頭年作業天數：243 天；

（6）設計代表船型（見表1）。

表1 設計船型表

3 裝卸設備的選型及防護措施

3.1 碼頭裝船作業設備選型

目前大型專業化散貨碼頭的裝船設備一般有固定式裝船機和移動式裝船機。由于鉀肥屬于水溶性的物料，整個輸送過程需要保證一定的封閉性，因此，碼頭皮帶機的布置，不適宜為敞開式布置，基本為封閉廊道布置。

3.1.1 固定式裝船機

固定式裝船機一般是指機身不能移動且固定在墩臺上的裝船機。固定式裝船機設有臂架旋轉、伸縮和俯仰機構以達到裝船作業必要的覆蓋面，這種裝船機的底座就是坐落在碼頭靠船墩上，設有裝船塔架、臂架，臂架由固定臂與伸縮臂組成，內設帶式輸送機，臂架端部設可伸縮溜管。其工作范圍由臂架的伸縮行程和旋轉的角度來決定，因作業范圍較小，碼頭上一般需要布置多臺固定式裝船機。

3.1.2 移動式裝船機

移動式裝船機主要由大車行走機構、臂架、伸縮溜管、尾車等組成。碼頭上的帶式輸送機布置在裝船機門架下面，尾車傾斜布置在碼頭帶式輸送機上方，并和裝船機連接成一個整體。移動式裝船機在垂直碼頭長度方向的工作范圍主要由臂架的伸縮或者俯仰來確定，在沿著碼頭長度方向的工作范圍主要由大車行走的距離來決定。物料裝船由裝船機尾車將碼頭前沿的帶式輸送機上的物料轉接到裝船機，再由裝船機把物料裝入船艙內。

3.1.3 裝船作業設備的對比

固定式裝船機結構相對簡單，造價便宜，但作業覆蓋范圍較小，應用區域有局限性，適合小型碼頭，萬噸級以上碼頭需布置多臺固定式裝船機來滿足裝卸要求。移動式裝船機可順著碼頭長度方向來回移動，作業范圍較大，可適應多種噸級船舶，碼頭上部一般布置一臺或兩臺移動式裝船機即可滿足要求，推薦采用移動式裝船機。

3.2 水平運輸設備

一般散貨的水平運輸采用帶式輸送機械或汽車，但對于專業鉀肥裝卸碼頭而言，帶式輸送機具有性能可靠、運輸效率高、經濟合理的特點。故鉀肥的水平運輸推薦帶式輸送機。

3.3 防護措施

因鉀肥具有不耐潮、水溶性的特征，需要在運輸過程中對設備進行合理布置，保障鉀肥防雨防潮。在引橋帶式輸送機上加設用彩鋼板制作的封閉式防雨罩（見圖1），碼頭上部帶式輸送機由于裝船機作業需要，采用半封閉斷面（見圖2）。

圖1 引橋皮帶機斷面圖

圖2 碼頭上部皮帶機斷面圖

3.4 其他輔助設備

其他輔助設備包括計量裝置、防塵裝置、設備保護裝置等。

3.5 碼頭主要裝卸設備表

碼頭主要裝卸設備表見表2。

表2 碼頭主要裝卸設備表

4 裝卸工藝方案及流程

裝卸工藝根據貨種、運量、流向、設計船型及碼頭功能，裝卸工藝設計包含：裝船工藝、水平輸送工藝、碼頭平臺布置、引橋布置等環節。鉀肥裝船工藝考慮了多個方案，根據開敞式總平面布置，結合港區今后發展，裝卸工藝可合并為方案一：單臺裝船機布置方案；方案二：雙裝船機布置方案。

4.1 裝卸工藝方案一：單臺裝船機布置方案

本方案將來自陸域堆場的鉀肥經帶式輸送機轉卸到陸域2#轉運站，然后通過引橋帶式輸送機BC9 把鉀肥運輸到碼頭轉運站，再通過帶式輸送機BC10 轉運鉀肥到裝船機上，由裝船機SL 進行裝船。

碼頭工程含一路兩條帶式輸送機（BC9、BC10），其中碼頭部分為帶式輸送機BC10，沿裝船機作業長度全程布置在高架廊道上，廊道布置在裝船機軌道外側。碼頭帶式輸送機BC10 的廊道為半封閉結構。

引橋帶式輸送機BC9 的廊道為全封閉結構，其中引橋根部及端部采用高架廊道結構，其余部分均布置在引橋面。為減少碼頭轉運站的尺度及改善帶式輸送機頭部區域的空間條件，將皮帶機BC10 的驅動裝置布置在高架廊道下，使碼頭設施的空間利用更合理。引橋廊道布置在引橋西側。引橋帶式輸送機BC9 與碼頭帶式輸送機BC10 之間通過碼頭轉運站過渡。

4.2 裝卸工藝方案二：雙裝船機布置方案

來自陸域堆場的兩條帶式輸送機把鉀肥轉卸到陸域2#轉運站通過本工程中的引橋帶式輸送機BC9a、BC9b把鉀肥運輸到碼頭轉運站，再通過帶式輸送機BC10a、BC10b 轉運鉀肥到裝船機上的皮帶機上，由裝船機SL1、SL2 進行裝船。

4.3 裝卸工藝流程

4.3.1 裝卸工藝流程（方案一）

陸域倉貯帶式輸送機 → 陸域2#轉運站 → 引橋帶式輸送機BC9 → 碼頭轉運站 → 帶式輸送機BC10 →2000t/h 裝船機SL → 裝船。

4.3.2 裝卸工藝流程（方案二）

4.4 裝卸工藝方案的對比

兩個工藝方案都簡單便捷，基本類似，其中方案一優點是引橋寬度窄，投資省。缺點是后續能力擴展余地小。

方案二增加裝船機和皮帶機數量，減少裝船時間，后續擴展余地大，其中一條皮帶機也可用于裝卸其他貨種，缺點是增加了設備數量及引橋寬度，前期投資增加太多。

根據規劃此碼頭為鉀肥專業運輸碼頭，而方案一工藝簡單，投資較少成本低，裝卸工藝推薦方案一。圖3為推薦方案的碼頭工藝平面圖：

圖3 碼頭工藝平面圖

5 泊位通過能力計算

泊位通過能力根據《海港總體設計規范》（JTS165-2013）中有關規定，并按下列公式計算確定，各參數取值詳見表3。

表3 泊位通過能力參數取值一覽表

計算結果如下：

方案一的泊位通過能力Pt=355 萬噸，方案二的泊位通過能力Pt=335 萬噸，均滿足設計120 萬噸，遠期規劃200 萬噸吞吐量要求。

6 裝卸工藝主要技術指標

裝卸工藝主要技術指標（推薦方案）見表4：

表4 裝卸工藝主要技術指標表（推薦方案）

7 結束語

鉀肥有易溶于水，易潮的特點，針對這一點通過選擇合理的裝卸工藝、設備及其防護措施，合理布置鉀肥專用碼頭，達到滿足運行要求、提高工作效率及降低運營成本的效果。本文的裝卸工藝研究可以對散貨碼頭裝卸鉀肥的設計和建設提供參考和技術支持。