中交第二航务工程勘察设计院有限公司 周 瑞
摘 要：以内河某大型铁水联运港口工程为例，针对内河散货港口建设规模大型化、工艺系统复杂化、功能需求多样化、装卸船舶小型化等特点，提出适合内河散货港口铁水联运需求的铁路卸车作业形式、码头及堆场装卸工艺系统设计方案以及工艺设备选型。
关键词：内河散货港口;工艺系统;铁水联运;设备选型
由于内河大型散货港口建设发展较晚且原内河港口多为中小型码头，目前在进行内河大型散货港口设计时，大多参考沿海散货港口的规划、设计及港区生产运作经验，但沿海的大型散货港区基本以铁路转水路为主，其码头装卸效率与铁路装卸车效率基本匹配，工艺系统相对单一，总平面布置形式基本固定，而内河大型散货港口功能需求多样，工艺系统相对复杂。笔者针对内河大型散货港口的特点，系统地对内河大型散货铁水联运港口工艺系统进行研究［1－2］。
内河某铁水联运工程一期建设规模为:物流量4 000万吨/年，吞吐量2 100万吨/年，其中铁路进口1 500万吨/年，水路进口500万吨/年，水路出口1 600万吨/年，公路及皮带机出口400万吨/年。根据运量需求，需建设2个3 000吨级(结构兼顾5 000吨级)散货进口泊位，4个3 000吨级(结构兼顾5 000吨级)散货出口泊位。本工程装卸工艺可分为码头装卸工艺、铁路装卸工艺、堆场装卸工艺三大部分，其中堆场装卸工艺由堆取料系统、预留精配煤装卸区以及预留洗煤区组成。
1.1 码头装卸工艺系统
自上游往下游依次布置2个专业煤炭进口泊位和4个专业煤炭出口泊位。2个煤炭进口泊位共布置了4台轨距为16 m、额定效率为800 t/h的桥式抓斗卸船机进行煤炭卸船作业;4个煤炭出口泊位中，每个泊位配置1台轨距为16 m、额定效率为1 500 t/h的直线轨道式散货装船机。
1.2 堆场装卸工艺系统
堆场储煤场采用纵向布置方案。整个堆场装卸工艺系统由堆取料工艺系统、预留精配煤装卸区以及预留洗煤区组成。由于铁路装卸采用四翻翻车机系统，出翻车机房带式输送机出料能力为8 000 t/h，而斗轮堆取料机取料能力需与水路装船机装船能力相匹配，为1 500 t/h，如果采用堆料能力8 000 t/h、取料能力1 500 t/h的斗轮堆取料机，将造成斗轮堆料机取料能力的巨大浪费，且设备投资巨大。针对散货堆场堆取料系统与铁路翻车机系统的矛盾，本次设计将铁路四翻翻车机房原1条接料能力为8 000 t/h的带式输送机，设计为2条接料能力为4 000 t/h的带式输送机，即四翻翻车机接料系统采用双线，见图1。
1.3 铁路装卸工艺系统
本工程远期需满足5 000万吨/年的卸车能力，因此要采用翻车机卸车方式。采用贯通式四翻卸车，一期需单线四翻翻车机系统，二期工程全部完工后双线四翻系统同时运行。考虑远期火车来煤规模，经计算，出翻车机房带式输送机出料能力为8 000 t/h。
图1 四翻翻车机双线接料系统
2.1 功能需求多样化，工艺流程复杂化
从以上工程项目设计实例可以看出，目前内河的大型散货港口在功能需求上与已经建成的沿海大型散货港口相同，都需要具备火车卸车、堆场转运、码头装船等基本功能，但除此之外内河散货港口往往还需要火车装车、汽车装车、筛分破碎、粗配、甚至精配、洗选煤等功能。随着功能需求的增多，相应的工艺流程大大增加。以下为内河散货港口的工艺流程:
(1)火车→堆场:火车→翻车机→皮带机系统→堆料机/斗轮堆取料机→堆场。
(2)船→堆场:船→卸船机→皮带机系统→堆料机/斗轮堆取料机→堆场。
(3)堆场→船:堆场→斗轮取料机/斗轮堆取料机→皮带机系统→装船机→船。
(4)堆场→火车:堆场→斗轮取料机/斗轮堆取料机→皮带机系统→装车机→火车。
(5)堆场→汽车:堆场→单斗装载机→汽车。(6)筛分、破碎、配煤、选煤工艺。
2.2 装卸船型小型化，装卸泊位数量多
受航道条件所限，内河通航的船型比沿海船舶小。内河船型一般为3 000～5 000吨级，甚至1 000～2 000吨级，而内河大型散货港口的出口量较大，如湖北某煤炭储配基地工程一期水陆出口吞吐量为1 600万吨/年，需建设4个3 000吨级(结构兼顾5 000吨级)散货出口泊位，远期出口吞吐量为5 000万吨/年，共需建设12个3 000吨级散货出口泊位;湖南某煤炭港口基地工程水陆出口吞吐量为1 100万吨/年，需建设4个2 000吨级(结构兼顾5 000吨级)散货出口泊位。沿海大型散货港口，如曹妃甸某煤码头工程起步阶段散货出口量为5 000万吨/年，共建设有5个泊位，含2个10万吨级、2个7万吨级、1个5万吨级。相比于内河大型散货港口完成5 000万吨吞吐量需要12个泊位，泊位数大大增加。
3.1 码头前沿装卸工艺系统
内河码头前沿装卸工艺系统由于受船型较小限制，装卸船设备的额定效率比沿海港口小，通常卸船设备额定效率为300～800 t/h，装船设备额定效率为500～2 000 t/h;单个泊位的通过能力进口为100～300万吨/年，出口为150～400万吨/年。码头水工结构形式主要为直立式和斜坡式两种，水位差为10～30 m。内河散货码头单泊位的通过能力除受船型较小因素影响之外，还受内河码头结构形式及水位差较大等因素的影响，故其单泊位进出口通过能力均大大低于沿海大型散货码头。
3.2 堆场堆取料工艺系统
堆场堆取料工艺系统是内河大型散货港口的核心部分。大部分的内河大型散货港口功能需求均在堆场完成，如堆存、转运、混配、筛分、破碎、采制样等。整个堆场工艺系统设计中尤其以堆场堆存量、堆场布置形式及堆取设备的选型为重点。目前内河大型散货港口堆场堆存量均在百万吨级，与沿海大型散货港口几乎相当，在布置形式上通常也分为两种:即平行于码头前沿的横向布置和垂直于码头前沿的纵向布置。堆取设备和堆取形式一般也分为2种:即由堆料机和斗轮取料机所组成的堆取分开布置形式;由斗轮堆取料机单一设备所组成的堆取合一布置形式。内河大型散货港口的出口泊位较多，如果采用1个泊位布置1台装船机的装船工艺，则需要堆场中的取料作业有足够多的作业线与出口泊位的装船机相对应，这就带来堆场中堆取作业线过多，如果采用沿海港口的堆取分开的作业模式，则需要的堆取作业线过多、过密，而采用堆取合一的布置形式，堆取作业线的数量和设备台数都会大大减少，能优化堆场的布置形式。［3］
内河大型散货港口堆场设备选型比较见表1。
3.3 铁路装卸车工艺系统
3.3.1 贯通式翻车机组成及工作原理
火车卸煤系统由翻车机系统、给料机、受煤槽下带式输送机及相应的辅助设施组成。翻车机卸煤系统由转子式翻车机、定位车、夹轮器、振动煤箅子、单向止挡器、喷雾抑尘设施、电气控制和联锁装置等组成。其工作原理如下:
机车从编组站将运煤列车牵引至翻车机前，定位车臂在列车第1辆车后车钩处落下，定位车推着位于前面的机车及第1辆车并且同时牵引着后面的列车，将第1组车辆的n辆车(n为一次翻车数量)的第1节定位于翻车机进口处，此时位于列车第1辆车前面的机车处于翻车机内，同时定位车退回，退回距离为一组车辆的长度，并在第2组车辆的后车钩处落下定位车臂;其后定位车再次前推后牵着列车，在将翻车机内机车推出翻车机的同时，将第1组车辆定位于翻车机内;然后定位车抬臂，翻车机开始翻卸作业。定位车再次回退一组车辆长度的过程中，翻车机将其内车辆翻卸空。此后定位车按照回退一组车辆的长度，前推后牵着列车，在将翻车机内一组车辆推出翻车机的同时，将另一组车辆定位于翻车机内的规律反复运行，直到将车辆全部送入翻车机。
内河大型散货港口典型翻车机机型比较见表2。
表1 内河大型散货港口堆场设备选型比较
堆取形式堆取分开堆取合一堆场设备堆料机斗轮取料机斗轮堆取料机堆料能力/(t·h－1)2 000～8 000 2 000～4 000取料能力/(t·h－1)1 000～2 000 1 000～2 000设备数量较多较少设备干扰较小较大
表2 内河大型散货港口典型翻车机选型
翻车机型式双翻翻车机四翻翻车机铁路布置形式贯通式折返式贯通式年卸车辆(万吨)1 000 500～700 2 500每次翻卸车辆数/(车·次－1)2 4额定翻卸次数/(次·h－1)20 15 25翻车机额定能力/(t·h－1)2 000～3 000 8 000占地面积较多较少土建费用较高高
3.3.2 贯通式双翻翻车机
单套双翻翻车系统作业，按每小时翻车27×2节，双翻整列车(54节)需60 min，如果接车时间按5 min计，拨车机推送车辆对位时间按10 min计，机车待发时间按10 min计，这样整列火车从进厂到出厂所需时间为85 min。为了满足卸车17列的要求，需采用双线双翻系统，其连续卸车时间为:17÷2×85 ÷60≈12.04 h，双线双翻满足要求。二期需再增加2套双翻系统，经计算连续卸车15.10 h可满足要求。采用贯通式双翻卸车，一期需双线双翻系统同时运行，二期工程全部完工后四线双翻系统同时运行，卸车铁路线投资及翻车机系统投资高，占地面积大。
3.3.3 贯通式四翻翻车机
单套四翻翻车系统按每小时翻车25×4节计，四翻整列车(54节)约需33 min，如果接车时间按5 min计，拨车机推送车辆对位时间按5 min计，机车待发时间按5 min计，这样整列火车从进厂到出厂所需时间为48 min。卸车17列单线四翻能满足要求，其连续卸车时间为:17×48÷60≈13.60 h。双线四翻系统同时运行相比于同样需要完成5 000万吨的年卸煤量的四线双翻，卸车铁路线投资及翻车机系统投资低，占地面积小。
(1)相对应于同样翻卸台数的翻车机，贯通式布置形式的翻车机效率更高，因此在有足够用地的条件下应优先采用贯通式的翻车机布置形式。
(2)由于内河大型散货港口的出口泊位往往较多，需要堆场有尽量多的取料作业线，在不影响堆场设备布置的条件下，应尽量优先选择堆取合一的布置形式，以减少过密的堆场作业线数。
(3)由于斜坡式或浮式结构形式的泊位通过能力往往较低，在专业化的大型散货港口的码头结构的形式上应优先采用直立式。
参考文献：
［1］JTJ 212－2006.河港工程总体设计规范［S］:24－49.
［2］刘庆辉.湛江港霞山港区散货码头工艺系统设计［J］.水运工程，2014(2):142－145.
［3］刘兆屯.大型散货堆场工艺设计研究［J］.港工技术，2014(2):32－34.
Research on the Railway－W ater Combined Transport Process System on Large Inland River Bulk－Cargo Port
CCCC Second Harbor Consultants Co.，Ltd.Zhou Rui
Abstract：This paper relies on a large inland river railway－water combined transport port project，focus on the character of inland river bulk－cargo port，such as large scale of construction，complex process system，diversification need of function andminiaturization of ship，to put forward the operation form of railway unload，design of the handling technology system of wharfand yard and the equipment selection whichmeet the needs of railway－water combined transportation on large inland river bulk－cargo port
Key words：inland river bulk－cargo port;process system;railway－wate combined transportation;equipmentselection
周瑞:430071，武汉市武昌区民主路555号
收稿日期：2015－06－04
DOI：10.3963/j.issn.1000－8969.2015.05.019
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