码头堆场上料工艺研究
摘要
关键词
上料工艺、码头堆场、给料机、取料机
正文
一、码头堆场概述
堆场是散货码头陆域中所占面积最大的部分，承担着货物水路、铁路、公路运输等不同运输方式之间相互转换的堆存任务。散货码头堆场的设置，可以很好的解决矿山来料和装船作业的不同步性、由于各种原因导致上游物料供应量减少影响码头出运能力等问题。堆场容量很大程度上决定了码头吞吐量，由于我国有限的海岸线和土地资源，故在工艺设计过程中需选择合适的堆场上料方案及设备以提高堆场容量及利用率。
二、堆场上料工艺方案
堆场上料工艺方案的选取需考虑多种因素，如地形特点、自然条件、堆场大小位置、装卸设备、项目投资、运营成本等。工艺设计时需要对各种因素及其重要程度综合考虑选取最优方案。本文列举三种常见的码头堆场上料工艺：专业化设备上料工艺（以取料机为例）、地面皮带机上料工艺、地坑皮带机上料工艺。
（一）专业化设备上料工艺
专业化设备上料工艺选取港口堆场最常用的斗轮式取料机（以下简称“取料机”）为例。堆场内根据码头的设备配置及需求配置合适数量的取料线和取料机，并尽可能实现两侧取料。为最大化的节约设备投资成本及运营成本，实现堆场的自动化作业，堆场内通常选用堆取料机，同时要求皮带机可以实现直通功能。
取料机是一种高效率连续型取料设备，采用取料机上料作业效率高、自动化程度高、容易实现港口装船全程自动化作业模式。本方案适用于大型专业化、堆场较大的散货码头。
（二）地面皮带机上料工艺
地面皮带机上料方案即在堆场合适的位置（一般设置在堆场中部）布置一条地面皮带机，带面高度1500mm左右。其上每间隔一段距离设置一个上料点，上料点可根据堆场长度平均布置，利用装载机或自卸车辅助给上料点上料，然后通过地面皮带机运输。地面皮带机的上料设备通常有料斗、板式给料机、地表给料机等方案。
1. 料斗方案
堆场上料工艺方案采用装载机+料斗的方式。作业时，装载机取料至料斗，再通过料斗下方的弧形阀落料至地面出料皮带机。
本方案装载机单侧上料，正常举高作业，受料斗高度限制，对装载机有举高要求，一般采用10t装载机作业，其作业效率为400~500t/h，设备成本高，效率低。
2. 板式给料机方案
堆场上料工艺方案采用装载机+板式给料机均匀给料的方式。板式给料机与堆场出料皮带机均布置于地面。作业时，装载机推料（自卸车卸料）至板式给料机尾部上料端，再通过设备均匀给料至地面出料皮带机。
此方案用装载机上料，也可以采用自卸车直接给料。自卸车直接给料的方式可以减少物料在堆场的倒运次数，减少倒运比例，降低后期运营成本。本方案对装载机的举料高度没有要求，5t的装载机也可以实现喂料作业。
3. 地表给料机方案
堆场上料工艺方案采用装载机+地表给料机均匀给料的方式。作业时，自卸车直接卸至地表给料机尾部上料端，再通过设备均匀给料至地面出料皮带机，也可以采用装载机给料。地表给料机可以随着堆场取料位置的不同灵活移动，以保证就近给料减少物料倒运。
此方案优先采用自卸车直接给料，给料不及时时采用装载机辅助给料。自卸车直接给料的方式可以减少物料在堆场的倒运次数；同时由于给料机可根据取料位置的不同灵活移动，故本方案倒运比例和成本均较低，可降低后期运营成本。
4. 方案分析比较
地面皮带机方案的三种上料设备选取各有特点，现进行分析总结如下表1所示
表1三种上料设备特点比较表
项目 | 料斗 | 板式给料机 | 地表给料机 |
主要设备设施投资（包含装载机） | 高 | 较低 | 低 |
取料作业 | 装载机举料将物料送至上料漏斗内 | 1以装载机推料至给料机为主 2自卸车直接卸料至给料机 | 1以自卸车直接卸料至给料机为主 2装载机举料至给料机 |
运营成本 | 倒运量多，后期运营成本高 | 倒运量较少，后期运营成本较低 | 倒运量少，后期运营成本低 |
物料适应性 | 对装载机举料高度有要求，对各种物料的适应性好 | 工艺、设备国内有使用经验，不适合粘性物料使用。对装载机举料高度无要求 | 工艺、设备有国内有使用经验，对各种物料的适应性较好。对装载机举料高度无要求 |
（三）地坑皮带机上料工艺
地坑皮带机上料方案与地面皮带机方案类似，即在堆场合适的位置（一般设置在堆场中部）布置一条地坑皮带机。其上每间隔一段距离设置一个推料坑，同样需要利用装载机或自卸车辅助给料，然后通过地坑皮带机运输。
每个推料坑由1个料斗和1台板式给料机组成，推料坑纵向（沿皮带机运行方向）间距根据堆场长度平均布置，考虑装载机经济运距，一般不超过80m。推料坑也可直接接收运矿车自卸矿石。
本方案装载机双侧上料，推料作业，10t装载机的作业效率可达800~1000t/h，效率高。另外，本方案可选用自卸车直接给料，可以减少物料在堆场的倒运次数，较少倒运比例，降低后期运营成本。
虽然地坑方案能够最大发挥装载机数量，减少设备投资，但会增加更多的土建费用，且地坑内空间狭小、作业环境较差，运营维护十分不便，对生产作业人员维护检修设备不利，地坑内撒料清理不便；潮湿环境还加速设备锈蚀。
三、堆场上料工艺分析
通过以上方案分析，现对本文提到的三种常用的码头堆场上料工艺特点进行总结分析，详见下表2。
表2堆场上料工艺方案比较表
项目 | 专业化设备上料工艺 | 地面皮带机上料工艺 | 地坑皮带机上料工艺 |
方案简介 | 堆场内布置专业化的取料机现实现自动取料功能 | 皮带机布置在地面上，满足装载机举料和自卸车通过上料设备给料功能 | 皮带机布置在地坑内，满足装载机推料和自卸车直接卸料功能 |
投资 | 设备：高 土建：中 | 设备：中 土建：低 | 设备：低 土建：高 |
取料作业 | 取料机直接在料堆上取料 | 从料堆由装载机（自卸车）倒运至给料设备上 | 从料堆由装载机（自卸车）倒运至料斗上 |
作业效率 | 取料效率最大可到12600t/h | 10t装载机 举料作业：400~500t/h，效率低，装载机数量较多 | 10t装载机 推料作业：800~1000t/h，效率高，装载机数量较少 |
作业成本 | 专业化设备取料作业成本低 | 装载机举料作业，效能高，作业成本较地坑方案增加0.25元/t | 装载机推料作业，效能高，作业成本较低 |
稳定性 | 取料设备数量少，设备故障对生产运营影响较大 | 设备数量多，单台设备故障对系统影响较小 | 设备数量多，单台设备故障对系统影响较小 |
运营维护、检修 | 专业化设备，专业化运维队伍，运维量大，运维成本高 | 通用设备，易于维护，运维成本少 | 通用设备，易于维护，但地坑内空间小、积灰、潮湿，设备的维修、保养不便，后期运维成本较高 |
生产作业条件 | 可以实现全程自动化作业 | 地上作业空间宽阔，生产作业条件好 | 地下狭小空间，生产作业人员巡检不便利，地坑内撒料清理不便 |
其他 | 堆料高度高，堆场利用率高。 堆取料设备全部在地面运行，将堆场分割成几个部分，对生产及交通有影响 | 堆料高度低，堆场利用率稍低 由于主皮带机全部布置在地上，皮带机将堆场分割成两部分，对生产及交通有影响 | 地下布置式皮带机对堆场影响小，场地整体性好； 需考虑地下水位较高时地下水倒灌的问题，场地需要抬高，场地回填量增加，工程投资也会增加 |
综合以上分析，专业化设备上料工艺设备一次性投资高，但堆场利用率高、自动化作业程度高、作业安全性高、后期运营成本低。地面皮带机上料方案装载机需求数量多，流机设备投资高，后期运营成本最高，设备维护检修简单方便。地坑皮带机上料方案虽然能够最大程度较少装载机数量，减少设备投资，但增加会更多的土建费用，且地坑内作业环境较差，运营维护十分不便，潮湿环境还加速设备锈蚀。
四、结语
码头堆场上料工艺方案的选取需考虑多种因素，如地形特点、自然条件、堆场大小位置、装卸设备、项目投资、运营成本等。以上分析仅为各个方案本身的理论优缺点，实际做项目工艺方案设计时需要对各种因素及其重要程度综合考虑选取最优方案。
参考文献
[1]樊小波.散货码头堆场规划方法研究综述[D].武汉理工大学学报（信息与管理工程版）,2016,(10):597-601.
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