通用杂货码头液体散货装卸工艺设计要点

马辉

（中交第三航务工程勘察设计院有限公司，上海 200032）

0 引言

目前码头功能分类主要是根据装卸物料性质区分为单一的专业化码头和多功能码头，单一的专业化码头是指进行单一货种装卸的码头，如件杂货、散货（粮、煤、矿石）、集装箱、石油化工（油品、液体化学品）和LNG码头；多功能码头是可间歇进行多货种装卸的码头，主要是根据所装卸货种的不同进行分类，如多用途码头主要以集装箱和件杂货为主，通用码头主要以散货和件杂货为主。

随着岸线资源的紧缺，企业全方位发展和自身功能完善的需要，许多码头需要突破单一货种的界限，完成性质不同物料的装卸作业。如国内某码头，需要卸散货盐，另外要装卸烧碱、二氯乙烷、VCM等液体物料，还要预留件杂货（袋装PVC）的作业[1]；又如国内某电厂煤码头，需要装卸重油；再如国外某码头，生产期需接卸后方所需的大件设备（高压釜等），运营期需装卸散货（硫磺）、件杂货（桶装药剂和袋装硫化镍钴等）和液体物料（重油、柴油和40%烧碱），另外尚有少量的集装箱（国内采购的生活、办公物资）[2]。

为了便于论述，本文将石油化工、LNG码头之外的码头统称为通用杂货码头，侧重介绍通用杂货码头液体散货装卸工艺设计要点。

1 装卸工艺

根据多个项目的设计经验，通用杂货码头液体散货的装卸工艺要点主要从管线布置、装卸设备选型和清管扫线等方面注意和考虑，其余部分可根据JTS 165-8—2007《石油化工码头装卸工艺设计规范》[3]按常规液体工艺设计考虑。

1.1 管线布置

散货水平作业通常采用带式输送机，需在码头设置皮带机廊道和转运站。液体物料通过管道输送，工艺管道可因地制宜布置在皮带机廊道和转运站的下方，根据廊道下方通行的要求，管道选择吊在廊道下方或直接敷设在廊道下的码头面地梁上，并可据此采用垂直“Π”补偿。管线布置紧凑，既节省了管廊占地，又不影响散货的作业，如图1所示。

图1 管线布设示意图

件杂货、集装箱水平运输通常采用平板车，管线布置不能影响车辆的行驶、转弯调头。尤其是码头双侧靠船，无法通过增加码头引桥宽度在上部布置管线。这就需要管线布置在管沟内，管沟上设置钢或混凝土盖板，既不影响车辆的通行，还便于管线的检修，如图2所示。

图2 管沟内管线布设

这样的管线布置，利用了码头现有的条件，在投资增加不多的情况下，实现了管线的敷设。需要注意的是如果是桩基码头管沟底部开敞，油气不会聚集；若是重力式码头，则需管沟内管线安装完毕后充填黄沙以避免油气聚集。

1.2 装卸设备

液体散货的装卸设备有装卸臂和软管，软管又可分为橡胶软管、金属软管和复合软管，其中复合软管由于重量较轻、耐腐蚀、耐老化，目前应用越来越普遍。

装卸臂体积较大，通常和码头的其它装卸设备（如卸船机、门机等）相互影响，所以当液体物料品种较多、装卸量不大、船型较小时以复合软管为主；如果装卸船型较大、装卸量较多时，从装卸的安全可靠性、装卸效率来看，首选装卸臂。

装卸臂在装卸多种物料的码头上不能像在石油化工码头上固定设置，只能采用移动式，移动式可分为轨道式和轮胎式。轨道式是新建装卸臂移动平台，装卸臂和联接鹤管集中布置在移动平台上，移动平台利用码头现有其它装卸设备（如卸船机）的一根轨道，另外再铺设一根轨道从平台停靠区至装卸区。当液体物料装卸时，将移动平台从停靠区移至装卸区锚碇后，用装卸臂、联接鹤管与船舶、码头管道连接；作业完毕后，移动平台移至码头一侧停靠锚碇，移动平台采用电动驱动。轨道式作业示意如图3。轮胎式是将装卸臂（与船相连）和联接鹤管（与码头管道相连）集中设置在动力车辆的平板上，当需要作业时，将车辆开至装卸区，就位后作业，该方法已在国内某粮油码头采用。

图3 轨道式作业示意图

轨道式和轮胎式相比，设计较复杂、投资较省、实际操作运营比较方便。

1.3 清管扫线

当液体物料不进行装卸作业时，多功能码头仍需间隔进行其它物料（散货、件杂货、集装箱等）的作业。液体装卸区通常布置在泊位中心，如果物料为易燃液体（闪点≤45℃），由于装卸区内存在法兰、阀门等第二级释放源，因此存在一定范围的爆炸性气体环境危险区域，区域内的电力系统应进行防爆设计。

在实际营运中，如果管线不清扫，散货、件杂货和集装箱的装卸设备不可避免要处在爆炸性气体环境危险区域，并且由于设备造价原因实现防爆的成本很高，因此就需对码头管道内物料进行清管作业。

传统的方式是通过蒸汽、氮气等直接对管道内物料吹扫，采用这种方式设施比较简单，但耗气量大，清扫效果和操作经验密切相关。从安全可靠、实际有效角度考虑，可采用清管效果较好的清管器发射回收系统，在码头装卸区设置清管器发射装置。常用的“快开式清管器发射装置+球阀”体积较大、使用操作比较可靠方便；新型的清管（pig）阀，体积较小、但造价较高。操作时将清管器放入管道内，用氮气做动力推动清管器将物料扫至后方，清管器可根据清污或退料的需要选用钢刷式或皮碗式。

值得注意的是：

1） 如果码头内外侧均靠船作业，二根支管需要等径通球至主管，通常的三通无法解决该问题，清管器通行至三通处将会被卡住。根据国内外的经验，通常有二种解决办法：一是在三通处采用活动设施，设置可拆卸弯头及吊装装置，根据实际作业需要选择与主管连接的支管。该方案工作强度大，适用于物料不频繁更换装卸泊位的情况；二是选择三通清管分配器，可根据需要选择需通球的支管，操作方便，但价格较高。

2） 如果管线设置在管沟，当空间限制管线不能自然补偿时，可选用能通清管器的波纹补偿器，这需要同波纹补偿器厂家配合进行非标设计制作。

3） 码头的照明等其它电气设计需满足各种物料的操作需要。

2 争议问题和解决办法

根据GB 50058—92《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》第2.1.1条对于生产、加工、处理、转运或储存过程中出现或可能出现下列爆炸性气体混合物环境之一时，应进行爆炸性气体环境的电力设计：

1） 在大气条件下、易燃气体、易燃液体的蒸气或薄雾等易燃物质与空气混合形成爆炸性气体混合物；

2） 闪点低于或等于环境温度的可燃液体的蒸气或薄雾与空气混合形成爆炸性气体混合物；

3） 在物料操作温度高于可燃液体闪点的情况下，可燃液体有可能泄漏时，其蒸气与空气混合形成爆炸性气体混合物[4]。

在实际使用中，有许多火灾危险性为丙类的物料（如重油、食用油）的闪点和使用操作条件不符合上述规定，根据规范可不采取防爆设计，即装卸作业结束后可不进行清管作业。故在粮食码头装卸食用油、在电厂煤码头装卸重油等情况相对比较普遍。

但也有专家和管理部门认为，虽然重油和食用油等物料闪点高于环境和操作温度，但这些物料为混合物含有轻馏分，出于安全考虑，也应进行爆炸气体环境的电力设计，即装卸作业结束后、在其它类物料作业前，应进行管道清管作业。因此在该问题没达成共识前，设计和操作最好按照作业后清管考虑。

对于通用杂货码头装卸火灾危险性为甲、乙类液体散货，其装卸作业除严格执行清管扫线外，还应满足相关规范的要求。

3 结语

随着经济发展和对外开放，类似的装卸不同类物料的码头越来越多，既要满足规范、法规的安全规定，又要最大限度地发挥码头的潜力和功能，工艺系统如何协调衔接是重点。由于液体散货具有易燃、易爆和火灾危险性，因此须特别注意工艺布置，并将其融合在整个码头设计中。

类似项目有共性也有特殊性，液体散货的装卸工艺需结合项目实际情况优化设计布置，以达到最佳操作和使用效果。

[1] 上海天原集团华胜化工有限公司码头工程[R].上海：中交第三航务工程勘察设计院，2005.

[2] 巴布亚新几內亚瑞木镍钴项目码头工程[R].上海：中交第三航务工程勘察设计院有限公司，2008.

[3]JTS 165-8—2007，石油化工码头装卸工艺设计规范[S].

[4]GB 50058—92，爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范[S].