天津临港水泥中转库装卸工艺布局及筒仓选型

郑世武

（天津临港港务集团有限公司，天津 300452）

1 工程概括

天津临港水泥中转库项目位于天津港保税区（临港区域）某码头后方。工程建设内容为在已建码头上新安装2台ATSL300A型封闭式螺旋式连续卸船机，并在后方陆域建设8座利浦钢板仓及相关配套设施，筒仓总库容为5万t，其中有6座直径为16m、高为29m的散装水泥钢板仓和2座直径为8.5m、高为15m的散装水泥钢板仓。主要用于装卸船上来的散装水泥，在钢板筒仓内暂存，再由汽车装运出去。设计年接卸量为200万t。文章以该项目为例，对水泥中转库的装卸工艺布局及筒仓选型进行详细分析。

2 工艺系统布置

2.1 散装水泥卸船工艺

散装水泥的卸船工艺主要由卸船进钢板仓和由钢板仓出仓至水泥罐车两部分组成。

散装水泥船靠码头后，由卸船机进行卸船，通过空气斜槽、提升机拉链机等一系列周转，最后落入钢板仓。经过钢板仓下方的出口进入空气斜槽，在经过拉链机、提升机等一系列操作后装入散装水泥罐车。具体流程：船→螺旋卸船机→空气斜槽→螺旋提升机→空气斜槽→螺旋提升机→利浦式大钢板→空气斜槽→拉链机→空气斜槽→螺旋提升机→空气斜槽→利浦式小钢板仓→散装水泥罐车→目的地。

装卸水泥的专用码头主要由四部分组成，即码头卸船作业区、中转楼、筒仓及装车发放区。在码头面上安装专门的水泥卸船机械，构成码头卸船作业区，在后方陆域布置中转楼、水泥储藏罐和汽车发放系统，连接前方和后方则是空气输送斜槽系统，整体构成一套完成、高效、节能的散装水泥中转作业流程。散装水泥卸船作业采用每个泊位配备1台连续式卸船机的方案，卸船机接卸效率500t/h，卸船机采用固定式。

2.2 空气输送斜槽系统

空气输送斜槽系统应用于散装水泥等物料的气力输送领域，其技术已经较为可靠。空气斜槽由普通薄钢板制成的溜槽及相关附件通过螺栓联结而成。斜槽的上、下两层壳体之间有一层透气层，在透气层下方是气室，上方是料室，溜槽上安装通风机为工艺流程提供风源，当风机启动后将带有压力的气体吹入溜槽气室后，经过透气层将溜槽内的物料流态化，这样经过流态化的物料可以在溜槽内向倾斜的一边滑动。空气斜槽的主要部件为透气层，它表面平整、使用寿命较长，并且具有耐磨损、耐腐蚀、耐高温、重量轻、吸湿性低的特点。空气斜槽的主体部分没有转动部件，结构非常简单、输送量大、密封性比较好，而且能耗少、没有噪音、较易改变传输方向、易于维护，并能多点喂料、卸料。

3 码头卸船机设备选型

散装水泥自卸船在船甲板上安装有专用设备，在船的舱底配有专门的系统，能够使水泥在经过充气后出现流态化的状态。这样可以船内从高处流到低处，从而通过气力输送系统，输送溜管将散装水泥输送至水泥仓库中（一般为钢板仓或者混凝土仓）。在卸船过程中水泥船舱盖始终保持密封状态，能够有效抑制粉尘。

3.1 水泥船分类

目前，我国散装水泥船总体水平已接近或达到发达国家水平。我国散装水泥运输船大多有气力式自卸船和机械式自卸船两种。目前，大多数为改造船舶，其吨位比较小。新建船舶数量比较少，而且大多应用在内河地区。

3.2 水泥船的优缺点

散装水泥专用运输船有以下三个优点：（1）码头不需设置专门的卸船设施，并且同时能为多个码头服务，工作效率高，不受天气影响；（2）船舶运输过程及装卸过程密封性较好，无粉尘污染，卸料干净，速度快，能耗较低；（3)船舶上的装料口、卸料口和风机盘管均能够与码头岸上的设备进行匹配。连接非常高效、可靠、便捷。散装水泥专用运输船有以下两个缺点：（1）卸完船后存在回程返空现象，无形中增加运输成本；（2）由于船舶载有密封舱体和装卸设备船占有船舶本身重量，导致船舶有效荷载降低25%～35%，船舶装载量受限，运输成本较高，从而影响水泥专用船舶的发展。综上，必须在保证有足够的运输距离和水泥运量时，才能发挥出最佳经济效能。

为了能够为更多的普通货船运输散装水泥，提高码头的使用效率，增加货源、扩大码头的接卸广度，现在越来越多的码头在岸边专门布置专业化的散装水泥卸船机。散装水泥卸船机分为两种形式，一种为机械螺旋式卸船机，另一种为负压式的抽吸式卸船机。机械螺旋卸船机是将垂直取料器插入料中约0.6～1.1m，取料器自带松动喂料装置，工作时低速旋转，将散装水泥纳入，并通过垂直螺旋将散装水泥向上运输，最后达到回转接头然后再输送至水平输送机，到达中转仓。接着经溜管送入空气输送斜槽，最后到达水泥仓库或者直接装车。这种卸船机有以下特点，它有纳入式的取料器回转刚度保持系统和高速超长轴动平衡力自动补偿系统，从而使得卸船设备可以实现大型化，专业化，卸船速度非常快，节电效果明显、噪声低、可实现自动化生产运行可靠。经过各方面的认真比选论证，本项目最后采用的是机械式的螺旋卸船机。

4 筒仓布置

目前国内存储散装水泥的筒仓主要有两种形式，一种是钢筋混凝土筒仓，另一种是钢板仓。钢筋混凝土筒仓按照形状又可以分为钢筋混凝土立筒仓、钢筋混凝土浅圆仓两种。钢板仓又可以分为利浦式钢板仓和螺旋式钢板仓。其中，钢筋混凝土立筒仓的直径一般较小，筒身较高，是比较普遍的一种筒仓型式，但是这种仓型造价相对较高，设计和施工周期时间也比较长。钢筋混凝土浅圆仓的筒仓高度和直径之比小于1.5，直径较大，筒身相对较矮，是我国近年来大力发展的一种新型仓型，具有储存量较大、造价较低、施工期较立筒仓较短、散装水泥进出仓易于实现机械化操作等特点。

根据钢板筒仓的制作方式可以分为三种形式：钢板直接焊接成型、镀锌钢板用螺栓拼接成型、钢板带螺旋卷板成型。我国近10年来在沿海港口经常使用的是镀锌钢板用螺栓拼接成型的筒仓。在工程造价方面，钢筋混凝土筒仓较钢板仓总体造价高出约25%～35%。

经过综合比选，本项目选用基础为混凝土结构、仓身为钢板仓的混合结构。水泥筒仓仓内径为18m，全高33.5m，单仓水泥容量为8000t，共6个仓。选用德国IBAU中心锥底型筒仓，钢筋混凝土结构。其特点为排空率高、剩料少、耗能少。仓顶设布料器1个，以使料均匀落入仓内。仓顶设有收尘器、安全阀(呼吸阀)、料位计、料满指示器、料位探孔和人孔，周围设安全栏杆。环行仓底在径向和圆周方向布置有B500和B200开式空气斜槽。每个筒仓底部设8个出料口，出料口分成2级。按一定的时间间隔交替顺序出料。仓外每个出料口配有1个充气式的螺旋闸、1个气动开关阀、1个电动流量控制阀以及1条B400闭式空气斜槽。

5 结束语

散装水泥装卸工艺系统对码头生产效率有决定性影响，各个工序是否能够有效衔接，发挥出最大功效，直接关系散装水泥装卸工艺系统的成败。文章结合水泥装卸工艺流程，介绍了天津临港水泥中转库设备选型及筒仓布置型式。经过实践检验，工程建成后，各个流程及设备选型良好，运作正常，达到设计要求。本项目的成功实践可为类似工程提供参考与借鉴。