鼠浪湖岛矿石中转码头工程装卸工艺关键技术分析

戴 进

（中交第三航务工程勘察设计院有限公司，上海 200032）

引 言

长江三角洲及长江沿线地区是我国冶金企业布局的重点地区，该地区大量外贸进口矿石需要从区外中转。

宁波舟山港大鼠浪岛拟建设码头等级高、靠泊船型大、接卸能力强的进口铁矿石中转枢纽。如何因地制宜选择可靠、灵活、高效的装卸工艺系统，合理预留后期发展接口是该类大型矿石码头工程的难点和特点。本文主要着重就该项目装卸工艺设计方案中如何根据特有的平面布置，实现进场、出场、直装和取样等多种流程的集中转换进行研究。

1 工艺平面布置

1.1 平面布置

本工程码头处于典型外海开敞式海域，自然条件复杂，码头总体布置难度大，尤其是存在多个岛礁特殊地形条件下形成的多个汊道，其水流条件十分复杂。本工程为国内首次在外海多岛礁、强潮流环境下建设靠泊 30万 t级散货船的超大型散货码头。工程区所处的蛇移门水道为西北—东南走向，水道中间为潮流深槽，水深大于 20 m，最深处达42 m。工程水域潮流呈往复流性质。涨潮流偏北向，落潮流偏南向。拟建码头区涨落潮流长轴明显，受地形影响，涨落潮流向夹角较大。尤其受大、小盘山之间汊道和大盘山与鼠浪岛之间汊道落潮流的作用，在卸船泊位北侧落潮流夹角在20°以上。针对港区水深大、潮流流速大、潮流夹角大的特点，通过一系列的水文试验和模型分析，涨潮流情况下，受头岗挑流影响，头岗附近流态较为复杂，卸船码头宜适当避开该水域；同时考虑充分利用深水岸线资源，有利于后续蛇移门水道深水岸线开发利用，经综合分析，卸船码头考虑利用头岗西侧部分岸线，同时避开头岗西南约280 m流态十分不利的岸段。由于卸船码头靠近头岗，所在水域深水贴岸，岸坡陡峭，岩面起伏较大且埋深较浅。若码头前沿线贴岸布置，则前沿设计水深较浅，需要水下炸礁；若码头前沿线离岸较远，则前沿泥面又过深，桩基自由长度过长，桩径需加大，二者都对结构设计及造价产生不利影响。卸船码头前沿线布置在-24～-34 m等深线，装船码头前沿线布置在-14～-19 m等深线附近，总体布置降低了码头结构施工难度和工程造价。

图1 鼠浪湖岛矿石中转码头平面布置示意

卸船码头布置于鼠浪湖岛北段岸线、头岗西侧，长835 m，宽37 m，共布置2个30万t级泊位。码头前沿线方位角取 N167.0000°～N347.0000°。装船码头布置于南段岸线、头岗基岩岬角南侧，长870 m，宽30 m，共布置1个10万t级、2个5万t级泊位。码头前沿线方位角取N138.0000°～ N318.0000°。卸船码头、装船码头相距约284 m，分别通过引桥连接引堤，再经引堤与矿石堆场、生产辅助设施区及生活辅助设施区相连接。1#引桥长400 m，宽23 m。2#引桥长341.86 m，宽23 m。引堤前方连接引桥，后方衔接矿石堆场，总长541.509 m，堤顶宽度为47.8 m。陆域面积119.8938万m2，其中堆场区域为1 415 m×675 m。

1.2 工艺方案

卸船作业采用 4台桥式抓斗卸船机，轨距30 m，外伸距55 m，额定能力3 000 t/h。装船作业采用3台移动式装船机，轨距均为20 m，额定能力为6 000 t/h，悬臂回转半径分别为52 m、48 m和42 m。堆场作业采用5台双尾车斗轮堆取料机，堆料额定能力为6 000 t/h，取料额定能力为6 000 t/h。轨距为11 m，悬臂回转半径为52 m。矿石堆场容量为 600万t。矿石的输送采用带式输送机。卸船码头及进场系统设2路带式输送机，预留1路带式输送机；卸船进场带式输送机的主要参数为：带宽1 800 mm，带速3.15 m/s，槽角35°，额定生产能力6 000 t/h；堆场设5路带式输送机，带式输送机采用正反转双向运行。出场系统及装船码头设3路带式输送机，预留1路带式输送机；带式输送机的主要参数为：带宽1 800 mm，带速3.15 m/s，槽角35°，额定生产能力6 000 t/h。

1.3 工艺流程

1）卸船

从船舶到堆场输送工艺流程见图2。

图2 卸船到堆场流程

2）装船

从堆场到船舶输送工艺流程见图3。

图3 堆场到装船流程

3）船-船直取

从船至船直取工艺流程见图4。

图4 船-船直取流程

2 设计关键点

本工程受自然条件的限制，卸船码头引桥、装船码头引桥和连接后方陆域的引堤呈“Y”布置，2#转运站就位于引堤的堤头位置，在“Y”交点上。根据平面布置的要求，本工程所有进出卸船码头、装船码头和陆域的道路和管线也都在这个“Y”的交点交汇。卸船进场、出场装船、直装以及商检取样功能都需要在 2#转运站内完成。如何在有限的位置内，避开所有的管线，不影响进出码头通行车辆的道路，满足卸船进场、出场装船、直装以及商检取样功能的实现，是本工程工艺设计的最难点。故2#转运站内的工艺设计及工艺设备的布置成为本工程工艺流程是否顺畅的关键点。

2.1 2#转运站的工艺布置

2#转运站就位于引堤的堤头位置，四周布置有道路、挡墙和管线的管沟。2#转运站内共有十几条带式输送机在此交汇，实现进场、出场、直装、商检和远期预留等功能。按照一次规划，分步实施的原则，在工程实施时预留远期发展接口，与预留堆场系统的接入点也设在2#转运站内。

2#转运站长 39 m，宽 27 m，建筑面积约3 360 m2，高超过24 m，采用钢混结构，共4层，其中高程 20.2 m处为钢结构平台。进场皮带机BC2A/B/C的头部布置在高程20.2 m处，该处布置用于商检的头部取样机；在高程16.2 m处布置取样皮带机S1A/B/C和S2A/B/C；在高程10.2 m处布置BC3A/B/C三条移动皮带机和取样返矿皮带机和S3A/B/C，BC3A/B/C三条移动皮带机采用正反转；高程 4.1 m处布置进场的 BC4A/B/C和出场的BC11A/B/C/D。由于卸船进场的卸船引桥皮带机BC2A/B/C、引堤皮带机BC4A/B/C和出场装船引桥皮带机 BC11A/B/C/D存在较大的夹角，进场和直装流程都通过移动皮带机 BC3A/B/C来实现，BC3A/B/C可移动多个位置，正转与BC4A/B/C连接，实现进场流程和进入预留堆场系统，反转与BC11A/B/C/D连接，实现直装流程。2#转运站布置见图5。

图5 2#转运站工艺布置断面示意

2.2 2#转运站的工艺设计特点及效果

2#转运站在工艺系统设计时，充分考虑了各工艺设备的安装和维修条件，在转运站每个楼面设置吊装口，除在顶部设置起重量16 t的桥式起重机外，在每个楼层的顶部都设置了维修用的起重机轨道，设置单轨小车和电动葫芦，对所有工艺设备全覆盖，满足日常维修的要求，为今后的日常管理创造了良好的条件。

2#转运站设置在卸船、装船引桥和引堤的“Y”型的交点上，使直装流程和商检取样的路径最短，最大限度地减少转接环节，节能降耗；内部工艺设备布置紧凑，高程设计在满足流程转接需要的情况下，尽量降低高度，减少落料高度，起到节能降耗作用。当落料高度无法降低时，对落料溜管采取特殊设计，降低物料对皮带面的冲击，通过合理布置移动皮带机 BC3A/B/C，既完成了进场，直取和对二期预留堆场的连接，又实现了流程“一对三”或“一对四”的自由转换，使工艺流程切换方便，最大限度满足各种工况的需求，极大地提高了工艺流程的灵活性和可靠性。

3 结 语

鼠浪湖岛矿石中转码头可停靠40万t级的大型矿石船，具有平面布置合理，工艺流程复杂多样，装卸设备选型先进等特点。该工程于2016年2月试投产，2018年1月通过国家竣工验收，已达到设计要求。在整个运行过程中，工艺设备运行良好，设备故障率低，工艺流程顺畅。其中，2#转运站作为整个工艺系统的“咽喉”，布局合理、各设备间转接顺畅，为投产达标起到重要保障作用。2#转运站的工艺布置有特色，具有典型性，在各类散货码头工艺设计中，通过对工艺设备的合理布置，如何将各种分散的功能集中在一处解决，实现多流程的便捷切换，既便于管理，又减少相应的土建设施，降低工程造价，具有示范性，对今后建设此类矿石中转码头工程是很好的参考和借鉴。