港口散料码头带式输送机系统的实践

2021-04-20李少良李建红刘卫斌邓志勇

起重运输机械 2021年5期

李少良李建红刘卫斌邓志勇

1 湖南省港务集团岳阳 414002 2 衡阳运输机械有限公司衡阳 421002

散料码头带式输送机系统是某码头环保提质改造工程的主要组成部分，散料码头改造2 个5 000 吨级散货进口泊位，设计吞吐量及通过能力为600 万t/a 铁矿石，工程共包含13 条带式输送机（一期10 条）、3 台卸船机、3 台堆取料机、2 台连续装车机（一期1 台）及相关配套的三通料斗和输送机控制系统。2018年开始建设，2020 年建成投入使用。本文通过对该带式输送机系统的工艺布置、设计中的主要问题进行介绍与分析。

1 卸船、堆取料及装车工艺

图1 为散料码头的设计效果图，图2 为卸船、堆取料及装车工艺流程。散料码头卸船配置3 台单机额定效率为800 t/h 轻型桥式抓斗卸船机，平台后设码头前沿双线2 000 t/h 带式输送机(J1C1/J2C1)，分别将2 个泊位卸料向堆场或列车输送物料。单条带式输送机可同时从2 台卸船机受料，设计输送量为2 000 t/h；当只有1台卸船机给供料时，受料带式输送机输送效率切换为1 000 t/h。

图1 散料码头设计效果图

码头前沿带式输送机、再通过T1/T2 转运站、J1C2/J2C2、D1C1 ～D3C1 带式输送机将物料送至后方全封闭散料堆场，铁矿石静态储量34.1 万t，堆场内部配置3 台DQ2 000 / 3 000 t/h-42 m(堆料2 000 t/h，取料3 000 t/h)斗轮堆取料机(SR01 ～SR03)进行装卸作业，堆场内的3 条带式输送机，其中2 条用于堆料，1 条用于取料，可根据堆取料位置进行切换。堆场取料后通过3 000 t/h 带式输送机分别经过T3/T4 转运站和C1C1/C2C1、T1C1、T2C1 带式输送机系统连接至列车装车区，列车装车区配合（一期）1 台TL3 000 t/h-14 m 铁路轨道移动式装车机(TL01)进行装车作业，装车机可覆盖3 股装车线(近轨道侧装车线工位兼顾检修工位)，装车线可一次对55 节车厢进行装车作业。在铁路股道另一侧预留一线1 台TL3 000 t/h-14 m(TL02)轨道移动式铁路装车机作业线(T2C1)，以备后期设备检修工况时使用。

图2 装卸工艺流程图

2 带式输送机系统的设计

2.1 系统的特点及其要求

由于该料场系统主要是向省内的钢铁厂供应矿石，矿石来自于不同的矿石供应商，矿石种类多，且由于气候的影响，矿石的颗粒大小、含水量变化较大，为了适应卸船和装车工艺需要在多个转载站处分流与汇流。

由于料场封闭，为了节省占地和建设成本，各条带式输送机的布置需要尽量紧凑。同时也限制了堆料输送机卸料车的高度。

2.2 带式输送机系统的设计

根据工艺要求，系统（一期）共10 台带式输送机的主要参数如表1 所示。

1）带宽带速选择

为保证港口的吞吐能力并与卸船机和堆取料机匹配，J1C2/J2C2、D1C1/D2C1/D3C1、T1C1 带式输送机的输送量为3 000 t/h，其他输送机输送量为2 000 t/h。带宽分别选择为1 400 mm 和1 200 mm，带速依次为3.15 m/s 和2.5 m/s。

2）驱动功率和带强的确定

设计采用GB/T 36698—2018 《带式输送机设计计算方法》[2]进行功率张力计算，D1C1/D2C1/D3C1 带式输送机的功率由初步设计的500 kW 降低为450 kW。选用限矩型液力耦合器驱动。

3）拉紧装置的选择

拉紧装置有螺旋拉紧、重锤拉紧、液压缸和绞车等拉紧方式[2]。考虑到系统的各个带式输送机的长度属短距离和中等长度输送机，且布置空间受到一定限制，对布置空间可以满足设置重锤拉紧要求的采用重锤拉紧，而其他输送机选用液压拉紧。由于空间的限制，D2C1输送机将拉紧装置布置在驱动装置的紧边，驱动装置采用限矩型耦合器，耦合器的启动时间在15s 以内。而由于该输送机为堆料、装车线输送机，输送带需要绕经多个滚筒，一般钢丝绳芯输送带中张力波传播的速度为2 000～3 000 m/s，但张力波经过滚筒时会出现波的折射、反射现象，从实际应用情况看，驱动装置启动后，应力波传递到头部大约需要10 s，在重载启动开始阶段会出现少许的传动滚筒打滑现象，但不影响输送机的正常启动与运行。

表1 带式输送机的主要配置

4）采用DEM 仿真方法验证转载系统设计的合理性

在项目进行中，对所有转载站采用DEM 分析软件进行了计算机仿真，这里仅给出T3 转载站的仿真结果。为观察物料的状态，对所建立的DEM 仿真模型(见图3)在图中4 个位置提取物料速度。

图3 T3 转载站物料速度测量区域

由于T3 转载站从开始仿真到得到稳定状态需要将近10 s 的时间，因而在讨论中所分析的结果都是仿真开始后的10 ～15 s 之间的数据。T3 转载站各个区域物料速度随时间的变化图如图4 ～图7 所示，图4 和图5 分别为图2 中1 号和4 号位置的物料速度，物料速度指给料带式输送机和受料带式输送机的速度为3.15 m/s。图6 为给料输送机卸料到转载站上的冲击位置和冲击速度，图7 为物料落到受料带式输送机上的物料速度大小和方向。一般来说，物料在受料输送机运行方向的速度应接近于受料带式输送机的速度，然而，本系统由于输送的物料品种多，特别在输送含水率较高的情况下，为了防止堵料加大了溜槽的倾斜角度。为了避免细、粘性物料的粘结，在转载站漏斗上设置了振打器。为降低转载站衬板的磨损和大块物料的冲击，转载站还设计了图8 所示防止衬板磨损结构(俗称料打料)。

按照文献[4]的评价方法给出了颗粒流对受料输送带的最大冲击力和冲击系数(见表2)，较好地反映了颗粒流的冲击效果，可见整个转载站对受料带式输送机的冲击较小。对受料带式输送机上受料情况进行了分析，输送带的可能最大偏移满足GB/T 10595—2017《带式输送机》4.2.2 的要求。