日照港煤炭码头搬迁工程设计简析

刘春炜，徐 彬

（中交第一航务工程勘察设计院有限公司，天津 300220）

引言

我国煤炭资源丰富，能源结构以煤炭为主，“北煤南运”的格局以及煤炭装卸码头将长期在国民经济体系中占据举足轻重的地位。随着城市的发展、生态环境保护的提升，煤港的智慧、绿色化发展是煤炭码头的搬迁改造的必经之路，本文以日照港石臼港区东煤南移工程为例，分析探讨智慧化、绿色化港口的设计实践。

1 工程概况

日照港是我国以大宗散货运输为主的现代化综合性主枢纽港，是“西煤东运”、“北煤南调”的重要出海口之一。作为日照港的重要组成部分，石臼港区以矿石、煤炭等大宗干散货为主，现有煤炭、矿石等散货堆场主要集中布置在东作业区、北作业区和西作业区。日照港现有煤炭码头是我国最早的外海开敞式十万t 级煤码头，随着城市的发展，日照市著名的万平口旅游风景区和城市居民区紧邻其煤炭堆场，对城市环境和居民生活质量造成较大影响。

根据日照市城市总体规划的布局要求，日照港对石臼港区进行功能调整，本着“南散北集”布局的原则，石臼港区南作业区定位为主要承担煤炭、金属矿石等对环境污染较大货种的装卸作业。因此，从改善城市环境、提高居住质量的角度考虑，将现有东作业区的煤炭码头系统搬迁转移至新建的南作业区，即所谓“东煤南移”工程。

日照港石臼港区“东煤南移”工程即将石臼港区现有东作业区的煤炭系统搬迁转移至南作业区。在南作业区改建3 个专业化煤炭装船泊位，并建设相应的翻车机房、专业化堆场和辅助配套设施，完成设计年运量煤炭2 500 万t，如图1。

图1 日照港石臼港区现状图

2 项目设计特点

日照港石臼港区东煤南移工程虽然是搬迁项目，但我们在设计上不只是考虑生产能力的搬迁，更是贯彻“智慧港口、绿色港口”理念，通过精心设计，优化最短输送流程，充分利用提升现有设备，实现节省投资、项目运营成本低的目标，并通过自动化升级赋予其全新的“智慧港口”生命力。

3 总平面布置

日照港石臼港区东煤南移工程拟将现有石臼港区东作业区的专业化煤炭装船系统搬迁转移至南作业区，南作业区目前已按照规划形成狭长的南三突堤。由于当地自然岩面较高，呈北高南低的趋势，因此泊位建设从突堤中部起步，集中在狭长突堤南部，因此解决泊位与用地的平衡是平面布局的重点。平面布局规划上针对散货港区的特点，以铁路集疏运为中心，以码头泊位为支撑点，通过系统化流程为主线，合理布局专业化堆场模块，力争营运成本最低。

“东煤南移”工程煤炭集港主要来自铁路，煤炭铁路车场位于南三突堤东侧，采用折返式布置，由于万t 列到达场的需要，翻车机房布置在三突堤中部。南三突堤西侧已建8 个泊位。根据码头泊位规模要求，和下水煤炭的船型尺度，本工程码头改造三突堤中部的5#～7#泊位为3 个专业化煤炭装船泊位，分别为2 个5 万t 级泊和1个10 万t 级泊位，码头长度为802 m，预留10万t 级的8#泊位，可满足北煤南运的下水煤炭船型需求。

图2 为日照港石臼港区南作业区规划图，图3 为日照港石臼港区东煤南移工程总平面布置图。

图2 日照港石臼港区南作业区近期规划图

图3 日照港石臼港区东煤南移工程总平面布置图

堆场布局以突堤北部起步和中部建设两个方案比较，考虑到翻车机房和煤炭下水泊位均位于三突堤中部，煤炭从铁路翻车机房→堆场→码头输送流程最短，故推荐在南三突堤中部建设专业化煤炭堆场方案。堆场采用“南进南出”“堆取分开”的系统模式，共布置11 条料堆，设5 条堆料作业线、5 条取料作业线和1 条堆取料作业线，堆场占地宽725 m，长1 268 m，堆存容量为361 万t。同时建设辅建区、翻车机房小区等辅助配套设施，设计年运量2 500 万t 煤炭。

东煤南移工程总平面布置上充分考虑南三突堤的铁路、码头泊位布局，与拟建、已建工程设施协调，优化输送流程短，转接少，设施集中，项目运营成本低。

4 装卸工艺设计

本工程采用专业化煤炭码头的作业模式，码头装船作业采用装船机，堆场堆料取料作业采用堆料机、取料机或堆取料机，火车卸车作业采用翻车机。

本工程港口铁路卸车采用翻车机卸车系统，利用东港区搬迁的两台C 型双车翻车机，经改造提升使其适应车型从原有C61、C62A、C64，增加C70、C80E、C96，覆盖全系列各种火车车型。本工程码头装船作业采用 2 台移动伸缩式装船机，其中1 台利用旧有装船机进行升级改造。本工程堆场尽量利用原有堆场设备，为了减少翻卸和装船的输送距离，本工程煤炭翻卸进场线和装船线均布置在堆场南侧。

本工程带式输送机分为翻堆线和取装线两部分，带式输送机系统尽量利用原煤炭系统现有的托辊、滚筒及电机。本工程翻卸线带式输送机向堆场堆料带式输送机转接方式进行了方案的优化比较，常规多采用“转接机房+翻板+分叉漏斗”的模式，本次设计优化采用移动卸料小车进行转接，在每条带式输送机各布置1 台卸料小车。翻卸作业时，卸料小车行驶至要进行堆料作业的堆场带式输送机受料接口处，启动卸料小车夹轨器和插杆锚固装置，就绪后启动卸堆线系统进行煤炭翻卸作业。卸料小车转接方式，可以减少带式输送机台数及转接机房，系统更节能，减少运营成本。

本工程作为搬迁项目，充分利用现有设备，减少工程投资。改造东港搬迁的两台C 型双车翻车机，码头利用改造1 台卸船机，堆场大机设备方面，将原有东港区的1 台堆取料机、5 台堆料机、9 台取料机全部搬迁至新堆场，进行改造和自动化升级，所有工艺设备均采用智能化设计，实现无人化作业。本项目充分利用旧设备，节省设备投资4 个多亿。

5 绿色环保工程设计

本工程排水采用雨、污分流制。所有的雨水均收集处理利用，实现零排海。堆场内采用新型的偏沟排水分级沉淀排水系统，沿轨道梁设置排水偏沟，末端设置调节沉淀池，通过堆场四周的排水沟收集处理。该系统有效防止堆场排水沟的堵塞问题，另外排水偏沟兼做堆场的消防通道，节约占地面积。堆场内含煤污水、雨水均收集排入已有生产污水处理厂进行处理，污水经处理合格后，汇入本工程的中水系统，回用于洒水除尘或道路喷洒、绿化等。

本工程堆场四周设防风网，防风网外设绿化带种植高大树木以抑风降尘。根据本工程煤炭的特点，本工程在翻车机底部振动给料机处设置分层洒水系统，当煤炭含水率低于6 %时，对煤炭进行补水作业。通过增加煤炭含水量，对转接点、堆料点、堆场堆存物料、取料和装船等运转全流程粉尘抑制效果明显。带式输送机上设头部清扫器、回程皮带清扫器和带清洗装置。堆场每台堆取料机悬臂上安装喷雾洒水系统，实现对料堆表层的全覆盖和均匀洒水。设置煤炭含水率在线监测，通过控制系统可实时地自动对洒水量进行调节。

6 智慧化工程设计

东煤南移工程在设计中我们要求不仅仅是旧设备和能力的搬迁，更是通过智能化、自动化的升级赋予其全新的智慧港口生命力。

本工程采用射频识别技术、红外感应器、激光扫描器等信息传感设备与通信网络相连接，进行信息交换和通讯，实现智能化识别、定位、追踪、监控和管理的控制，通过大数据、人工智能、电子信息化平台等多种技术，建立自动疏港系统、视频监控系统、堆场、翻车机、卸料小车及码头自动化远程控制系统、光纤测温系统、堆场智能化洒水系统、智能照明监控系统、港口生产管理系统等多种智能应用系统，实现码头装卸、堆场大机设备、卸料小车、翻车机全部自动化作业，提高生产效率，减少作业人员操作强度。

石臼港区东煤南移工程通过技术延伸，将物联网、大数据、AI 人工智能等新型基础设施（“新基建”）与生产业务融合，优化生产作业流程，提高港口的作业运营能力、物流协同能力，优化资源配置，实现码头运营数字化、集团管控一体化、决策支持可视化，打造成一个全新的智慧港口项目。

7 结语

日照港石臼港区东煤南移工程是一个煤炭码头搬迁项目，我们没有简单的作为一个生产能力的搬迁，按照传统的新建码头进行设计，更考虑到投资成本的控制，如何充分利用原有设备。设计团队通过深入的调研，与码头公司座谈沟通，与检测单位、设备厂商和系统集成商合作，对现有煤炭码头的设备设施进行评估，梳理可利用设备设施清单，提出改造、提升旧有设备方案，节省设备投资4 亿多。

设计团队在设计上深入贯彻“智慧港口、绿色港口”理念，通过精心设计，合理进行作业区的总体布局，优化最短输送流程。充分利用提升旧有设备，实现投资省、项目运营成本低的目标，通过工艺系统自动化升级，实现翻车机自动化，堆场大机自动化、装船机远控化。以装卸设备自动化、码头生产智能化、系统管控一体化、绿色环保智慧化为核心，赋予项目全新的“智慧港口”生命力。