一种一体化散粮装箱系统工艺设计

惠刚刚

广州港新沙港务有限公司

1 引言

为落实国家运输结构调整计划,国内各沿海码头均在积极建设散改集系统,以便实现大宗散货的铁路运输。目前的粮食散改集系统有筒仓皮带系统出仓的散改集,抓斗卸船机或门座起重机经漏斗灌入集装箱的散改集等工艺[1-2]。

广东某港区是国内进口粮食接卸的主要码头之一,粮食存储以多功能平房仓和筒仓为主。多功能平房仓内没有皮带输送系统,拟建设一条以汽车供料为基础,装卸效率为250 t/h,散装粮食灌装集装箱速度约10 箱/h的散改集系统。

2 工艺设计方案

2.1 工艺方案

散改集的工艺为散装粮食依次通过卸粮坑、皮带输送机、斗式提升机、卸粮溜管、存料斗、气动闸门、集装箱翻箱机后装入集装箱内,工程配套相关除尘装置。

集装箱牵引车将集装箱运送至翻箱机下,翻箱机抓起集装箱后,牵引车驶离翻箱机;翻箱机将集装箱竖立起来灌箱。自卸车将粮食卸入地坑式受料斗中,经皮带输送机输送至斗轮提升机底座,提升粮食至上部的存料斗中,经气动闸门卸入集装箱中;装满集装箱后,牵引车行驶至翻箱机下,翻箱机将集装箱放至牵引车,运出灌箱区,并经过附近的地中衡称重计量。卸料自卸车运行路线及功能区总体布置见图1。

1.空箱存储区 2.集装箱运输车运行路线 3.卸料自卸车运行路线 4.灌箱区 5.粮食提升区 6.粮食卸料区 7.称重地中衡图1 散改集功能区布置图

灌箱区为双工位设计,同时满足2个集装箱的灌箱要求。散改集系统设备安装布置见图2。

1.斗提机 2.除尘气管 3.除尘罐 4.自卸车 5.地坑受料斗6.皮带输送机 7.溜槽 8.存料斗 9.气动闸门 10.集装箱11.集装箱翻转机图2 散改集系统设备安装布置图

2.2 设备选型

2.2.1 地坑受料斗

受到码头结构影响,斗轮提升机地坑挖深不能超过4.5 m。在符合粮食堆积角的情况下,以漏斗高度最小为目标进行设计。自卸车的粮食载重量为15 t,卸车过程中物料输送走50%,卸料结束后漏斗存料约7.5 t。粮食容重按照0.75 t/m3计算,受料斗的容积设计为10 m3。

为了减少自卸车车轮对粮食的污染,减少物料破损,采用过车翻板式受料斗结构(见图3)。自卸车通过卸粮坑时,左侧翻板和右侧翻板是闭合的。车辆到达卸料位后,系统将自动检测并控制过车翻板打开,此时车辆可正常卸货,自卸车完成卸货离开后翻板会自动闭合。该装置可避免汽车车身夹带的杂物落入卸粮坑污染粮食,且在卸料过程中会形成一个相对受限空间,将粉尘抑制在过车翻板和车厢尾板中间,由两侧的除尘系统将粉尘收集处理,能够有效消除粉尘扩散。

1.支架 2.铰座 3.左侧翻板 4.右侧翻板图3 受料斗过车翻板

2.2.2 皮带输送机选型

按照自卸车卸料过程中输送走7.5 t粮食设计,耗时25 s,则皮带机的输送能力为1 080 t/h。选用1 200 t/h输送机。皮带机的输送距离为12 m,爬坡角度为7°,带宽1 800 mm,带速2 m/s。

2.2.3 斗轮提升机选型

斗轮提升机提升高度为22 m,流量同上游皮带机的流量1 200 t/h。选用自清式斗轮提升机。传统的斗轮提升机底座与畚斗取料点距离是固定的,一般在200～500 mm之间,在作业完毕后斗轮提升机底部会残留大量粮食余料,需耗费人力物力清理。而自清式斗轮提升机的底座设计有可以上下活动的内胆,正常工作的状况下,畚斗取料点与斗轮提升机内胆的距离是300 mm,可保证斗轮提升机取料效率。当作业结束时,系统控制底座内胆上升,可有效清理斗轮提升机底部的粮食积料。底部余料与普通斗轮提升机相比可降低94%以上,单次清理时间同比减少约25 min。

2.2.4 存料斗设计

单个标准集装箱装0.75 t/m3粮食的载重量为25 t,体积为33.3 m3。存料斗的设计容量为67 m3,满足2个工位集装箱灌箱物料供应的要求。在自卸车运输来粮不及时的情况下,可保持灌箱区的作业不间断,满足连续灌箱要求。存料斗内布置料位传感器及落料翻板,当一台灌箱机停止工作时,粮食全部从溜管落入另一侧的漏斗中,避免漏斗积料。

2.2.5 翻箱机

翻箱机设计为轨道式可移动翻箱机,适用于24 ft集装箱。牵引车运输集装箱至翻箱机下方时,每一次集装箱的位置都不能固定。为了保证翻箱机能准确地抓取集装箱,需要翻箱机的吊具在水平2个方向平移。翻箱机在沿着牵引车行驶方向的轨道上可短距离行驶,用于在该方向调整抓取集装箱的位置。垂直于集装箱牵引车行驶方向的距离及角度调整,则由安装在吊具上的2个液压油缸控制。集装箱吊起及翻转动作由液压驱动。采用轨道式短距移动翻箱机可有效减少牵引车停放位置对灌箱效率的影响。翻箱机在箱底部配装了震箱装置,以提高单箱装箱量。以灌装容重为0.75 t/m3的玉米为例,没有震箱装置时,标准集装箱的装箱容量为25.5 t/箱;采用震箱装置以后,平均装载容量为26.7 t/箱。

2.2.6 除尘系统设计

在散改集系统中容易产生粉尘的部位设置密闭罩和除尘装置,密闭为主,吸风为辅。对带式输送机输送接口与斗式提升机连接处,及斗式提升机的卸料处,进行密闭处理并配置风网,避免粉尘外溢。为减少除尘设备的数量、降低投资,共用一套风网。除尘器收集的粉尘采用灰尘回流的形式,将灰尘回流至气垫带式输送机或斗式提升机。除尘器及风机按照处理风量20 000 m3/h选型使用。

3 结语

该粮食装集装箱工艺及其设备已投入使用16个月,最高灌箱效率为12 箱/h。单箱装载量从25.5 t/箱提升到26.7 t/箱,比传统工艺更加环保,没有粉尘外溢。项目设计的过车翻板式抑尘受料斗、震箱装置均可单独或集成应用在散货作业的各种场景中,适用性好。一体化散粮装箱系统可提升作业效率、节省人力成本、改善作业环境,可在有散改集需求的港口、粮库等物流企业推广应用。