码头工程设计中的节能措施

1江苏省交通运输厅港口局 余金山

2南京水利科学研究院勘测设计院 陈秀瑛 王端宏 范平易

港口是交通行业重点耗能企业，因此开展港口节能减耗工作意义重大。为贯彻落实科学发展观，交通部明确提出“加快建设创新型交通行业,走资源节约型、环境友好型交通行业发展之路”。迄今为止，已有许多学者或工程技术人员对港口的节能降耗工作进行了相关的研究[1]～[3]，提出了港口节能减排的措施。其中，设计是开展节能工作的入口和灵魂。在设计阶段，从总平面布置、装卸工艺、设备选型入手，实行“节能把关”，坚决杜绝高能耗的工艺、设备混入企业，吞噬宝贵的能源，这对达到节能减排的目的具有重要意义。本文以镇江惠龙长江港务有限公司码头一期工程为例，分析了件杂货码头工程的节能降耗设计方法，为其他件杂货码头设计提供参考。

1 工程概况

1.1 工程位置及吞吐量

镇江惠龙长江港务有限公司码头一期工程位于镇江市润州区蒋桥镇六摆渡村长江右岸，根据吞吐量预测，该工程主要以钢材、木材和为龙门工业园区提供的公共货运服务为主。码头设计吞吐量及设计船型如表1、表2所示。

1.2 码头平面布置

1）平面布置方案

根据吞吐量安排，考虑货物大船进、小船出的需要，顺岸布置40000t级泊位1个，利用长江岸线长380m，可兼顾2艘20000t级船舶停靠。

表1 镇江惠龙长江港工程一期吞吐量安排 单位:万t

表2 设计代表船型 单位:m

在40000t级码头上游，利用现有滩地沟塘，布置内港池1个，港池长255m，宽130m，可两侧停靠6艘2000t级驳船。

码头合计占用长江岸线510m。

码头总平面布置图如图1所示。

2）总平面布置节能设计特点

本方案的特点是充分利用现有滩地沟塘，布置1个港池，深水泊位停靠大吨级船舶，小吨级船舶进入内港池停靠。根据相关规范，节能设计主要体现在以下几方面：

（1）平面布置采用大小泊位配套，适应不同船型，避免小船占用深水岸线，提高泊位综合通过能力，降低单位能耗。

（2）港口陆域按功能分区布置。生产区集中布置在对应码头后方区域，生活及办公区等布置在港区的一角。

（3）35kV总变电站位于港区中心，通过10kV线路送至各分变电所：内港池变电所、堆场变电所、码头变电所和办公生活区变电所。各分变电所设置于相应的负荷中心。

（4）分区设置大码头前方堆场、内港池前方堆场及后方堆场。装卸货物根据货物流向分区堆放，尽量减少货物在港区的二次倒运距离。大码头进口货物如需由小船转运的就直接运至内港池堆场堆存，如需由后方输运的就送至后方堆场堆存等。

（5）分别在堆场区和仓库区设置钢板开平厂，按照堆场→开平厂→堆场（客户）的工艺流程，既可以满足需要平板客户的需要，又减少了开平环节的运输量和操作量，达到降低能耗的效果。

1.3 装卸工艺

1）装卸工艺布置方案

本工程40000t级泊位（可同时停靠2艘20000t级杂货船）专为大型船舶卸船泊位，配套小型泊位专为小型船舶装船泊位。利用陆域内的大鱼塘作为配套小型泊位的内港池，港池后沿吹填形成陆域，并在此陆域处布置两块前沿堆场。主要堆场、仓库及生产辅助建筑物均布置在后方陆域。40000t级码头前沿设25(40)t-33m门座起重机和16(25)t-33m门座起重机各2台，内港池小型码头前沿每泊位设1台门座起重机，水平运输均采用牵引车及平板车与后方库场衔接。后方库场全部采用龙门起重机、叉车等流动机械。

2）装卸工艺节能设计特点

根据《水运工程节能设计规范》，装卸工艺主要从以下几个方面来进行节能设计：

（1）泊位功能分开明确，作业干扰减少，工艺流程简捷，作业环节协调，单位综合能耗低，装卸作业水平较高，港口设计通过能力较高。利用陆域内的大鱼塘作为2000t级码头的内港池，节省投资。

（2）码头设备选型

根据装卸货运特点，优先选用效率高、能耗低的装卸设备。大码头选择16(25)t-33m及25(40)t-33m的门座起重机，内港池选择16(25)t-25m及25(40)t-25m的门座起重机，分别适用不同船型及不同重量货物。

（3）堆场设备选型

堆场机械选择龙门吊。堆场每条作业线配置2台龙门吊以满足装卸作业的需要。根据不同货物重量特点，堆场选择不同型号的龙门吊，避免大机械干轻活。

（4）选择一定的叉车配龙门吊堆场作业

叉车具有装卸效率高，操作灵活的特点，对钢材运输非常适用。因此，适量配置叉车辅助龙门吊作业，可以更好地提高效率，降低能耗。

就目前技术现状而言，多信息多传感器融合的导航技术更有希望完美解决掘进机的导航定位问题，如惯性导航技术与机器视觉技术组合或其他方式的多信息多传感融合技术等[14,17-20]。

（5）水平运输

使用牵引平板车进行场地内水平运输。通过较好的道路运输设计，可以直接运送到堆场内部一定的龙门吊吊臂下，减少倒运距离，以达到增效节能的效果。

1.4 配套设施设计

1）配套设施设计

（1）供电

根据港区需求及特点，港区设置1所总变电所和4所分变电站：内港池变电所、堆场变电所、码头变电所和办公生活区变电所，35kV总变电站位于港区中心，通过10kV线路送至各分变电所。

（2）供水

本工程采用分质供水方式，消防及港区冲洗用水直接取自长江，生产及生活其它用水为市政自来水。

2）配套设施设计节能特点

（1）供电

本工程门机采用高压供电，分区供电，各分变电所基本位于负荷中心附近，有效降低了电能线路损耗，同时也提高了供电质量。

（2）供水

本工程主要用水量为生产冲洗用水，通过在长江边设置取水泵房直取长江水（3台30kW水泵，两用一备），节省市政自来水的用量，降低能耗。

2 综合能耗

2.1 能耗主要环节

本工程主要能耗品种有电能和柴油。按照总平面布置方案，工艺设备配置及配套设施设计，其耗能主要发生在以下几个方面：

1）装卸、运输机械设备。包括门座式起重机、桥式起重机等。

2）码头照明、道路照明。

3）其它。包括码头给水系统、污水收集系统等。

2.2 能耗计算

1）理论能耗

根据设备选型，参照相关规范，对本设计方案的单位能耗值进行了计算分析。本工程单位综合能耗为3.22t标煤/万t吞吐量，低于国家一级标准3.6t标煤/万t吞吐量，达到了国内先进水平。其占用较少的长江岸线，达到较高的年通过能力（参见表3）。

表3 理论能耗值计算

2）实际能耗

本工程于2008年底建成并投入使用。

根据现场统计资料，2009年码头完成吞吐量为198万t，总操作量为215万t；2010年上半年完成码头吞吐量为158.3万t，总操作量为183.8万t。

经计算，2009年至2010年上半年平均单位能耗为4.08t标准煤/万t吞吐量。耗电量所占的比例很大。实际能耗值计算结果见表4。

表4 实际能耗值计算

2.3 改进措施

从表3、表4的对比中可以看出，实际使用情况与设计值还有一定的差距。结合目前的综合使用情况，可以从以下几方面来改进，以求达到更好的节能减排效果：

1）从实际能耗的计算中可以看出，装卸机械占能耗比重很大。司机的操纵水平与电能的使用量有很大的关系。可以通过培训，提高司机的水平，降低能耗；

2）根据2010年上半年的使用情况，吞吐量为158.3万t，操作量为183.8万t，操作量高于吞吐量16%，频繁的装卸、翻货等操作使得能耗大大增加。可以优化作业路径，减小能耗；

3）港区已经开始使用信息化系统，镇江惠龙港长江港务有限公司钢材行业现代物流模式及其支撑技术与标准示范工程，对堆场等进行编码，场内联网，合理安排装载的顺序等，大大节省了时间。可以扩大其联网范围，使得买家也可以加入进来，对现场的期货等进行买卖，减少操作数，降低能耗。

3 总结

本文以镇江惠龙长江港务有限公司码头一期工程为例，分析研究了在码头工程设计中的节能措施。通过理论能耗值的计算，说明了在设计阶段的节能减排措施效果显著。此外，根据实际使用情况，提出了一些改进措施。本工程实例分析结果表明本文所采用的设计经验和改进措施具有工程实用性，可为一般件杂货码头的节能设计提供参考。

[1]郑又新,马韵馨.港口节能减排的措施与建议[J].集装箱化,2009,20(8):19-22.

[2]许家帅,胡明,张亚敏.浅谈我国港口节能减排技术现状及其应用[J].科学观察,2009(4):119-120.

[3]包起帆.港口节能降耗新技术研究与实践[J].上海节能,2008(3):43-47.

[4]镇江惠龙长江港务有限公司码头一期工程施工图设计 [R].南京,南京水利科学研究院勘测设计院,2007.

[5]JTJ 211-99,海港总平面设计规范 [S].北京:人民交通出版社,1999.

[6]JTS 150-2007,水运工程节能设计规范[S].北京:人民交通出版社,2008.

[7]JT/T491-2003,港口基本建设（技术改造）工程项目设计能源综合单耗评价[S].北京:人民交通出版社,2003.