港口矿石码头定量装火车工艺分析

郭建睿，岳金灿

（中交第一航务工程勘察设计院有限公司，天津 300222）

港口矿石码头定量装火车工艺分析

郭建睿，岳金灿

（中交第一航务工程勘察设计院有限公司，天津 300222）

结合天津港南疆专业化矿石码头的铁路疏港情况及装车工艺设计方案，重点介绍矿石火车装车楼的工艺布置形式、主要设计参数及装车工艺。比较矿石火车装车楼和移动装车机两种专业化的、快速定量装火车工艺。

火车装车楼；移动装车机；快速定量

引 言

铁路快速装车系统是一种将散货按规定的质量进行称量并快速的装入列车车厢的系统，近年来发展迅速且得到了广泛的应用。火车快速定量装车系统采用先进的机电一体化技术，以实现装车的自动化和无人化，其特点是装车效率高、计量精确、环保效果好。国内外专业化的大宗散货码头常用的铁路快速装车系统主要有装车楼系统和装车机两种形式，在我国大型散货码头均有工程实例且运转良好。

本文结合国内天津港南疆专业化矿石码头的铁路疏港情况及装车工艺设计方案，重点介绍矿石火车装车楼的工艺布置形式、主要设计参数及装车工艺。比较矿石火车装车楼和移动装车机两种专业化的、快速定量装火车工艺，以便为涉及到矿石火车装车楼工艺的其他工程提供借鉴经验。

1 示例专业化矿石码头的铁路疏港

天津港南疆专业化矿石码头主要进行铁矿石的进口堆存中转业务，进口的铁矿石以澳矿、印度矿及南美矿为主，并有少部分南非矿、海南矿等，进口矿石运至天津港南疆专业化矿石码头后，经码头桥式抓斗卸船机卸船后再经带式输送机输送至码头后方堆场进行堆存，矿石疏港通过铁路疏运至腹地钢厂。天津港南疆专业化矿石码头泊位设计通过能力为2 300万t/a，全部由铁路运输，即铁路装车场装车量为2 300万t/a，装车1 311辆/d，20列/d。在矿石车场到达的空车20列/d；出发的重车20列/d。因此，采用何种先进可靠、技术成熟的铁路装车设备及装车工艺成为制约这类大宗散货项目设计的主要因素，作为矿石疏港的铁路装车工艺系统直接制约着码头的矿石接卸能力，甚至关系着整个项目的成功与否。

2 示例专业化矿石码头火车装车工艺方案

2.1 装车楼工艺方案

1）装车楼工艺平面布置

本方案矿石装火车采用装车楼工艺，装车楼系统为双仓双轨装车系统，设有铁路装车线2条，间距为8 m，布置一座装车楼，可同时对两列火车进行装车作业。装车线的长度1 000 m，可以接纳66节的车辆编组，并有一定余量，装车楼工艺平面布置见图 1。堆场矿石通过堆场取料设备及带式输送机向装车楼供料装火车，带式输送机额定能力5 000 t/h、带宽1.4 m、带速3.75 m/s。

图1 装车楼工艺平面布置

2）装车楼系统

装车楼系统主要由装车楼、牵车系统、控制系统和辅助系统组成，各部分相互配合进行固体散料的装火车作业，其中装车楼为钢结构封闭建筑，包括装车楼主体、缓冲仓、称量仓、操作室、电气室、变压器室、楼梯走道、平台栏杆及其它辅助设施等，装车楼设备布置及现场安装见图2。

图2 火车装车楼设备布置

装车楼内包括称量系统、卸料溜槽及闸门装置、液压系统、控制系统、车号自动识别系统、供电照明系统、校秤系统、通信系统、检测监视系统、水冲洗装置、车辆喷水防尘装置、空调系统装置、消防装置、排水装置、维修起吊设备、通风系统、钢结构及其它辅助设备设施等。缓冲仓内设置料位计。当料位超高或超低时，装载漏斗附近应有声光报警装置启动。定量仓采用称重传感器称重。

火车的牵引采用铁牛完成。牵引系统含铁牛、钢丝绳缠绕系统（包括托辊、导向滑轮等）、卷扬机系统和其他附属设施。

3）装车楼主要技术参数及装车工艺

主要技术参数：额定装车能力为5 000 t/h，最大装车能力为6 000 t/h，年装车量为2 300万t。缓冲仓容量为250 m³，称量仓总称量约90 t，铁矿石堆积密度按2.2 t/m3计算。系统计量精度：正常装车时每节车皮称重精度为0.1 %，整列车装车精度0.05 %。装车作业牵引速度：10～20 m/min，牵车系统操作运行需与装车作业统一控制，牵车速度需与装车速度相互配合。

装车工艺：装车楼由堆场取料设备、带式输送机及电子皮带秤组成的上游给料系统供料。

装车准备作业：在进行装车作业之前，对空车列进行人检，主要是对车内有无其他物料（物件）等进行检测并进行及时处理。

待装车准备作业结束后，空车列由机车推送至装车楼附近铁牛作业行程起始位置处，此后空车列交由铁牛进行牵引通过装车楼。在空车列通过装车楼附近时，位于地面的检测系统对车皮的车型、车号等进行检测，并将车型检测数据输入自动控制系统。检测完毕后，空车通过装车楼进行装车作业。铁牛拉空车列尽可能匀速连续一辆接一辆地通过装车楼进行装车作业，直到最后一辆空车装好为止（此时最后一节车皮位于装车楼内），然后铁牛按先前装车的相反顺序推送装载完毕的重车列，当先前位于装车楼内的车皮被推送出装车楼附近时，铁牛将重车列交由机车牵引出港。在整个装火车作业过程中，机车不通过装车楼。每节车皮装车重量不超过铁道部对车辆规定的载重范围。

2.2 装车机工艺方案

1）装车机工艺平面布置

本方案装火车采用移动式装车机工艺，设铁路装车线3条，间距5 m，布置3台移动式装车机。装车线的长度可以接纳 66节的车辆编组，移动式装车机工艺平面布置见图 3。堆场矿石通过堆场取料设备取料后经带式输送机向装车机供料装火车，带式输送机额定能力3 600 t/h、带宽1.2 m、带速3.75 m/s。

图3 移动式装车机工艺平面布置

2）装车机系统

装车机为轨道移动式、臂架伸缩式的专业化装火车设备，用于将从堆场取出的矿石装入火车车厢。轨道式移动装车机主要由运行轨道上的固定主机结构、运行在地面皮带机两侧轨道上的上料尾车、给料带式输送机、可伸缩的臂架带式输送机、分叉溜漕、供电控制系统、润滑系统、除尘系统等组成。装车机通过臂架的伸缩可以分别对3条铁路装车线进行装车作业，见图 4。通过臂架头部可以带载切换的分叉溜槽，装车机可以越过铁路车辆的车厢连接处，对列车进行连续装载。尾车头部卸料处设密闭的分叉溜槽，分叉溜漕能够满足带载切换的要求，正常作业时用于向臂架皮带机供料，也能将矿石物料切换到地面皮带机。

图4 移动式装车机断面

3）移动式装车机主要技术参数及装车工艺

主要技术参数：装车机额定能力为3 600 t/h，轨距10 m，伸缩行程10 m。

装车工艺：移动装车机由堆场取料设备、带式输送机及电子皮带秤组成的上游给料系统供料。

来自地面皮带机上的矿石，通过尾车皮带机，将矿石卸入可伸缩的臂架皮带机，再通过臂架皮带机前端装料溜槽装入火车车厢，装车作业过程中火车无需移动。必要时，上料尾车头部的分叉溜漕也能将矿石切换到地面皮带机。通过臂架头部可以带载切换的分叉溜槽见图 5，装车机可以越过铁路车皮的车厢连接处，对列车进行连续装载。尾车头部卸料处设密闭的分叉溜槽，分叉溜槽能够满足带载切换的要求，正常作业时用于向臂架皮带机供料，也能将矿石物料切换到地面皮带机。

图5 移动装车机头部分叉溜槽

3 两种火车装车工艺方案的比较

根据铁路装车设备、装车工艺及铁路装车场布置的不同，天津港南疆专业化矿石码头港内铁路装车分别设计了装车楼定点装车和装车机移动装车两种方案。

3.1 装车楼

优点：

1）装车效率高；

2）装车楼空车列进车端附近设置车号自动识别系统，自动化程度高；

3）装车溜槽以上部分为密闭设施，供料皮带机转接点设有干式除尘系统，装车点四周设置干雾喷雾除尘系统，环保效果较好；

4）采用国际先进的静态定量斗秤进行称重，计量精度高，便于生产。

缺点：

1）装车楼系统内先进的计量及控制系统仍需要采用国外产品和技术，投资较高；

2）需要铁路线路长，装车楼两侧的装车线有效长均至少需要一个列车长度；装车作业铁路线间距从常规的5 m增加至8 m，铁路占地面积大。

3.2 装车机

优点：

1）需要铁路线路短，装车作业过程中装车设备移动，火车无需移动，装车线长度满足整列车皮长度即可，铁路装车区占地面积较小，投资较低；

2）装车机整机重量较小，单机设备造价较低。

缺点：

1）装车效率较低；

2）移动装车机装车过程中需司机进行操作，自动化程度较低；

3）装车机系统中供料皮带机及可伸缩臂架皮带机均为开敞式，污染相对较大；

4）装车机装车通过上游供料皮带机上安装的电子皮带秤进行称重，计量精度低且不易调校。

由此可见，两个方案的铁路工程量大致相同，作业时均需要将车列从矿石车场推送到装卸线。根据港区规划和平面布置，本工程港内铁路装车区布置在项目堆场及预留的相邻泊位堆场南侧，铁路装车场布置具备良好的条件。综合比较两种装车工艺模式优缺点，设计最终推荐采用装车楼进行矿石的定点装车作业，在矿石堆场南侧新建矿石装车场，设装车线2股，有效长1 902 m。

4 结 语

目前国内天津港进口铁矿石铁路疏运比例较低，但随着未来铁路通道的建设，预测今后除天津港地区进口的铁矿石因距离较近可采用汽车疏运外，其它基本由铁路疏运至各钢厂。天津港南疆专业化矿石码头接卸的矿石考虑全部铁路疏运。

天津港南疆专业化矿石码头工程现已建成投产，铁路装车工艺系统也已投入使用。通过项目现场管理人员对装车楼装车作业情况的介绍以及现场的实地调研可知，装车楼定点装车系统运行良好，装车效率高，计量精度高；较移动式装车机系统和传统的流动机械装车模式，大大降低了装卸作业人员的劳动强度，同时减少了对港口和周边环境的污染，是大宗散货码头货物疏港的较优方案。

［1］天津港南疆专业化矿石码头工程初步设计［R］.天津：中交第一航务工程勘察设计院有限公司，2012.

［2］秦子君.港口矿石定量装（火）车工艺介绍［J］.水运工程，2007（9）.

［3］陈伟良，杨晓婷.港口煤炭码头快速定量装火车设备和工艺的比选［J］.起重运输机械，2013（7）.

［4］李凤兰.火车定量快速装车系统的技术特点及其市场需求预测［J］.煤矿机械，2012（8）.

Analysis on Quantitative Train-loading Process Applying to Ore Terminal

Guo Jianrui，Yue Jincan
（CCCC First Harbor Consultants Co.，Ltd.，Tianjin 300222，China）

Based on cargos being out of port by railway and the design proposal of train loading process applying to the specialized ore terminal of Tianjin port Nanjiang harbor，an introduction to the process layout，main design parameters and train-loading process of ore train-loading building is given in detail.As two specialized and quick quantitative train-loading processes，ore train-loading building and travelling train loader are compared too.

train loading building； travelling train loader； quick quantifying

U653.928

A

1004-9592（2016）05-0011-04

10.16403/j.cnki.ggjs20160503

2015-09-21

郭建睿（1983-），男，工程师，主要从事港口工程装卸工艺设计工作