港口新型自动化散改集关键工艺技术案例剖析

杨洪祥，刘宫成，龚小红，孔德峰

（1.中交第一航务工程勘察设计院有限公司，天津 300220；2.山东港口烟台港国际物流公司，山东烟台 264000；3.锦州市交通运输综合行政执法队，辽宁锦州 121000）

引言

目前，我国港口散改集作业尚处于发展阶段，营口港、秦皇岛港、日照港等北方港口散改集货物主要为中颗粒煤炭、焦炭以及铜精矿等；北部湾港、厦门港、福州港等南方港口散改集货物主要为粮食。

国内各港口应用的散改集主要有翻箱机以及集装箱放置坑技术[1]。例如营口港散改集采用固定式翻箱机装箱技术，卸车主要采用散货车自卸模式，物料喂料采用单斗装载机，装箱采用移动带式输送机，集装箱的翻转采用翻箱机，集卡车交换主要采用正面吊。作业过程：散货车将货物卸至堆场内露天堆存，货物装箱时，利用正面吊将集装箱从集卡上吊下，放至翻箱机上，人工打开箱门，翻转平台起升至作业角度，单斗装载机向移动带式输送机漏斗喂料，将干散货装至集装箱内。待装满后关箱门，翻箱机回落至水平，正面吊将重箱放至集卡后外运。该卸车装箱技术作业效率低、环境污染较大、集装箱无法装满，亏吨严重[2-4]。

图1 固定式翻箱机Fig.1 Fixed container turnover device

而秦皇岛港散改集采用集装箱放置坑技术，利用电动葫芦将集装箱从一侧集卡上取下，利用电动葫芦的相互配合将集装箱放入倾斜池子中，倾斜度可达到80 °，人工开箱门，利用单斗装载机将落地物料装至集装箱内，待装满后，人工关箱门，利用电动葫芦的相互配合将重箱从池子中取出，转放至另一侧的集卡后外运。该技术应用较为广泛，作业效率较低，环保性差，能耗较高[5-6]。

图2 集装箱放置坑技术Fig.2 Method of container placement in pit

现有的散改集技术普遍存在以下问题[7-8]：

1）露天作业，环保性差。传统散改集在卸车、堆存、装箱等各环节普遍采用露天作业模式，存在严重的粉尘污染问题；

2）作业效率低，能耗大。传统散改集模式存在作业环节多，作业效率低，整体能耗大等问题；

3）自动化程度低、作业安全性差。传统散改集模式主要依靠流机完成作业，与港口专业化、智能化趋势不符，且存在一定人机交叉安全问题；

4）没有形成完整系统。传统散改集模式卸车、堆存、装箱、取送箱均相对独立，没有形成整体系统，作业模式相对落后。

由此，为解决港口传统散改集模式存在的污染大、效率低、能耗大的问题，实现港口散改集关键工艺技术新的突破显得尤为必要。

1 项目介绍

日照港石臼港区西区散改集工艺及环保提升项目应用了国内最先进的自动化散改集工艺技术，本文以该项目为研究对象，对关键技术的应用情况进行介绍。

该项目位于日照港石臼港区西作业区，设计年运量220 万t（焦炭），生成11 万标箱集装箱。项目总投资约为1.91 亿元。工艺系统包括卸堆系统、取装系统几部分。

卸车系统位于工艺大棚的西南侧，包括液压卸车平台、地坑、地下漏斗以及BF 带式输送机；工艺大棚内中部布置BD 带式输送机及远程操作堆取料；BD 带式输送机两侧为焦炭堆场，在堆场外侧对称布置BQ 编号受料带式输送机；工艺大棚内最北侧布置2 座装箱楼，装箱楼上方BZ 编号带式输送机，每座装箱楼有4 个缓冲仓，每个缓冲仓连接安装有负压伸缩溜筒；装箱楼每个缓冲仓下方布置带称重功能翻箱机；在工艺大棚北侧布置一块集装箱临时堆放场地，取送箱采用低门架跨运车。

本项目主要设备配置如下表所示。

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表1 主要设备配置表及参数Tab.1 Main equipment configuration table and parameters

图3 装卸工艺布置图Fig.3 Loading and unloading process layout drawings

1.1 卸堆系统

1）系统组成

卸堆系统由卸车系统、水平运输系统、堆料设备组成，其中卸车系统包括远程遥控一键式自助卸车平台、小液压翻板、卸料漏斗、卸车除尘棚以及卸车廊道等设备设施；水平运输系统包括卸车廊道带式输送机、堆料带式输送机；堆料设备为远程操作的堆料机。

图4 散货车卸车现场Fig.4 Bulk truck unloading scene

2）作业过程

散货车进入本项目卸车区后，经无人值守地磅过磅，从卸车除尘棚正面驶入，经过展开状态下折叠翻板，停放至水平状态下卸车平台，固定后，打开车门，折叠翻板折叠同时卸车平台起升，将货物卸入输料系统，卸车完毕后，折叠翻板展开同时卸车平台下降，散货车经地磅后驶离卸车区域。

图5 散货车工艺流程Fig.5 Bulk truck process flow

图6 卸车堆料工艺流程Fig.6 Unloading and stacking process flow

1.2 取装系统

1）系统组成

为达到装箱效率，满足作业灵活性要求，在工艺大棚轴线对称布置了两套取装系统。取装系统由取料系统、水平运输系统、装箱系统、取送箱设备组成，其中取料系统包括受料漏斗以及受料廊道；水平运输系统包括受料廊道带式输送机、装箱带式输送机；装箱系统包括仓顶梭式带式输送机、装箱楼、负压伸缩溜管以及翻箱机；取送箱设备指新型油电混合低门架轻便型跨运车。

图7 取送箱现场Fig.7 The operation site of taking and sending containers

2）作业过程

取装系统作业过程通过装箱楼配仓、跨运车取送箱分别进行介绍。

①装箱楼配仓

流动机械将焦炭给料至取装系统，焦炭通过受料漏斗进入受料廊道带式输送机，进而将焦炭给料至装箱楼上方的仓顶梭式带式输送机供料，梭式带式输送机按照配仓策略通过正反转、仓顶移动等动作给装箱楼的各缓冲仓进行配仓作业。

图8 取料装箱流程Fig.8 Pick-up and container loading process

②取送箱作业

低门架跨运车将空箱放置在装箱楼下方的翻箱机上，作业人员将集装箱门打开，翻箱机翻转集装箱至垂直装箱状态，负压伸缩溜管启动伸进集装箱底部，电动插板阀打开，物料进入集装箱，此时负压伸缩溜管边装箱边提升，直至装满后，关箱门机器人辅助人工关箱门作业，翻箱机翻转至水平状态，跨运车取箱运输至集装箱交换场地直接装集卡车或者临时堆存在缓冲场地。

图9 取送箱流程Fig.9 Process of collecting and sending containers

2 亮点总结

该项目在卸车、堆料、装箱等各环节均应用了先进的设计理念，在环保、安全、高效等各方面均具有突出亮点，如下表所示：

表2 亮点总结Tab.2 Summary of highlights

3 应用效果介绍

本项目自2021 年12 月31 日正式启用以来，取得了良好的应用效果。

表3 应用效果展示Tab.3 Shows the application effect

图10 项目实景图Fig.10 Project real picture

4 结语

日照港石臼港区西区散改集工艺及环保提升项目应用了国内首个全流程自动化系统。本文以该项目为研究对象，对散货车卸车、物料堆存、散货装箱、跨运车取送箱等环节进行剖析，提炼关键工艺技术亮点，总结新散改集作业模式的应用效果。该自动化系统的应用为国内港口干散货集装箱化输运工艺发展提供一条新的思路。对于打造绿色港口具有重要意义。