水泥行业简易码头的工艺设计概述及探讨

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摘 要：水泥行业简易码头设计并不是常规水泥厂的设计内容，本文对水泥行业的简易码头设计做了归纳整理，基本涵盖了通用的简易码头的设计类型，并对不同的输送形式做了介绍对比，为简易码头设计提供了一定的参考。

关键词：水泥厂码头设计设计类型输送方案对比

中图分类号： S611 文献标识码： A

前言

我国河流湖泊众多，水运成本低廉，是具备先天水运条件的水泥厂优先考虑的运输方式。因此码头的建造成为较高频率的工程实践。在水泥行业中，码头多用于原燃料进厂，成品水泥、熟料发运，袋装水泥发运等。从功能上来看，工艺设计主要关注于码头的卸船与装船，如何根据码头自然条件，季节性水位差等，实现码头装卸船的优化设计，以及物料的输送方式的合理选择都是工艺设计从业者所关心的问题，笔者将十年来参与的码头设计做了简单归纳整理，浅析如下，希望与同行们进行探讨。

一、码头卸船

码头卸船通常的做法是在泊位上设置起吊抓斗，将原燃料或熟料从船舱中抓取到泊位上卸料斗中，计量后再由料斗下方的胶带输送机送走。取料臂自由度比较高，并且抓斗绳索可调节，这样的工艺布置一般不会受河流湖泊水位高低的影响，汛期及枯水期水位的高差可由取料臂及抓斗绳索抵消。如图一中①所示：

图一码头卸船流程图

对于散料水泥或粉煤灰，常用的卸船方式有螺旋式卸船机和负压汲取卸船系统等形式。

螺旋式卸船机（如图一中②所示）是将螺旋输送机安装在取料臂上，由螺旋输送机取料，然后通过斗式提升机将物料送入储料仓，经计量仓计量后由气力输送泵送入厂区内水泥库或粉煤灰库。

负压抽吸系统是利用真空泵产生的负压将物料经由取料吸嘴吸入组合式分离器，并将料气分离，其中吸嘴及输料管道使用液压臂作为移动载体。分离后的物料再用常规输送设备送至码头储库或厂区内储库。也有正负压集成卸船气力输送系统，先用负压抽吸系统卸船，再用正压部分仓式气力输送泵输送（如图二）。

图二.厦门某集团采用的两台气力输送泵和一套负压抽吸系统的正负压气力输送系统，卸载船运粉煤灰，输送量120t/h，输送距离约300米。

二、码头装船

对于熟料散料装船，国内水泥行业简易码头设计一般的做法是在码头区域设置储库或钢仓，由普通胶带输送机或管状胶带输送机从厂区内将熟料输送至码头钢仓内。对于散料水泥，可以使用管状胶带输送机或空气输送斜槽+斗提机方案，如果落差大，综合比较电耗、投资，也可以采用气力输送方案，这三种输送方案的比较将在章节三中详述。

散料经过静态计量后，由输送设备、散装设备输送到船上，根据固定码头和浮码头大致分为以下几种常见做法：

1. 固定码头散料装船

散料经过静态计量后卸到计量仓下部皮带机上，由皮带机输送到圆弧轨道式装船机上，由装船机卸料到船舱中，圆弧轨道式装船机中心立柱是旋转点，是整个设备的枢纽，其位置是固定的，上游皮带卸料点不会因设备沿轨道旋转而改变，这样就实现了一维输送设备向二维输送设备的转变，装船机的散装头可以上下伸缩，从而实现三维方向的装船，另外也抵消了水位高差带来的影响。如图三所示

如果不使用圆弧轨道式装船机的话，装船机沿码头岸线方向行走，就需要借助皮带机来实现一维输送设备向二维输送设备的过渡。如图四所示

图三.固定码头散料装船布置简图（圆弧轨道装船机）

图四.行走式装船机

2. 固定码头袋装水泥装船

如图所示，通常情况下，由于袋装水泥不方便装卸运输，在码头设置包装车间是比较通用的做法，散料水泥由厂区内输送到码头储库内，然后送到包装车间包装，成品通过平型皮带机卸包到袋装水泥装船机上，装船机悬臂内嵌皮带机，最后通过长溜板溜到船上。在简易码头上，通常袋装水泥装船机是固定不动的，通过船只的微动来调整码包的位置，船上需要有工人辅助码包。当然也可以在装船机底部设行走机构，同时与装船机垂直的皮带底部也设置轨道及轮子，这样就实现了二维方向的装船。这种装船机只适用于水位高差小的简易码头，靠溜板长度来抵消水位的变化。但如果装船机安装在趸船上，则可以借助趸船抵消水位高差的影响，关于趸船码头将在下面章节详述。

3. 趸船码头散料装船及袋装水泥装船

趸船是一种无动力装置的矩形平底船，设在突堤或码头的尽头且固定在岸边，通常有浮动而锚着的平台，供船舶停泊和货物上下船用。趸船码头对于季节性高低水位差有很好的适应性。水泥行业趸船通常的做法是与输送廊架铰接为一体，廊架搭在岸上，活动链接。通过廊架活动点的滑动及廊架的角度来实现抵消水位高低的变化。如图五所示

对于水泥，趸船上可以设置水泥小仓，由气力输送将水泥送入小仓中，再由安装在趸船上的散装设备装入船中。

对于熟料，如图五所示，可以根据水文资料确定输送廊架的长度，找到一个相对静止点A，该点不受廊架随水位摆动而变化，上游皮带可以卸料到静止点A处，然后由皮带机输送到趸船上的小仓内，然后由散装机装船。

袋装水泥原理同熟料，如果遇到高落差，则需要用到螺旋卸包溜槽，此溜槽可借助3D软件进行设计。

图五.趸船输送方案简图

三、不同输送形式的方案对比

码头与厂区通常是分开的，将物料从厂区输送到码头，用什么输送方式，要综合距离，高差，地形，节能，投资等诸多因素综合考虑，选出一个比较合适的方案。目前通用的输送形式有槽型胶带输送机、管状胶带输送机、空气输送斜槽、气力输送等，气力输送中又分为固密相，栓流密相，流动底床密相及稀相气力输送。这几种输送形式的对比如下表：

输送形式 槽式胶带输送机 管式胶带输送机 斜槽 稀相气力输送 密相气力输送

输送机理 胶带机械式输送 胶带导轨机械式输送 空气输送斜槽+提升机 低速密相管道式输送 低速密相管道式输送

被输送物料颗粒径/mm 无特别限制 无特别限制 粉状物料

被输送物料的最高温度/℃ 普通胶带80℃，耐热胶带120℃ 普通胶带80℃，耐热胶带120℃ 耐温120℃ 200 200

输送管线倾斜角/（°） 熟料Max.14°

水泥Max.16° 熟料Max.19°

水泥Max.12° 4°~12° 任意 任意

输送物料飞扬 有 有 无 无 无

异物混入及污损 有可能 有可能 无 无 无

管线配置灵活度 直线 直线（可以空间转弯） 自由 自由 自由

输送多点 建转运楼分流，麻烦 建转运楼分流，麻烦 分料阀，容易 管道分路阀，容易 管道分路阀，容易

断面占据空间 大 大 大 小 小

土建费用 土建量大，投资高 土建量大，投资高 土建量较大，投资略高 很少 很少

主要检修部位 托滚、轴承，驱动，胶带 托滚、轴承，驱动，胶带 帆布，板链（胶带），驱动 阀门 阀门

沿途是否有收尘设备 有 有 有 无（

一次性设备费 多 多 多 少 少

维护费用 有可能 有可能 有可能 无 无

输送吨电耗排序由小到大 ① ② ③ ⑤ ④

典型气力输送形式：

固密相―物料流速较低，管道载物料流速较低，管道载满物料，适用脆性物料的卓越流态。物料流速1~2米/秒;

栓流密相―物料流速低，管道载荷高，物料呈栓状流动；这是适用大多数应用的最佳流态，可实现最低能耗、管道腐蚀和物料裂解；平均流速1~5米/秒;

流动底床密相―速度高于栓流密相，而远低于稀相，适用易流化的粉状物料输送；平均物料流速3~7米/秒；

稀相―物料流速高于悬浮速度且无上限，运行经济性欠佳，不适合脆性、磨啄性及尺寸分布大的颗粒物料，平均物料速度高于15米/秒，取决于物料特性。

以上各种输送方式各有特点，可根据实际情况灵活选用。

四、结语

水泥行业简易码头设计并不是常规水泥厂的设计内容，本文对水泥行业的简易码头设计做了归纳整理，基本涵盖了简易码头的设计类型，并对不同的输送形式做了介绍对比，希望能对行业内从业者提供一定的参考。在工程方案的选择中，注重技术的先进性及可靠性，同时也要考虑到建设成本节约，选择一种比较贴合实际，可行可靠，建设成本低，运行成本低的方案。