王曉琨

中交第二航務(wù)工程勘察設(shè)計(jì)院有限公司

1 引言

由于集裝箱運(yùn)輸便攜、成本低，“散改集”作業(yè)在碼頭及物流園區(qū)越來越常用。集裝箱運(yùn)輸散糧提高了糧食中轉(zhuǎn)的能力，降低了糧食流通成本，采用集裝箱運(yùn)輸散裝糧食可避免糧食交納周期不穩(wěn)、貨物質(zhì)量難以控制、存儲成本過高等散貨運(yùn)輸模式帶來的弊端。散裝糧食裝卸時易產(chǎn)生大量粉塵，作業(yè)時需考慮其物料特殊性。結(jié)合某物流園區(qū)項(xiàng)目，對散改集及糧食倉庫存儲工藝方案進(jìn)行分析，比選常用的散糧翻箱、堆高、運(yùn)輸工藝設(shè)備，提出幾點(diǎn)說明及建議，供類似工程設(shè)計(jì)參考。

2 項(xiàng)目概況

本工程建設(shè)內(nèi)容包括集裝箱功能區(qū)、倉儲物流配送區(qū)及業(yè)務(wù)用房功能區(qū)等。其中倉儲物流配送區(qū)擬建1座散改集倉庫，對裝有大豆、玉米、稻谷等散裝糧食的集裝箱進(jìn)行倒箱，倉庫內(nèi)進(jìn)行存儲作業(yè)及自卸車裝車作業(yè)。散裝糧食年進(jìn)口量100萬t，在糧食倉庫內(nèi)預(yù)計(jì)存儲時間約2～3天，根據(jù)運(yùn)量及堆存天數(shù)，綜合考慮本工程總平面布置，設(shè)1座106 m×54 m散改集糧食倉庫，倉庫內(nèi)堆存高度6 m，工藝凈空高要求不小于9 m，倉庫一側(cè)設(shè)25 m作業(yè)場地，進(jìn)行集裝箱倒箱作業(yè)；另一側(cè)設(shè)12 m作業(yè)場地，進(jìn)行散裝糧食運(yùn)出倉庫及自卸車裝車作業(yè)。工藝流程為：集裝箱→倒箱→進(jìn)倉→散改集倉庫→出倉→自卸車。工程總平面布置見圖1。

圖1 工程平面布置圖

3 設(shè)計(jì)關(guān)鍵點(diǎn)

本工程散裝糧食采用集裝箱運(yùn)輸進(jìn)入物流園后，按業(yè)主需求進(jìn)行翻箱、進(jìn)倉、存儲，出倉及裝車功能。其中，散裝糧食翻箱作業(yè)及進(jìn)倉作業(yè)是本工程工藝設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。

3.1 拆箱設(shè)備選擇

在集裝箱公路運(yùn)輸中，其水平運(yùn)輸采用可長距離運(yùn)輸?shù)募b箱卡車，集裝箱卡車自帶能翻箱的液壓升降設(shè)備，不需再借助外部設(shè)備進(jìn)行集裝箱倒箱作業(yè)。本工程集裝箱由水路及鐵路進(jìn)園后，園區(qū)內(nèi)采用集裝箱拖掛車進(jìn)行水平運(yùn)輸，將集裝箱運(yùn)至散改集倉庫前作業(yè)場地處拆箱，因此需選用合適的拆箱設(shè)備。常用的拆箱作業(yè)設(shè)備包括單斗裝載機(jī)、集裝箱吊機(jī)、可傾斜式集裝箱正面吊等[1-2]。下面對各拆箱設(shè)備的使用工況進(jìn)行分析。

3.1.1 單斗裝載機(jī)

采用單斗裝載機(jī)直接進(jìn)箱卸料，優(yōu)點(diǎn)是工藝流程簡單、投資小，只需單斗機(jī)即可實(shí)現(xiàn)拆箱作業(yè)；缺點(diǎn)是單斗裝載機(jī)在抓取過程中易破壞其物料特性，且效率過低，單機(jī)效率約60 t/h。若采用該工藝設(shè)備進(jìn)行拆箱作業(yè)，倉庫前沿作業(yè)區(qū)域設(shè)5臺單斗裝載機(jī)，采用移動式升降臺輔助作業(yè)，單斗機(jī)通過移動式升降臺進(jìn)入集裝箱內(nèi)，拆箱后通過移動式皮帶機(jī)逐條落料進(jìn)倉。

3.1.2 集裝箱吊機(jī)

采用集裝箱吊機(jī)進(jìn)行集裝箱翻箱作業(yè)，吊機(jī)上的鋼絲繩提升集裝箱并倒箱。該設(shè)備簡易、投資小，但需人工輔助作業(yè)，保證設(shè)備吊具對準(zhǔn)，拆箱效率低，存在安全隱患。

3.1.3 可傾斜式集裝箱正面吊

為改進(jìn)傳統(tǒng)“散改集”拆箱作業(yè)工藝設(shè)備，提高作業(yè)效率，對集裝箱正面吊吊具進(jìn)行優(yōu)化，采用可傾斜式的集裝箱正面吊進(jìn)行集裝箱翻箱作業(yè)(見圖2)。利用集裝箱正面吊的裝卸搬運(yùn)功能，配置特殊的整體式集裝箱傾斜吊具，將集裝箱倒箱至倉庫前沿作業(yè)區(qū)域，通過移動式皮帶機(jī)逐條落料進(jìn)倉。該工藝設(shè)備效率達(dá)30箱/h，其缺點(diǎn)為受設(shè)備吊具限制，僅適用于20 ft集裝箱拆箱作業(yè)，如需進(jìn)行40 ft集裝箱拆箱作業(yè)，需更換框架式集裝箱傾斜吊具，拆卸復(fù)雜。若采用可傾斜的集裝箱正面吊，設(shè)2臺設(shè)備進(jìn)行集裝箱吊箱、拆箱、落箱作業(yè)，拆箱后通過移動式皮帶機(jī)逐條落料進(jìn)倉。

圖2 可傾斜式集裝箱正面吊拆箱

3.2 散糧倉庫設(shè)計(jì)

散糧倉庫僅考慮散糧的短期堆存，但由于散裝糧食裝卸時易產(chǎn)生大量粉塵，其工藝設(shè)計(jì)及防爆要求均需參考《糧食平房倉設(shè)計(jì)規(guī)范GB50320-2014》、《糧食加工、儲運(yùn)系統(tǒng)粉塵防爆》。設(shè)4條工藝凈寬要求不小于4.5 m的通道，各通道間進(jìn)行散糧的堆料作業(yè)。散糧倉庫工藝平面布置圖見圖3。散糧倉庫進(jìn)出倉作業(yè)設(shè)備需采取粉塵控制措施。

圖3 散糧倉庫平面布置圖

3.3 散糧倉庫內(nèi)堆高設(shè)備選擇

對于中小型散貨倉庫，可采用單斗裝載機(jī)、移動式皮帶機(jī)、散貨移動式堆高機(jī)等進(jìn)行倉庫內(nèi)堆高作業(yè)[3-4]。

(1)單斗裝載機(jī)堆高：單斗機(jī)在倉庫內(nèi)進(jìn)行散糧堆料過程中易產(chǎn)生大量粉塵，其為柴油發(fā)電，安全性低，易發(fā)生爆炸事故。且單斗機(jī)需多臺多次堆高，造成倉庫內(nèi)設(shè)備多且雜，作業(yè)效率低，在抓取作業(yè)中對散裝糧食的多次碾壓易破壞其物料特性，糧食破碎量增加，降低散糧的品質(zhì)，不利于后期儲運(yùn)。因此糧食倉庫內(nèi)不推薦單斗機(jī)堆高作業(yè)。

(2)移動式散料堆高機(jī)：該工藝設(shè)備為新型的中小型散貨倉庫堆料設(shè)備，其堆高能力最高可達(dá)3 000 t/h，由臂架系統(tǒng)、皮帶機(jī)系統(tǒng)、上坡平臺系統(tǒng)和行走系統(tǒng)組成。其優(yōu)點(diǎn)除作業(yè)效率高、堆料高度高外，設(shè)備自帶上坡平臺系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)自卸車直接卸料至散料堆高機(jī)上，卸料過程配有抑塵系統(tǒng)，在非工作狀態(tài)時該平臺可折疊收起。

(3)移動式皮帶機(jī)堆高：移動式皮帶機(jī)通過逐條落料進(jìn)行堆高作業(yè)。由于作業(yè)時揚(yáng)塵較大，對其配置PLC控制程序，保障其作業(yè)故障時進(jìn)行聲光報(bào)警，從而實(shí)現(xiàn)倉庫內(nèi)無人化操作，減少人工成本，增加安全性。借助PLC控制程序，組合伸縮系統(tǒng)、俯仰系統(tǒng)、回轉(zhuǎn)系統(tǒng)等不同運(yùn)動，可使移動式皮帶機(jī)出料時在要求的扇形區(qū)域內(nèi)達(dá)到堆糧作業(yè)范圍的三維立體全覆蓋，使糧堆平坦均勻，減少糧食分級和平倉工作量。

本工程采用3臺100 t/h移動式散料堆高機(jī)接料倒箱作業(yè)后的散糧，移動式散料堆高機(jī)接料后進(jìn)倉，移動式皮帶機(jī)輔助堆高作業(yè)，移動式皮帶機(jī)單條效率50 t/h。本工程需堆高不小于6 m，因此設(shè)備輸送高度需不小于7 m，考慮散糧傾斜輸送時最大傾角14°限制，取水平輸送距離15 m，帶寬800 mm。為方便二次、三次堆高，共設(shè)10條移動式皮帶機(jī)。兩設(shè)備均考慮整機(jī)防爆。

3.4 粉塵控制措施

本工程貨種為散裝糧食，散糧拆箱、進(jìn)倉、出倉作業(yè)均需采用移動設(shè)備，設(shè)備多且雜，在各設(shè)備的接卸口，糧食逐層拋料過程中由于落差高、沖擊速度大，導(dǎo)致產(chǎn)生大量粉塵。散裝糧食產(chǎn)生的粉塵流動性差，在水平運(yùn)輸及拋料過程中極易與糧粒分離，成為濃度較高的懸浮顆粒，再加上環(huán)境空氣的流動，容易造成整個作業(yè)現(xiàn)場揚(yáng)塵嚴(yán)重。因此，在散料堆高機(jī)、移動式皮帶機(jī)及扒糧機(jī)進(jìn)出料口處設(shè)密封罩，密封罩上設(shè)進(jìn)出料口及吸塵口，散糧從密封罩的進(jìn)出料口拋料、接料，使散糧在密閉環(huán)境內(nèi)逐層輸送，保證粉塵不外泄。

3.5 裝卸工藝

本工程物流園區(qū)內(nèi)集裝箱牽引半掛車，在散糧倉庫外作業(yè)場地通過可傾斜式集裝箱正面吊進(jìn)行倒箱作業(yè)，散糧倒至散料堆高機(jī)上，通過散料堆高機(jī)落料至移動式皮帶機(jī)，移動式皮帶機(jī)逐層搭接，完成一定距離的水平輸送，輸送至散糧倉庫內(nèi)堆存。出倉作業(yè)由扒糧機(jī)及移動式皮帶機(jī)完成，散糧出倉后運(yùn)至自卸車裝車運(yùn)出。除散料堆高機(jī)、移動式皮帶機(jī)、扒糧機(jī)外，其余裝卸工藝設(shè)備不得進(jìn)入散糧倉庫內(nèi)，倉庫內(nèi)的設(shè)備均考慮整機(jī)防爆。

進(jìn)倉工藝流程為：集裝箱牽引平板車→可傾斜集裝箱正面吊→散料堆高機(jī)→移動式皮帶機(jī)→散糧倉庫；出倉工藝流程為：散糧倉庫→扒糧機(jī)→移動式皮帶機(jī)→自卸車→園區(qū)外。工藝布置見圖4。

1.移動式皮帶機(jī) 2.扒糧機(jī) 3.移動式皮帶機(jī) 4.散料堆高機(jī) 5.可傾斜集裝箱正面吊圖4 工藝流程示意圖

4 結(jié)語

結(jié)合工程實(shí)例，對“散改集”糧食倉庫的工藝方案進(jìn)行分析，比選了倒箱作業(yè)、進(jìn)倉作業(yè)的裝卸工藝設(shè)備，設(shè)計(jì)糧食倉庫布置，提出了更高效率的工藝方案，對類似工程具有參考意義。