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1、第六章 煤炭和矿石装卸工艺,一、概述,这些年来，在世界货物海运量中，散物年运输量约占世界年总海运运输量的14%左右，是仅次于石油运输量、居世界货物海运量第二位的货类。在散货运输量中，煤炭和矿石的运量又约占了90。,第一节煤炭和矿石装卸运输概述,二、煤炭、矿石特性及对装卸保管的要求,（一）物料容重，自然坡度角，块度及物料与承受面之间的摩擦系数 1容重 物料的容重即是物料的单位体积重量。,2.自然坡度角（自然堆积角，即货堆自然形成的角度） 自然坡度角反映了物料的流散性，物料的自然坡度角越小，其流散性越好；自然坡度角越大的物料，其流散性越差。对煤炭、矿石的装卸来说，物料的自然坡度角可影响储料漏斗壁倾
2、角的确定，即选择的漏斗壁倾角一定要大于货物的自然坡度角，否则物料就不易从漏斗漏出。煤炭的自然坡度角45-左右。 3、块度 物料的块度对机械和抓斗的选用有关。如在选用螺旋式卸车机，若遇到物料的块度直径大于螺旋的螺距时，大块度的物料就不能卸下。选用抓斗时，也要考虑物料的块度，因为抓斗的张开度对物料的块度也有限制。同样，漏斗口的尺寸也要考虑物料的块度。 4.物料与承受面之间的摩擦系数 物料与承受面之间的摩擦系数大，物料就不易倾倒，因而要求料斗面光滑，料斗面的倾斜度也要增大，以减少物料下滑的阻力。,（二）冻结性 通常，煤炭和矿石的含水量较大，如煤炭未脱水时，含水率可达20%。而含水量大的物料在冬季易结
3、冰，造成卸货困难。所以在煤炭、矿石装卸工艺中要考虑物料的解冻方法，如增加破冰机械或设置加温设备。 （三）发热和自燃性 在堆场上存放的煤炭，时间久了或在外界气温高时，煤堆内就会发热，当煤堆内温度上升到60 C时，煤温的上升速度加剧，此时如不降温散热，煤炭就会发生自燃。通常的解决方法是将物料及时转堆，翻垛，避免煤堆温度达到自燃点。 （四）脆弱性，扬尘性 煤炭、矿石在装卸输送时会产生的大量的粉尘，因此要求港口的装卸系统中设置有防尘装置，如在堆场场地上设置洒水防尘系统，采用加罩封闭式输送系统等等。,三、煤炭、矿石运辅工具和装卸工艺的特点,我们可以按物料的进出港口的流向，将煤炭和矿石装卸工艺系统分为：陆
4、运进港、水运出港的煤炭、矿石出口装卸工艺和水运进港、陆运出港的煤炭、矿石进口装卸工艺,第二节 煤炭、矿石出口装卸工艺系统,煤炭、矿石出口装卸工艺主要有卸火车作业、堆场作业和装船作业三个工艺环节组成。,一、卸火车工艺,根据煤炭、矿石车型不同，散货卸车工艺主要有： 翻车机卸车工艺、螺旋卸车机卸车工艺、链斗卸车机卸车工艺和底开门自卸车卸车工艺等几种。,（一）翻车机卸车工艺,1翻车机形式 翻车机形式有两种：转子式和侧倾式。 2翻车形式 翻车机翻车形式也分为两种：单翻式和串翻式。 3卸车线的布置形式及卸车线上的辅助机械 翻车机卸车工艺中的卸车线布置形式有两种： 折返式：一种是有牵车平台的布置形式；另一种
5、是没有牵车平台 贯通式：此种形式是重车线和空车线与车辆进出翻车机房同向布置，常与采用旋转车钩的不解体车辆配合使用。,（1)有牵车平台的卸车线布置形式,(2）没有牵车平台（驼峰）卸车线布置形式,4.使用翻车机卸车的特点,（1)系统的机械化程度高，卸车效率高，卸车后车内余量少； (2）对货种及物料块度的适应性强； (3)系统的机械设备多，投资费用高，所以翻车机系统需另设置辅助卸车机械，用作不能使用翻车机的车辆卸货； (4)对车辆的适应性差，对车辆的损害大，所以翻车机不适用于平车，低帮车或结构不好的车辆的卸车作业。,（二）螺旋卸车机御车工艺,特点,与翻车机卸车相比，螺旋卸车机具有的结构简单，投资少，
6、效率高；对车辆的适应性好。在维修保养方面，螺旋卸车机的配置较多，机械同时发生故障的机会少，而且维修保养也较翻车机简单，对车辆的损坏率也较翻车机低。但螺旋卸车机对货种的适应性不如翻车机好，特别是螺旋卸车机不适用于卸块径大于螺距的物料。防尘方面，翻车机布置紧凑，容易解决，而螺旋卸车机作业面大，还需要清舱作业，所以扬尘性大，且较难解决防尘问题。在卸车自动化程度方面，螺旋卸车机也不如翻车机，相比之下，螺旋卸车机的卸车效率较低，特别是在物料的湿度大时，卸车的效率就更低。 在使用方面，根据使用经验，当年卸车量超过400万吨时，翻车机卸车的经济性较螺旋卸车机好。这是因为，当卸车量增加时，螺旋卸车机的工作线数
7、也要增加，整个工艺布置就显得复杂，同时也扩大了环境污染面，增加了清扫车箱的工作量，螺旋卸车机的缺点越发显示出来。,（三）链斗卸车机卸车工艺,（四）底开门自卸车却车工艺,底开门自卸车是一种卸车效率很高的散货专用列车。卸车时，可打开专用列车两侧的底部门，列车边行进边卸货至铁道两旁的收货槽或货堆，货槽的底部设有漏斗和皮带机，可将物料运出卸货点至堆场（通常可设坑道）。,系统使用特点,(1)不需要其他卸车设备，卸车效率高，物料卸车较彻底，如每节车箱载重量为70t的自卸车（K70型底开门自卸车），平均卸车效率可达4200t/h。但当物料因潮湿而粘结在车箱边角上时，还需要进行清扫，然后将车底门关上，而关车底
8、门是一个比较费力的作业； (2)车辆造价高，利用率低； (3)需要铁路专线。,（五）车辆解冻,（1)热风解冻； （2)蒸汽暖管式解冻； (3)煤气或电气红外线解冻。其中效率较高的是红外线解冻方式。,二、堆场工艺,（一）堆场机械 1堆料机 2取料机 3堆取料机,1堆料机,2取料机,（二）堆场工艺系统,根据应用的机械设备和物料进、出场和堆存形式的不同，堆场装卸工艺布置形式可分为堆料机和坑道皮带机组成的地下系统和地面露天堆场作业的地面系统。,1地下系统,2地面系统,三、装船工艺,现代散货装船机械均是以皮带机为主体形成的。根据其结构形式和装船工艺，可分为固定式装船机和移动式装船机两大类。,1固定转盘式
9、装船机及其装船工艺,2摆动式装船机,（二）移动式装船机,四、输送机械和辅助机械,（一）皮带输送机 皮带输送机是煤炭、矿石装卸作业线的联接装卸船、装卸车、堆场机械和各种储存、给料等作业环节之伺的水平运输的转运工具。随着装卸船效率和煤炭、矿石装卸工艺的现代化发展，皮带输送机已具有固定式、大容量、长距离和高效率的特点。 高效率的皮带机输送机对皮带的强度要求高，对皮带的带宽和带速也提出更高的要求如皮带输送机皮带的宽度可达3m以上，带速可达4.6m/s。皮带输送机愉送效率的选用要与装船机和卸船机相适应。,（二）平舱机械,在煤炭、矿石的装船作业中，对于专用的煤炭矿石船舶，由于其舱口大，用岸上的装船机即可把
10、船装满，但对于舱口不大的船舶，装船机投料只能达到舱口垂直范围内，不能把船装满。为了保证船舶的航行安全，对于这类船舶的装船都要进行平舱作业。,五、煤炭、矿石出口装卸工艺流程,第三节 煤炭、矿石进口装卸工艺,煤炭、矿石进口装卸工艺主要由煤炭、矿石卸船作业、堆场作业、装车（驳）作业三个环节组成，其中煤炭、矿石进口堆场作业系统和水平运输皮带机输送系统与本章第二节所述的煤炭、矿石出口堆场作业中的地面系统及其皮带机输送系统相同。,一、卸船工艺,煤炭、矿石卸船机械按机械工作特点分，可分为间歇型卸船机和连续型卸船机两类，从卸船方式分又可以分为船舶自卸和非自卸。 间歇型散货卸船机主要有船吊、带斗门机、装卸桥等，
11、其特点是利用抓斗抓取物料卸船，因为抓斗卸船的工作循环周期中有一个空返回程，因此称之为间歇型卸船机，散货卸船机除可用作煤炭、矿石卸船外，还可作为其他诸如散粮、散盐、沙等散装货卸船之用。 抓斗卸船随主机的不同，分双索抓斗和船吊抓斗两种形式。在介绍煤炭、矿石卸船机前，先要了解抓斗的工作原理。,（一）散货卸船抓斗及其工作原理,2船吊抓斗,（二）间歇型卸船机械,1船舶吊杆 工作特点： （1)为了装卸作业的安全，船舶吊杆工作时，抓斗起升高度不能太高； (2）船舶吊杆的起重量较小，卸货效率较低，如起重量为3一5t的船舶吊杆的卸船效率仅140t/h一200t/h; (3)清舱量大（约为50%）； (4)在使采
12、用船舶吊杆抓斗卸船方式时，不需要在码头上配置卸船机械，因此，可节约码头的建设费用，港口的装卸成本也可降低。,2带斗门机,这是一种在门机的门架下设置可伸缩漏斗的散货卸船专用机械，带斗门机的工作特点是：卸船效率高，这是由于一方面门架下的漏斗可根据抓斗行程调节伸缩，使抓斗带货运行的行程缩短；另一方面是因为带斗门机的起升、变幅速度比普通门机高40%一50，从而提高了装卸效率。 带斗门机适用于船型不超过5万吨级的中型散货进口码头，卸船效率在700t/h以下，如日本日立造船公司制造的起重量为16t的带斗门机，卸船效率为600v台时，适用于5万吨级的船舶。我国上海港区中华南栈煤炭进口码头使用的带斗门机起重量
13、为15t。平均台时效率为5001，适用船型为2，3万吨。世界上最大的带斗门机卸船效率可达1050t/台时。,3装卸桥（桥式卸船机）,装卸桥，也称桥式卸船机，是国外大型散货码头最主要的卸船机械，一般适用于5万吨级以上的散货专用船，卸船效率在700t/h以上。装卸桥的卸船效率之所以高的原因是因为，装卸桥抓斗的行程路线简单，起重量大，同时，装卸桥还可以承受较大的动量载荷，所以其装卸小车的工作速度可加快从而使抓斗的工作周期缩短的缘故。 桥式卸船机在国外大型散货码头得到普遍使用，如荷兰马斯平原矿石中转码头（年吞吐量1800万吨）使用的就是起重量为SOt的、台时效率最高达3000t/h的桥式卸船机，适用船
14、型为25万吨级的散货船。,（三）连续型御船机,链斗式卸船机和斗轮卸船机是两种常见的煤炭、矿石连续型卸船机。这两种卸船机主要由作垂直提升的斗式提升机和水平输送的皮带机两大部件组成,链斗卸船机,主要的优点,(1)适用范围广。就货物而言，可用于从磷酸盐、煤（粒度在l00mm以下）、矾土等轻物料直至铁矿、石灰石等重物料的卸船作业。就船舶而言，可适用从河驳到大、中型海船的卸载； (2)卸船效率较高，工作稳定，卸船时的物料损失量低于抓斗起重机的2，能量消耗也比用效率抓斗机低1一2%； (3)易于实现卸船作业自动化； (4)防污染问题解决较好。,斗轮卸船机,（四）自卸船,二、装车工艺,三、清舱工艺,常用的清
15、舱机有履带式推土机和推扒机。,四、工艺流程,第四节 煤炭水力卸船工艺,第五节 煤炭、矿石计量及粉尘防治,一、煤炭、矿石的粉尘防治 （一）谋炭、矿石装却粉尘污染问题,（二）防粉尘污染的措施,1喷雾防尘 2喷水防尘 3高压静电收尘,二、煤炭、矿石的计量,由于煤炭、矿石的疏批量大，装卸输送的效率高，因此很难作到精确计量。最常用的计量方法是船舶水尺目测，这是一种利用船舶排水量估计物料装卸量的一种方法，这种计量方法简单，但计量误差大。另一种计量装置是电子皮带秤，这是一种连续式计量设备，它可对煤炭、矿石进行精确计量。计量的精确的国际标准要求达0.1%，尽管实际计量的精确度与此要求尚有一定的差距，但这种计量
16、方式仍是发展的方向。此外，如煤炭、矿石的卡车计量还可用计量的精确度较高的地磅。,青岛港（集团）有限公司煤炭装卸作业，采用系统流程和单机作业两种模式。流程中，拥有-21米的20万吨级深水泊位两个，最大可停靠30万吨级大型船舶。年通过能力2400万吨，堆场堆存能力250万吨；拥有-14. 1米的5万吨级深水泊位三个，最大可停靠10万吨级大型船舶。年通过能力2100万吨，堆场堆存能力240万吨。,（以青岛港（集团）有限公司煤炭装卸作业线为实例）,煤炭装卸工艺流程,-21米的20万吨级深水泊位,-14. 1米的5万吨级深水泊位,堆 场,此流程的主要设备有： 2500T/H卸船机三台，32吨带斗门机三台，360
