港口化肥裝卸工藝裝備集成研究應用

姚常鵬 李瑋 曹傳紅

（山東省日照港集團有限公司，山東日照 276826）

1 項目背景

日照港股份有限公司第三港務分公司位于日照港石臼港區西區，地理區位獨特優越，集疏運方便快捷，是日照港從事大宗件散雜貨流通、存儲、裝卸中轉等服務為主的主力港埠公司之一，主要貨種有煤炭、焦炭、石油焦、鋼材等，年貨物吞吐量約3000多萬噸。2015年，為應對全球經濟下行帶來的經營壓力，公司積極進行新貨種的開發，作為重點貨種的出口化肥，年吞吐量可達100萬噸。

化肥具有吸濕性強，易結塊、潮解的特點，其裝卸作業方式多為“件入散出”，即袋裝棚車車皮集港、割包散貨裝船.為保證集港化肥成組運輸、多層堆碼、理貨數字清晰，公司采用1800mm×1800mm專用網絡貨兜，每片網兜碼50包，每袋化肥50公斤，標準勾2.5噸，裝車、落垛時成組起吊，既能保障效率又能保證貨運質量。裝船時，在船舶艙口處架設割包平臺，由裝卸人員進行割包、破碎作業，破碎后的顆粒狀化肥通過割包平臺柵網自由落體進入船艙。這種作業方式存在以下幾個弊端：（1）化肥港區內牽引車水平運輸時滿載率較低，運輸效率較低，單噸貨物運輸成本過高；（2）化肥庫內落垛作業率低，下碼垛高度只能達到4層，庫房利用率較低；（3）化肥吸潮易板結的特性，在艙口割包破碎作業時，需要裝卸工人使用重錘敲打，勞動強度大，作業效率低，且存在較大安全風險。

鑒于以上情況，為提高化肥裝卸效率，提高了作業人員安全作業系數，縮短了船舶作業停時，降低公司裝卸管理成本，公司針對化肥重點裝卸流程節點，對相關工藝設備進行了研制和改造。

2 項目研究的意義

本項目通過對牽引車拖盤加寬技術研究改造，充分發揮了80T牽引車工作效能，提高了牽引車港內水平運輸滿載率。通過對叉車化肥專用吊臂屬具的研制，在原有叉車吊臂的基礎上，根據化肥標準勾的尺寸，研制一個框型結構，均勻設置6個掛點，并連接自動脫鉤器，實現叉車起吊能力和堆高能力的提升。通過對集化肥割包、破碎、輸送和堆高的流程作業線等機構的研究設計，實現從袋裝板結化肥到化肥顆粒輸送、堆高的一體化作業；通過改造二十尺集裝箱，實現化肥運輸裝船過程的“散改集”，極大地提高了作業效率和貨運質量。

該項目的實施大大提高了作業安全性，提高了作業人員安全作業系數，保證作業人員的人身安全。有效縮短了船舶作業停時，縮短了船舶、車輛在港停靠時間，大大提高了化肥作業效率。為公司客戶提供了更好的服務，吸引更多的客戶來港合作，為公司生產帶來較為長遠的收益。

3 項目研究內容

3.1 牽引車托盤加寬裝置的研究

在牽引車兩側分別設置3組4000mm×500mm翼板，通過高強度合頁焊接在托盤邊梁上，翼板展開角為15°，托盤寬度達到4米，牽引車單次運載袋裝貨物從原來的15噸/車提升至40噸/次，滿載率提升至50%。

3.2 叉車化肥專用吊臂屬具的研究

在原有叉車吊臂的基礎上研制了2800mm×1250mm化肥專用吊架，加裝6組自動脫鉤器，起吊重量達到7.5噸，碼垛高度達到5米，效率提高2倍。

3.3 化肥割包破碎工藝作業線的研究

由割包作業平臺、25米輸送皮帶機、擋板、地面破碎篩、20米堆高皮帶機等機構組成，其中割包作業平臺焊接在25米輸送皮帶機上，板結化肥通過皮帶機輸送到破碎篩中，破碎篩利用電機驅動渦桿齒刀旋轉進行化肥破碎，破碎后的顆粒狀化肥再通過堆高皮帶機完成庫房內堆高或裝箱，單條作業線效率可達150噸/小時。

3.4 化肥運輸箱的研究

利用二十尺集裝箱改造，箱容可達25噸，并可通過門機開閉繩吊鉤進行整體傾倒。

4 項目研究設計

4.1 牽引車托盤加寬裝置的研究

充分利用牽引車托盤的結構特點，通過加裝可調節翼板，既提高了牽引車滿載率，又能兼顧其余件貨的運輸。

由于港口普遍采用長度為12米，寬度3米的半掛牽引車，額定載重量為80噸，而化肥標準勾靜態尺寸為1.6米×1.2米×1米，受托盤寬度限制，為防止運輸過程化肥掉袋，只能單排放置6組標準勾，總重量約為15T,滿載率僅為15.75%。

為了解決牽引車滿載率較低的問題，我們對牽引車拖盤實施加寬改造，在牽引車兩側分別設置3組4000mm×500mm翼板，通過高強度合頁焊接在托盤邊梁上，翼板展開角為15°，托盤寬度達到4米，使化肥裝車可達2層16組標準勾，牽引車單次運載袋裝貨物從原來的15噸/車提升至40噸/車，滿載率提升至50%，且翼板展開后于盤面呈15°夾角，化肥向托盤內側傾斜，避免了化肥運輸當中的掉袋現象。

在作業其余件貨時，支撐桿收起，翼板自然下垂，不影響其他貨物的運輸。

4.2 叉車化肥專用吊臂屬具的研究

研制了框型吊臂結構，均勻設置6個掛點，并連接自動脫鉤器，實現起吊能力和堆高能力的雙提升。

傳統的叉車吊臂作業受到吊臂結構及叉車起升能力的限制，庫內作業單次只能起吊1勾化肥，碼四層高，否則就會出現載荷中心距的變化引起超載，給生產帶來一定的安全隱患。而由于化肥在車皮碼兜時使用攔腰繩2勾一捆扎，因此在庫內卸車碼垛時還需要先解攔腰繩，作業效率低下，同時因碼垛高度只能達到4層，也造成了庫房利用率較低。基于上述情況，我們對化肥作業用叉車吊臂進行了研制改造。

根據叉車載荷曲線和化肥標準勾的尺寸，在原有叉車吊臂的基礎上使用Q235方鋼研制了2800mm×1250mm化肥專用吊架，并加裝6組自動脫鉤器，減少人機配合環節。為防止吊臂發生折彎現象，吊臂采用兩段式結構，并加裝抗彎裝置。新型叉車吊架可吊起2組標準勾5噸化肥，效率提高1倍。同時，碼垛高度可達5米，充分提高了庫房利用率。

4.3 化肥割包破碎工藝作業線的研究

研制了基于化肥割包、破碎、輸送和堆高集成的工藝作業線，實現從袋裝板結化肥到顆粒化肥的輸送、堆高、裝箱運輸的一體化作業。

打破原船舶艙口割包、人工重錘破碎工藝，研究設計一種集化肥割包、破碎、輸送和堆高的流程作業線，由割包作業平臺、25米輸送皮帶機、擋板、地面破碎篩、20米堆高皮帶機等機構組成，其中割包作業平臺固定在25米輸送皮帶機上，板結化肥通過皮帶機輸送到破碎篩中，破碎篩利用電機驅動渦桿齒刀旋轉進行化肥破碎，破碎后的顆粒狀化肥再通過堆高皮帶機完成庫房內堆高或裝箱，單條作業線效率可達150噸/小時。

同時，改造二十尺集裝箱，將箱頂整體切除，同時在箱體一側焊接45°外延交，保證箱體空間的有效利用，箱容可達25噸，并可通過門機開閉繩吊鉤進行整體傾倒，實現化肥運輸裝船過程的“散改集”，極大地提高了作業效率和貨運質量。

5 項目應用情況

目前，該項目已成功應用到公司化肥裝卸作業，使其裝卸作業的方式更加靈活，可根據船舶計劃情況，提前進行化肥庫內和碼頭前沿割包、破碎和堆高、散裝化肥集裝箱化運輸等。

該項目能夠充分發揮各環節作業機械的效能，作業效率得到了顯著提升，大大提高了裝船效率，縮短船舶在舶停時，同時降低了人員在船舶艙口割包作業的安全風險。

同時，由于叉車碼垛能力的提升，庫房利用率顯著提升，使化肥庫容得到了明顯提高，為化肥貨種的接卸提供了有力的保證，也為客戶貨物的倉儲提供了較為安全、優質的服務。

6 取得成效

6.1 經濟效益

自研制改造化肥裝卸工藝設備以來，公司年度完成化肥作業量為110萬噸，經測算，每年可為公司創造經濟效益149.77余萬元。

（1）在化肥作業水平運輸環節，改造前水平運輸牽引車作業油耗約為1058.1升/萬噸，改造后油耗為729.4升/萬噸，按照0#柴油5.55元/升計算，燃油消耗費用節約：（1068.1-729.4）升/萬噸×220萬噸（操作噸）×5.55元/升=40.98萬元。

（2）庫內落垛環節，改造前叉車作業油耗為2318.5升/萬噸，改造后油耗將至1669.3 升/萬噸, 燃油消耗費用節約：（2318.5-1669.3）升/萬噸×5.55元/升×110萬噸=39.63萬元。

（3）化肥割包作業環節，門機作業費用節約110萬操作噸×0.53元/操作噸=58.3萬元，人力成本年度節約費用（20人-6人）×5萬元/年=70萬元。

6.2 社會效益

該項目的實施大大提高了作業安全性，提高了作業人員安全作業系數，保證作業人員的人身安全。有效縮短了船舶作業停時，縮短了船舶、車輛在港停靠時間，大大提高了化肥作業效率。為公司客戶提供了更好的服務，吸引更多的客戶來港合作，為公司生產帶來較為長遠的收益。

[1]梅小冬,朱德龍,叉車用集裝箱內貨物裝卸吊臂的研制應用[J].港口科技,2007,(06):26-27.