王晓琨

中交第二航务工程勘察设计院有限公司

1 引言

由于集装箱运输便携、成本低，“散改集”作业在码头及物流园区越来越常用。集装箱运输散粮提高了粮食中转的能力，降低了粮食流通成本，采用集装箱运输散装粮食可避免粮食交纳周期不稳、货物质量难以控制、存储成本过高等散货运输模式带来的弊端。散装粮食装卸时易产生大量粉尘，作业时需考虑其物料特殊性。结合某物流园区项目，对散改集及粮食仓库存储工艺方案进行分析，比选常用的散粮翻箱、堆高、运输工艺设备，提出几点说明及建议，供类似工程设计参考。

2 项目概况

本工程建设内容包括集装箱功能区、仓储物流配送区及业务用房功能区等。其中仓储物流配送区拟建1座散改集仓库，对装有大豆、玉米、稻谷等散装粮食的集装箱进行倒箱，仓库内进行存储作业及自卸车装车作业。散装粮食年进口量100万t，在粮食仓库内预计存储时间约2～3天，根据运量及堆存天数，综合考虑本工程总平面布置，设1座106 m×54 m散改集粮食仓库，仓库内堆存高度6 m，工艺净空高要求不小于9 m，仓库一侧设25 m作业场地，进行集装箱倒箱作业；另一侧设12 m作业场地，进行散装粮食运出仓库及自卸车装车作业。工艺流程为：集装箱→倒箱→进仓→散改集仓库→出仓→自卸车。工程总平面布置见图1。

图1 工程平面布置图

3 设计关键点

本工程散装粮食采用集装箱运输进入物流园后，按业主需求进行翻箱、进仓、存储，出仓及装车功能。其中，散装粮食翻箱作业及进仓作业是本工程工艺设计的关键。

3.1 拆箱设备选择

在集装箱公路运输中，其水平运输采用可长距离运输的集装箱卡车，集装箱卡车自带能翻箱的液压升降设备，不需再借助外部设备进行集装箱倒箱作业。本工程集装箱由水路及铁路进园后，园区内采用集装箱拖挂车进行水平运输，将集装箱运至散改集仓库前作业场地处拆箱，因此需选用合适的拆箱设备。常用的拆箱作业设备包括单斗装载机、集装箱吊机、可倾斜式集装箱正面吊等[1-2]。下面对各拆箱设备的使用工况进行分析。

3.1.1 单斗装载机

采用单斗装载机直接进箱卸料，优点是工艺流程简单、投资小，只需单斗机即可实现拆箱作业；缺点是单斗装载机在抓取过程中易破坏其物料特性，且效率过低，单机效率约60 t/h。若采用该工艺设备进行拆箱作业，仓库前沿作业区域设5台单斗装载机，采用移动式升降台辅助作业，单斗机通过移动式升降台进入集装箱内，拆箱后通过移动式皮带机逐条落料进仓。

3.1.2 集装箱吊机

采用集装箱吊机进行集装箱翻箱作业，吊机上的钢丝绳提升集装箱并倒箱。该设备简易、投资小，但需人工辅助作业，保证设备吊具对准，拆箱效率低，存在安全隐患。

3.1.3 可倾斜式集装箱正面吊

为改进传统“散改集”拆箱作业工艺设备，提高作业效率，对集装箱正面吊吊具进行优化，采用可倾斜式的集装箱正面吊进行集装箱翻箱作业(见图2)。利用集装箱正面吊的装卸搬运功能，配置特殊的整体式集装箱倾斜吊具，将集装箱倒箱至仓库前沿作业区域，通过移动式皮带机逐条落料进仓。该工艺设备效率达30箱/h，其缺点为受设备吊具限制，仅适用于20 ft集装箱拆箱作业，如需进行40 ft集装箱拆箱作业，需更换框架式集装箱倾斜吊具，拆卸复杂。若采用可倾斜的集装箱正面吊，设2台设备进行集装箱吊箱、拆箱、落箱作业，拆箱后通过移动式皮带机逐条落料进仓。

图2 可倾斜式集装箱正面吊拆箱

3.2 散粮仓库设计

散粮仓库仅考虑散粮的短期堆存，但由于散装粮食装卸时易产生大量粉尘，其工艺设计及防爆要求均需参考《粮食平房仓设计规范GB50320-2014》、《粮食加工、储运系统粉尘防爆》。设4条工艺净宽要求不小于4.5 m的通道，各通道间进行散粮的堆料作业。散粮仓库工艺平面布置图见图3。散粮仓库进出仓作业设备需采取粉尘控制措施。

图3 散粮仓库平面布置图

3.3 散粮仓库内堆高设备选择

对于中小型散货仓库，可采用单斗装载机、移动式皮带机、散货移动式堆高机等进行仓库内堆高作业[3-4]。

(1)单斗装载机堆高：单斗机在仓库内进行散粮堆料过程中易产生大量粉尘，其为柴油发电，安全性低，易发生爆炸事故。且单斗机需多台多次堆高，造成仓库内设备多且杂，作业效率低，在抓取作业中对散装粮食的多次碾压易破坏其物料特性，粮食破碎量增加，降低散粮的品质，不利于后期储运。因此粮食仓库内不推荐单斗机堆高作业。

(2)移动式散料堆高机：该工艺设备为新型的中小型散货仓库堆料设备，其堆高能力最高可达3 000 t/h，由臂架系统、皮带机系统、上坡平台系统和行走系统组成。其优点除作业效率高、堆料高度高外，设备自带上坡平台系统，可实现自卸车直接卸料至散料堆高机上，卸料过程配有抑尘系统，在非工作状态时该平台可折叠收起。

(3)移动式皮带机堆高：移动式皮带机通过逐条落料进行堆高作业。由于作业时扬尘较大，对其配置PLC控制程序，保障其作业故障时进行声光报警，从而实现仓库内无人化操作，减少人工成本，增加安全性。借助PLC控制程序，组合伸缩系统、俯仰系统、回转系统等不同运动，可使移动式皮带机出料时在要求的扇形区域内达到堆粮作业范围的三维立体全覆盖，使粮堆平坦均匀，减少粮食分级和平仓工作量。

本工程采用3台100 t/h移动式散料堆高机接料倒箱作业后的散粮，移动式散料堆高机接料后进仓，移动式皮带机辅助堆高作业，移动式皮带机单条效率50 t/h。本工程需堆高不小于6 m，因此设备输送高度需不小于7 m，考虑散粮倾斜输送时最大倾角14°限制，取水平输送距离15 m，带宽800 mm。为方便二次、三次堆高，共设10条移动式皮带机。两设备均考虑整机防爆。

3.4 粉尘控制措施

本工程货种为散装粮食，散粮拆箱、进仓、出仓作业均需采用移动设备，设备多且杂，在各设备的接卸口，粮食逐层抛料过程中由于落差高、冲击速度大，导致产生大量粉尘。散装粮食产生的粉尘流动性差，在水平运输及抛料过程中极易与粮粒分离，成为浓度较高的悬浮颗粒，再加上环境空气的流动，容易造成整个作业现场扬尘严重。因此，在散料堆高机、移动式皮带机及扒粮机进出料口处设密封罩，密封罩上设进出料口及吸尘口，散粮从密封罩的进出料口抛料、接料，使散粮在密闭环境内逐层输送，保证粉尘不外泄。

3.5 装卸工艺

本工程物流园区内集装箱牵引半挂车，在散粮仓库外作业场地通过可倾斜式集装箱正面吊进行倒箱作业，散粮倒至散料堆高机上，通过散料堆高机落料至移动式皮带机，移动式皮带机逐层搭接，完成一定距离的水平输送，输送至散粮仓库内堆存。出仓作业由扒粮机及移动式皮带机完成，散粮出仓后运至自卸车装车运出。除散料堆高机、移动式皮带机、扒粮机外，其余装卸工艺设备不得进入散粮仓库内，仓库内的设备均考虑整机防爆。

进仓工艺流程为：集装箱牵引平板车→可倾斜集装箱正面吊→散料堆高机→移动式皮带机→散粮仓库；出仓工艺流程为：散粮仓库→扒粮机→移动式皮带机→自卸车→园区外。工艺布置见图4。

1.移动式皮带机 2.扒粮机 3.移动式皮带机 4.散料堆高机 5.可倾斜集装箱正面吊图4 工艺流程示意图

4 结语

结合工程实例，对“散改集”粮食仓库的工艺方案进行分析，比选了倒箱作业、进仓作业的装卸工艺设备，设计粮食仓库布置，提出了更高效率的工艺方案，对类似工程具有参考意义。