港口装卸工艺设计概述.doc

第一节 港口装卸工艺设计概述 一、港口装卸工艺设计的任务和重要性 港口装卸工艺设计是港口工程设计的重要组成部分。它的基本任务是在港址选择、港口装卸任务确定的前提下，通过港口装卸机械化系统方案的设计，技术经济论证和方案比选，确定港口码头为完成既定的装卸任务，所采用的装卸工艺和合理的装卸工作组织。 在港口工程设计中，装卸工艺设计的合理与否不仅直接影响港口码头工程建设和投资额，而且与码头建成投产后的使用效果也有密切的联系。合理的装卸工艺对提高港口的装卸效率和通过能力、加速车船周转、降低装卸运输成本，减轻装卸工人劳动强度起着重要的作用。因此在港口工程建设中要重视装卸工艺的设计，认真做好方案的比选工作，使所选定的方案确实是技术先进，经济合理，使用方便的优秀方案。 二、港口装卸工艺设计的内容和步骤 港口装卸工艺设计基本上分为装卸机械化系统方案拟定和技术经济论证两大部分。 （一）设计任务概述 在港口装卸工艺设计任务概述中，主要说明本设计的必要性，重要性和可能性。 根据国民经济发展的要求，从分析评价原装卸系统，预测在计划期内港口吞吐量任务和货种、货流和货运量，以及船型、机械发展趋势，说明本设计的重要性，然后从自然条件、地质情况、原料来源、技术状况等方面说明建设项目的可能性。 （二）拟定多个装卸工艺方案 决策需要比较，需要拟定各种可能的方案进行比较。在拟定方案是要注意详尽性与可比性两个方面。所谓详尽性，使之所拟定的全部方案应把所有的可能方案都包括进去。否则，如果拟定的全部方案中漏掉了某些可能的方案，那么最后选择的方案就有可能不是最优的。至少不能断定它是最优的。因为在这种情况下不能排除最好的方案被漏掉的可能性。 所谓方案的可比性是指所拟定供比较的方案都能满足设计任务及应用上的要求，而每个方案都各有优缺点，很难一眼看出孰优孰劣。必须通过对各方案的主要技术经济指标进行比较才能作出最后的取舍。 （三）方案比选 选择方案就是从所拟定的诸方案中选择一个最满意的方案。选择方案的关键是方案评价标准问题。 港口的经济效益一般体现在三个层面。第一层面是建港给港口自身带来的经济效益，即微观经济效益；第二层面是给船方及货主带来的经济效益，即中观的经济效益；第三个层面是给港口所在城市以及整个国民经济带来的经济效益，即宏观经济效益。 在标准问题解决之后，就可根据标准的要求计算各项经济指标，同时对那些无法定量的指标作定性的分析，最后通过对这些标准的比较，选出最满意的方案。在计算各方案的经济指标时，为了减少计算工作量，对各方案的共同部分可不必计算（如航道、水域费用等）。 （四）确定推荐方案 根据上述论证，选取装卸工艺推荐方案。 三、港口装卸工艺设计的原始资料 港口工艺设计的原始资料是工艺设计的前提和基础条件之一，通常是在设计前通过调查研究和对设计任务详细分析后获取。为了使设计方案具有先进性和可行性，在正式设计前要了解国家有关规定和港口投资者对装卸工艺设计的具体要求；在设计时要对有关国内外现有的装卸工艺进行对比分析，特别要了解在工艺施工过程中出现的问题和解决的措施，要总结工艺营运的生产效率和经济效果，作为具体设计时的参考。对设计任务的分析主要包括如下内容： 1 港口地形平面图。 新建港区区域的平面图，应有标高，旧港扩建时，除原有的平面图外，还应有扩建部分的平面图。 2 货运量资料。 货运量资料应包括：货物种类，货物特性，货物包装，流量，流向，季节性，货流的不平衡情况和货流的长期稳定性。 3. 自然情况 地质条件决定码头形式 水文条件包括最高水位、最低水位、潮位、码头标高等对装卸效率有影响，并对机械的参数有影响。 气象条件包括风向、雨、雪、雾、冰冻期与码头的平面布置有关，也与港口的通过能力有关。 4 运输工具 1) 船型资料 在装卸工艺设计中调查收集和选定设计代表船型的目的是为了确定泊位线的长度。调查搜集船型资料应注意既要充分考虑设计代表船型及其发展趋势，又要顾及到当前的实际情况；在有外贸任务的港口，设计船型的选择既要考，虑国内船型，也要考虑国外船型的要求，不仅要考虑进口船型还要注意出口船型。 2) 车型资料 车辆的载重吨，昼夜送车次数，车辆尺寸，及铁路部门对车辆在港装卸时间的要求，每列列车的车厢数。 5 现行的成本计算方法和过去有关成本（各类费用）的统计资料。 6 装卸及辅助机械设备的资料。 装卸机械的造价，机械性能，设计生产能力，适用范围，耗电，耗油量，操作使用效果及修理维修的间隔期，修理费，使用年限。 第二节 装卸工艺方案的拟定 一、拟定方案的原则和一般规定 （一）一般规定 交通部发布的海港总平面设计规范对装卸工艺设计作出了如下规定： (1) 装卸工艺设计应进行多方案的技术经济比较，满足加快车船周转、各环节生产能力相匹配和降低营运成本的要求。应积极采用先进科学技术和现代管理方法，保证作业安全、减少环境影响、降低能耗和改善劳动条件。 (2)装卸机械设备应根据装卸工艺的要求选型，并综合考虑技术先进、经济合理、安全可靠、能耗低、污染少、维修简便等因素。设备可视运量增长分期配置。 (3) 装卸件杂货宜发展成组和集装化，装卸设备能力应相适应。 (4) 当货类单一、流向稳定、运量具有一定规模时，可按专业化码头设计。 (5)必须在港口进行的计量、配料、保温、解冻、熏蒸、取制样和缝拆包等作业时，应在设计时一并考虑。 (6) 危险品码头的装卸工艺设计，应符合现行国家标准建筑设计防火规范 (GBJ16) 及国家现行标准的有关规定。 (7) 采用大型移动式装卸机械时，应设置检修和防风抗台装置。 （二）拟定方案的原则 1. 要符合客观经济规律和国家的有关政策，这是使项目可能实施的根本保证。 2. 工艺方案技术上的可能性 (1) 在机械选型方面，应选用性能稳定，效率高，能耗低，安全性好、维修方便和污染小的机械。 (2) 在各生产环节生产效率的确定方面，要求装卸工艺的各装卸、运输、堆场与仓库的作业环节的衔接是可能的，可靠的和合理的；相互衔接的各环节的生产率是相适应的 (3) 在工艺的施工方面，要考虑施工的可能性，特别要因地制宜，如要考虑码头前沿的挖泥的去向和填方原材料的来源。 (4) 工艺操作方便和提高作业效率方面，工艺方案要采取有效措施减少装卸作业中断的时间，因为装卸作业中断时间是直接影响装卸效率的因素。 (5) 在方案实施过程中，必须要考虑施工的方便，机械的操作、管理、维修的方便。 3 装卸工艺方案中要有切实的防止污染及环境保护的措施 随着人类社会经济的高度发展和人民生活质量的不断提高，港口码头的建设项目对自然环境的影响程度已经成为该项目可行与否的一个重要条件。因此，在装卸工艺设计中，必须要有该项目对环境的污染及其防治环境污染的措施的论证。 4 应考虑发展留有余地 考虑发展的可能性，也即设计项目中对港口建设规模要留有发展的余地，即泊位线，仓库、堆场的面积和布局要有发展余地，而且也要考虑运输工具和装卸机械的发展前景，及船型的发展也应有余地。 二、拟定比选方案的要求 装卸工艺的比选方案应由不同的大方案和小方案组成。 所谓大方案即是指主要装卸机械和输送机械组成的工艺方案，“小方案”即为同一大方案中采用不同生产率或台数不同的机械的方案，或同一大方案中平面布置不同的小方案。 方案比选的过程通常是：先比较同类大方案中的小方案，选出其中最好的小方案作为大方案的代表，再进行大方案的比选，在此基础上确定最佳的推荐方案。 总之，在确定比选方案时，一定要需注意参加比选的方案必须是值得比选的，也就是在诸方案中，应先排除那些有明显缺陷的方案，然后把不相上下的各方案经过经济论证后选择最满意的方案。 三、设计任务分析和工艺流程确定 （一）设计任务分析的主要指标 I ，货物吞吐量 货物吞吐量是指经水运进、出港区范围并经装卸的货物数量。包括邮件及办理托运手续的行包裹，以及补给船舶的燃、物料和淡水。在港口装卸工艺设计中，货物吞吐量是衡量港口生产任务大小的主要数量指标，也是港口发展规划、码头与装卸工艺扩建和改建的主要依据。 货物吞吐量由出口吞吐量和进口吞吐量两部分组成。出口吞吐量是指从本港装船运出港口的货物数量，包括在本港扎排运出的竹、木排。进口吞吐量是指由水运运进港口卸下的货物数量，包括流放或由船舶拖带进港、在本港拆排的竹木排。 货物吞吐量的计算方法： (1) 自本港装船运出港口的货物，计算为出口吞吐量； (z) 自水运运进港口卸下的货物，计算为进口吞吐量； (3) 自水运运进港口，经装卸又从水运运出港口的转口货物，分别按进口和出口各计算一次吞吐量； 货物吞吐量必须以该船需在本港装卸的货物全部卸完、货物装妥并办完交接手续后一次进行统计。 下面一些情况不能计算为货物吞吐量： (I) 由同一船舶运载进港，未经装卸又运载进港的货物（包括原驳换拖）； (2) 由同一船舶卸下，随又装上同一船舶运出港口的货物； (3) 由本港装船未运出复又卸回本港的货物； (4) 本港港区范围内的轮渡、短途运输货物以及为运输船舶装卸服务的驳运量和各码头之间的驳运量； (5) 港口进行疏浚运至港外抛弃的泥沙及其他废弃物； (6) 在同一市区内港与港之间的货物运输； (7) 路过的竹、木排，在港进行原港加固、小排并大排或大排改小排等加工整理的； (8) 渔船或其他船舶直接自江、海、船舶中捕捞运进港口的水产品以及挖掘的河泥。 在吞吐量中对“转口吞吐量”和“船过船转口吞吐量”另行统计。转口吞吐量是指水运运进港口，经装卸后又从水运运出港口的货物数量。包括船一岸一船间接换装转口和船一船之间直接换装转口两个部分。其中船过船转口吞吐量是指船到船直接换装转出的货物数量，它是转口吞吐量的组成部分，在统计时要另行列出。这部分吞吐量通常算为水运中转吞吐量。 2. 装卸自然吨 是指进、出港区并经装卸的货物数量。一吨货物从进港至出港（包括进港后不再出港、在港区内消耗的物资），不论经过几次操作，均只计算一个装卸自然吨。 装卸自然吨与吞吐量之间的最大的区别，就在于水运中转货物，在港口进行换装作业时，每一装卸自然吨计算为 2t 吞吐量，因而它是不随装卸工艺的变化而改变数值的。因此，装卸自然吨通常用来作为计算港口装卸成本的计量单位。 3 操作量 是指通过一个完整的操作过程，所装卸、搬运的货物数量，计算单位为操作吨。在一个既定的操作过程中，一吨货物不论经过几组工或几部机械操作，也不论搬运距离的远近，是否有辅助作业，均只计算一次操作量。 同一库场内得倒垛、转堆属库场整理性质，与翻舱，散货的拆、倒、灌、绞包，对晒货物等同属于装卸辅助作业，一律不得计算为操作量。 操作量是反映装卸工作量大小的数量指标。编制计划时，操作量是根据吞吐量与各种货物操作方案，通过操作系数确定的。在统计时则是根据报告期实绩累计求得的。 4 装卸作业直取比重 装卸作业直取比重是指直接作业的装卸货物数量占全部装卸货物数量的比重，他是反映 港口组织工作水平的质量指标之一。装卸作业直取比重的提高，能节约劳动力，加速车、船的周期。 5 操作系数 这里的操作系数是指货物操作量与装卸自然吨的比值，它是考核港口装卸工作组织是否合理的主要质量指标之一，用以测定每吨货物在本港各作业区内的平均操作数。 由于每吨货物通过港口至少要经过一次装卸，因此操作系数不会小于 1 。如果港口全部装卸工作均以直接作业的形式进行（如船一船或船一车），则操作系数 1 。但实际上，由于水路运输工具不能完全衔接一致，因此，必须有一部分货物要入库场暂时保管，然后在运出港口，在这种情况下操作系数大于 1 。 在一般情况下，操作系数低的港口，直取比重就高，需要的库场会相对减少，同时也反映货物在港口进行换装作业耗费的劳动量少，换装的成本也较低，通常这应该是港口追求的目标。但是这也必须根据实际情况决定，不能盲目地追求这项指标的降低。例如在车船衔接不好的情况下，为了确保船期或提高装卸车船的效率，港口必须要有适当的堆存能力。 （二）港口装御工艺设计任务分析 港口装卸工艺设计任务分析包括设计港口吞吐量分析和工艺流程选定两部分。 1 设计港口吞吐量分析 设计港口吞吐量分析的目的是确定入库（场）量和实际通过码头的作业量，为确定港口建设规模提供计算的依据。用实际通过码头的作业量作为计算泊位数的依据是因为吞吐量计算规定中不包括船（库）一港驳的作业量，而这个作业需要占用泊位，如不考虑此作业量，所计算所需的泊位数就不能完成任务。此外，在吞吐量计算规定中，船一驳（外档）的水上作业时， 1 吨作业量要计两个吞吐量，而实际上此项操作是一次作业就完成的。所以需要进行设计任务分析，精确的确定码头作业量。同样道理，通过分析的货物人库或进场的数量才可作为计算库场面积的依据。 设计吞吐量和码头作业量是不同的，码头作业量是实际装卸作业占用泊位所完成的量，所以应作为计算各环节建设规模的依据。 2 工艺流程选定 在装卸工艺设计过程中，装卸工艺流程是根据设计任务中货物种类、货物流向等要求而设计的。工艺流程的合理与否会直接影响装卸机械的配置、港内库场设置、货物在港装卸搬运的操作的效率、货物在港的流转效率、装卸工艺的平面布置。 第三节船舶装卸时间的计算 一、生产率的概念 (1) 散货卸船起重机的生产率散货卸船起重机的生产率可分理论平均生产率、理论最大生产率、实际作业生产率及卸货平均生产率等几种。 理论平均生产率一一指在抓斗满载的情况下，以规定的速度和加速度，由平均水位和满载船舶中心线交点，按一定的几何曲线计算所得。在装卸工艺的设计中，卸货第一阶段的卸船起重机生产率即指理论平均生产率。 理论最大生产率指在抓斗满载的情况下，以规定的速度和加速度，由最高水位和满载船舶的货物表面最有利于卸货的位置，按一定的几何曲线计算所得。在装卸工艺的设计中，与散货卸船起重机衔接的搬运机械设备（如皮带机、皮带秤等）的生产率均应与理论最大生产率相适应。在具体计算时，为简化步骤，常按理论平均生产率增加 15 一 20% 的比例计算。 实际作业生产率指不包括舱底作业等辅助作业的散货卸船起重机实际达到的生产率。 (2) 件杂货装卸船起重机的生产率也可分为理论平均生产率、理论最大生产率等几种，但与散货装卸船不同的是它没有明显的清舱作业和满舱作业之分，所以在实际应用时，因为件杂货货种的复杂性，往往是以各货种理论平均生产率为基础，求得综合平均生产率作为计算其他项目的基础。 (3) 在多台机械联合多线作业时，要考虑机械的相互干扰，一般情况下，当两台起重机在同一舱作业时，机械效率平均每台下降 20% 。当一台起重机和一船吊在同一舱作业时，其中一台船吊的生产效率下降 25%0 二、船舶装卸时间计算 船舶装卸时间是指港口完成船舶货物装卸的生产作业时间，它是由船舶纯装卸时间和生产性辅助作业时间组成。其中，生产性辅助作业时间是指装卸作业过程中装卸机械的移机，舱内作业机械的吊出、人船舱等作业时间，也即在生产过程中为装卸作业直接服务的辅助作业时间。下面以散货卸船作业为例，计算船舶装卸时间。 散货卸船作业可分为两个阶段，第一阶段为物料满载卸货，此时，卸船可以理论平均生产率卸货；第二阶段是清舱阶段，此时，船舱内大部分物料已被卸下，剩下的物料（清舱量）卸船效率取决于清舱机的生产率。 三、船舶在港作业组织 合理组织船舶在港作业的实质就是合理安排参加装卸作业机械的工作时间，确定船舶合理的装卸时间。 第四节 港口主要建设规模的确定 一、泊位数的确定 港口泊位数是港口建设规模的重要标志之一，新建港口泊位数的计算方法有两种，一种是根据泊位装卸年码头设计能力和泊位年综合通过能力计算的所需泊位数；另一种是利用排队论模型计算泊位数。前一种方法的特点是，除了计算所需泊位数外，还可分析泊位各种生产特征，如港口生产的不平衡性、设计代表船型在港作业的各种指标等。后一种计算方法的特点是，反映了船舶随机到港的规律，以港、船、货方的综合利益为目标函数，求得在与合理泊位利用率相配合情况下的合理泊位数。 二、库场面积的确定 库场是港口进行生产作业的重要环节，它可作货物在港口集散与换装过程中作短期堆存之用。库场面积的需要量受到许多因素的影响，按照下列方法所计算的库场总面积，实际上是为了确定完成一定任务时所需要的最少库场总面积。 三、铁路装卸线的确定 在一般情况下，当库（场）面积和平面布置确定时，铁路装卸线的长度也随之而确定，可用下式验算铁路装卸线的长度是否满足铁路装卸任务的要求。铁路装卸线的最小有效长度可根据下式计算。 四、装卸机械数量的确定 装卸机械数量应分机械类型分别按各类机械的作业量计算： 五、装卸工人与驾驶员人数的确定 现今，港口的装卸工人大多使用编外的合同工，但作为装卸工艺设计规模中的一个组成部分，装卸工人和驾驶员人数仍要根据生产任务的需要配备，如通用码头和专用码头的配备装卸工人数可分别采用如下公式计算。 第五节 装卸工艺方案的技术经济论证 装卸机械化方案的技术经济论证主要是对所拟定的方案进行各种技术经济指标的计算，为比选的推荐方案提供依据。 具体的技术经济指标有： 投资额； 设计年通过能力； 所需装卸工人及驾驶员数； 装卸工人及驾驶员的劳动生产率； 装卸设计代表船型的时间； 装卸机械化程度； 单位装卸设计成本计算。 第六节 装卸工艺方案经济效益分析 装卸工艺方案的经济效益分析装卸工艺方案比选和选择推荐方案的重要依据之一，也是衡量装卸工艺方案经济效益的组成部分，分析的指标有： 投资额估算； 由方案的装卸作业收人估算和装卸成本预算组成的工艺方案的财务分析； 方案营运的财务现金流量、内部收益率、方案营运的净现值、投资回收年限估算等经济效益分析； 与装卸工艺方案营运后对船方、货方经济效益影响等国民经济收益国民经济效益分析。 一、投资额估算 按照前文所述，港口装卸工艺项目的投资可分为港内工程投资和海外工程投资两部分。港口工程投资从工程建设项目角度又可分为工程投资费用、其他费用、预留费用和建设期贷款利息等四个部分；从工程投资性质角度分，港口工程投资又分为基础设施投资和经营设施投资两部分。表 10-31 所示的为某装卸工艺改造方案的投资