散粮集装箱吊装技术

散粮集装箱吊装技术

目前，中国的粮食总生产能力为4.5.5亿t，粮食总占25%30%。中国有6000多个粮食储备，粮食储备占25亿t。粮食加工企业近20家，年生产能力1.88亿t。由于近几年连续对农业生产进行结构性调整,我国的粮、棉、油生产已逐渐表现出向优势产区集中的趋势,品种和质量也呈多元化发展趋势,总体上表现出量大、点多、面广、生化特性强的特点。而我国的粮食流通工作仍停留在低水平发展阶段,流通效率低、流通成本高,很难与这一发展趋势相适应。因此,有必要探讨国内外散粮集装箱运输现状,从中分析国内集装箱运输的不足。1国内外粮食分散装箱运输的现状1.1粮食集装箱运输在较发达国家,粮食的散装储运已实现了机械化、自动化,粮食内陆铁路运输均采用粮食专用散装车,单节装运能力60~90t;公路运输采用粮食专用散装汽车,装运能力20~40t。在粮食集装箱运输的理论研究和实际应用方面,加拿大走在世界的前列。加拿大曼尼托巴大学运输学院院长BarryPrentice首先运用现代物流学理论提出了粮食集装箱运输理论,通过对集装箱运粮与一般运粮的经济技术指标的对比分析来研究集装箱运粮的优越性和使用范围,并提出建立包、散、集装箱共存互补的粮食运输系统。澳大利亚的Champ博士也指出:随着各国国有粮食流通体系逐步公司化,现代运输体系的设备逐步更新,小批量运输的需求量越来越多,对用特殊的设备防止混杂的需求也越来越大,集装箱运输正是解决这一问题的好方法,粮食物流系统将会实现各种形式的自动化和集装箱单元化。加拿大从1975年开始研究粮食的集装箱运输,近几年其国内粮食的集装箱运输有了较快的发展,全国已有5%的粮食通过集装箱装运出口,主要品种是豆类、油菜籽和啤酒大麦等。所采用的集装箱类型有罐式集装箱、散货集装箱及通用集装箱。根据预测,由于储运条件的不断改善,粮食集装箱运输的优越性将更为明显,到2025年,加拿大粮食集装箱运输占粮食总运量的比重将是现在的2倍。在其他经济发达国家如美国、澳大利亚等主要粮食生产国,粮食除了以四散方式,即散装、散运、散储、散卸流通外,也已出现了粮食的集装箱运输,并且集装箱运输粮食的物流量正在迅速增加。1.2散粮流通的发展历程我国目前的粮食流通主要有包粮流通和散粮流通2类,以包粮流通方式为主。用麻袋将农民生产的粮食装运到基层粮库,经过检验、过秤、拆包等过程后堆放在仓库中,需要外运时,再由人工或机械灌包、称量、装车运到火车站或者码头,到达目的地后,人工装卸、搬运和入库。包粮流通中间环节多,工作效率低下,需要大量的包装材料和人力。以吉林省为例,每年仅运输玉米就需麻袋6000~8000万条,占用资金2亿元左右。虽然通过在车站和码头安装装卸搬运机械可以在一定程度上降低工人的劳动强度,但是无法从根本上解决包粮流通系统中由多环节搬运造成的低效率和粮食散落浪费大等缺陷。目前,世界上的大部分国家都不再采用这种落后的粮食流通方式,而是以散装流通方式为主。与国外发达国家的散粮流通技术相比,我国的粮食现代流通技术还处在发展阶段,粮食散运量仍在较低水平徘徊。我国的散粮流通曾经在20世纪60、70年代进行了两次尝试,但是由于当时政治、经济等各方面条件的限制,未能得到持续的推广和发展。到了20世纪90年代初,为了加入WTO,与世界先进的粮食流通技术和体系接轨,我国开始进行粮食流通方式的转变,即从传统的包粮流通向散粮流通改变,开展了“利用世界银行贷款,改善中国粮食流通”的粮食流通骨干体系建设项目。现在这些项目已经全面进入试运行阶段,四散水平可以达到40%左右。散粮流通的主要优点是机械化程度高、作业效率高、节约包装费和运费,具有较好的规模经济效益。据国家粮食储备局郑州科学研究设计院网站报道,该院研究的“集装箱散粮运输应用技术的研究开发”项目:(1)研究集装箱散粮装卸装置;(2)研究集装箱散粮专用衬袋,通过了国家粮食局组织的验收,这就很好地解决了散粮装箱问题。散粮流通也存在多次装卸造成粮食受损、品质降低的缺点。粮食系统中有这样一句话:“谷物每装卸一次,质量等级就会下降一个档次”,粮食散装装卸更是如此。车船的空载返回、港口压船和作业淡季的设备闲置带来的无形损失;为能够调集足够存货支付的港口支流费用;大宗存货占用的大量资金和为此支付的利息;为了防止粉尘爆炸实施控制措施的费用等,都占用了大量的流动资金。最重要的一点是,散粮流通的前期投资巨大,建成后的维修和保养费也是一笔不小的开支。我国在粮食流通中实行散粮流通刚起步,“四散”技术水平和作业水平较低,储备库布点不科学,仓容量不足,仓储保管技术落后,机械化程度不高。特别是散粮专用车,全国不足3000辆。如果全部配备散粮专用车辆需要投入大量资金,并且空车返程率高,铁路运能紧张,大部分粮食仍以包装的形式运输。而采用集装箱运输的方式能很好的改善这些问题。改革开放以来,我国集装箱运输技术持续高速发展,国际集装箱港口吞吐量年平均增长率远远高于世界平均增长6%~8%的水平。同时,内陆集疏运系统经过多年的发展,在运输通道、场站设施、技术装备、信息网络、经营范围等方面,均已形成一定的规模,通用集装箱运输设施和技术已经成熟。粮食作为一种有稳定需求和流向的货源,对集装箱运输系统极其有利。我国港口目前集装箱散粮运输已经有一定地数量和规模,如青岛、大连、广东、营口、福建都接运过散粮集装箱。2集装箱装卸的设备问题散粮集装箱运输技术将在未来的粮食流通中占据越来越重要的位置。但作为散粮流通“四散”中的“散装、散卸”来说,是极其重要的一环。对于港口集装箱码头可以配备大量集装箱专用设备,可是这些设备单台价格在几百万到几千万元不等。粮库接卸集装箱很难配备如此昂贵的设备,只能采用箱不离车的办法装卸。这种方式同样带来一系列问题,比如火车集装箱散粮的装卸、汽车集装箱同时拉2个20英尺箱的装卸,目前除了人工之外,还没有更好的办法,即使是吸粮机,也只能解决卸粮问题,且电耗较高。为此要想在未来集装箱散粮运输得到较大发展,必需改善现有散粮集装箱装卸技术。2.1国内外食品装载工艺与设备2.1.1国际上的装卸散粮方式,有2.集装箱散粮运输已经越来越被广泛的采用,尤其是散粮流通设施不发达的国家。在国际上,集装箱装卸散粮的方式有2种:(1)采用吊挂式皮带输送机进行装粮,皮带机可以在轨道上前后移动;(2)在散粮集装箱卸粮方面,集装箱汽车采用专用液压翻板卸粮。2.1.2国内食品箱的系泊2.1.2.装卸散粮的设备目前国内港口除了通用集装箱设备以外,还没有配备装卸散粮的专用设备。随着集装箱散粮运输量的增加,部分港口已经意识到集装箱散粮装卸效率必须大幅度提高。2.1.2.主要卸粮方式(1)装粮通用集装箱装粮主要是采用将集装箱水平放置,门口用挡板挡起(也有用粮包做挡板),留出进粮口,然后用装粮机械进行装箱。通常采用的是机械移送式皮带输送机、伸缩输送机和吸粮机(压送)等。这种装粮技术的优点是结构简单,投资少。主要缺点是装粮情况不便观察,集装箱不易装满。(2)卸粮目前国内主要采用人工卸粮,也有用吸粮机进行卸粮的。吸粮机功率较大,50t/h产量的吸粮机配备功率在50kW左右,对于大中型粮库和面粉厂不是最好的卸粮方法。由于集装箱大多采用汽车运送到粮库,建议采用集装箱汽车卸车装置来解决卸粮问题。1998年250亿kg国家粮库建设和世行贷款粮库建设中,大多数有MEC系统的粮库都配有30t散粮汽车卸车装置(液压翻板),该装置经过改造以后,可以完成集装箱散粮卸车功能,节省投资。以国家粮食储备局郑州科学研究设计院为代表的研究机构,针对皮带输送机有一定的厚度,会造成集装箱装粮达不到额定的装载量,损失容积,回程皮带容易夹带粮食,不易操作等缺点。引进吸收的澳大利亚集装箱散粮装箱和卸车装置,改善了皮带输送机装粮的问题。该院承担的科技部2002年技术专项“集装箱散粮运输应用技术的研究开发”项目,很好地解决散粮集装箱装卸箱问题,在保证散粮质量的情况下,同时也能提高装卸箱的效率。2.2集装箱散粮输送散粮集装箱运输是把集装箱和粮食散运结合在一起的运输方式,基本上可不必另建散装流通设施,箱体的装卸可充分利用通用集装箱的装卸设备。集装箱散粮输送能适应多品种、小批量、多种质量等级的运输要求,装卸作业劳动强度低,效率高,能节约包装材料和包装费用,是其他运输方式的重要补充形式。据预测,今后将有20%的粮食采用该输送形式。而散粮集装箱的采用,具有良好的装粮方式和较高的装满系数,但仍需采用专用的散粮装箱机械。2.2.1堆场散粮装卸放空系统主要组成结构和特点移动式集装箱散粮装车输送机,适合于作业场地较宽敞的地方运用。它是某公司在2002年引进的,并于2004年夏季用其陆续进行了4次散粮装卸,在双城收储库尝试在通道上过桥输送散粮。(1)结构组成和流程该机由接料斗、皮带伸缩机构、液压升降机构、行走机构、电机传动机构等部分组成,见图1,其装箱流程见图2。该机结构简单,操作方便,工作可靠,适用于不同规格的集装箱和平房仓,集装箱装满系数较高(达80%~90%),增碎率低(小于0.3%)。(2)移动式集装箱散粮装车输送机主要工艺参数,见表1。(3)特点(1)结构简单,操作方便,工作可靠;(2)适用于不同规格的集装箱和平房仓;(3)集装箱装满系数较高,达80%~90%;(4)增碎率低,小于0.3%。移动式集装箱散粮装车输送机在上海、江苏、江西、福建、新疆、浙江、吉林等10余个省市共销售了近200台套,对不同规格集装箱的散粮装箱时间为30min左右。2.2.2装置主要特点移动式集装箱抛粮机是将集装箱和粮食散运结合在一起的另一种运输方式。吴江市某包装输送机械有限责任公司在2003年开发了专用移动式集装箱散粮抛粮机,能较好地解决集装箱的装粮问题。(1)结构组成该机由进料斗、抛粮轮、导向夹料输送带、电机传动系统、液压升降系统、行走机构等部分组成,见图3。(2)移动式集装箱抛粮机主要工艺参数见表2。(3)特点(1)结构新颖、紧凑、简洁,作业场地小;(2)能适用于不同规格的集装箱;(3)集装箱的装满系数较高,达80%~90%;(4)装箱方便,操作灵活可靠;(5)增碎率低,小于0.3%。(4)该机已完成了试验,经测定完全符合设计要求,是集装箱散粮装车的良好设备。该机具有广阔的应用前景。对集装箱的散粮装箱时间为30min左右。2.2.3全民分散型吸粮机对于存放于低处、深处的粮食(如船舱、散粮火车、集装箱等),使用其它粮食输送机械难以完成作业,采用移动式吸粮机则较适合于上述条件的散粮接收。目前吸粮机耗能较大,且产量不高,有待于进一步的改善。(1)结构组成如图4所示,该机由吸嘴、专用吸料管及伸缩系统、分离器、高压卸料器、罗茨风机、消声装置、除尘系统、空压机系统、风压安全调节系统、行走机构、出料输送机、电机传动及控制系统等部分组成。(2)移动式吸粮机主要工艺参数,见表3。(3)移动式吸粮机的特点与应用范围(1)取料方便,能多点取料,接料器简单,操作轻便;(2)吸料处无粉尘外溢;(3)噪声低,符合国家标准;(4)有完善的卸料和除尘系统,能适用于含杂超标1%~2%的粮食的吸运;(5)增碎率低,小于0.3%;(6)具有良好的安全保护装置,作业安全可靠;(7)在装粮前和卸粮后配专用手提吸嘴对集装箱、散料火车皮进行吸尘清理,能有效解决粮食交叉污染问题(特别是针对稻谷的稻芒)。(4)实际应用(1)船舶散粮卸粮系统,200t的船一般在5h以内吸完;(2)火车散装卸粮系统,每节车皮卸料时间为1h左右;(3)平房仓散粮进出粮系统;(4)粮食集装箱卸粮系统,每箱卸粮时间为30min左右;(5)砖圆仓的卸粮系统。该移动式吸粮机已在江苏、浙江、江西、河北、吉林、福建等省市得到了推广应用,被国家粮食局选为入围的机型,并通过国家粮食局郑州粮仓机械质量监督检验测试中心的检测,达到了国内领先水平。2.3集装箱工具的系统结构2.3.1集装箱国际专车一般工艺方案见图5、图6。(1)投资小,工艺组合灵活,效率高。(2)可根据作业场所的不同做到“门对门”对接,有效缩短物料输送距离;减少物料破碎率,减少作业时间。(3)集装箱装卸物料时,无需专用的“集装箱正面吊车辆”(该设备免税进口价需人民币370万元左右)。(4)国际标准集装箱(ICC)可装粮20t,采用以上设备实际作业时可装22t左右。集装箱装粮时,约需35只塑料编织袋装粮包作进粮口挡粮用,每只袋的成本约0.5元,合计17.5元人民币,摊入每吨粮的运输成本中不到1元,编织袋无需回收。以上方案中提到的设备既可作为装卸专用设备,又可用于平时其它场合的散粮作业,设备利用率高,操作方便,维护、运行成本费用低。2.3.2大型中大型工艺方案国家粮食储备局郑州科学研究设计院根据集装箱散粮装卸情况,利用改进后的装卸装置,制订集装箱装卸散粮工艺流程