一种内河散货码头环保提质改造新模式

雷路平， 刘新民， 刘庆志， 罗胜平

(1.湖南省交通规划勘察设计院有限公司， 湖南 长沙 410200； 2.湖南省港务集团有限公司， 湖南 岳阳 414013)

0 引言

改革开放以来，我国港口取得长足发展，已从只追求经济效益转变为经济效益和生态效益并重发展。过去相当长一段时间内，内河散货码头由于陈旧的基础设施、落后的工艺以及不够重视管理，导致产生污水、粉尘和废气、噪声等较为严重的环境污染，其中粉尘污染是主要污染。

国内外已对散货码头粉尘污染的主要原因进行了深入研究。散货装卸工艺流程中产尘点主要为设备物料落差产尘、输送设备振动产尘、风力产尘、运输产尘等输送和转运作业环节[1]。露天堆存的煤炭、矿石等散货，其作业过程中产生的粉尘占港口粉尘总产生量的90%，对环境的危害最为严重，应重点治理露天堆场尘源飞散产生的粉尘污染[2]。

散货港口粉尘污染防治措施方面[3]，有防尘罩、防风抑尘网、防风林带、封闭仓、抑尘剂、遮盖、射雾器、布袋除尘、静电除尘、干雾除尘、洗轮机、路面撒水、装船溜筒等。但采用单独或部分措施并不能系统地解决污染问题，如单纯采用防风抑尘网抑尘效果仅30%～70%，条形仓抑尘效果一般约为80%。

1 老港改造前状况

开港于宋代、位于洞庭湖和长江交汇处三江口的城陵矶老港水运条件得天独厚，是长江八大良港之一。由于缺乏统一和协调的港区规划，老港建设时序较长，且建设较为散乱。机械化码头始建于上世纪80年代，现有13个泊位，泊位等级为2000～5000t级。仅8#、9#泊位为框架直立式，其余均为斜坡泊位。

由于码头基础设施和工艺设备陈旧老化、年久失修，改造前，除8#、9#、11#、13#泊位外，其余泊位已基本停产。泊位前沿使用台架吊或浮吊作业，开敞式皮带机装卸船、单臂堆料机等设备进行堆料及装车作业，单斗装载机进行水平运输和装车，设备非常落后，生产效率较低。后方陆域场地不规则，布置零散，利用率低，两条铁路线和一条液体散货装车线从南北方向纵贯陆域中部，且路线不尽顺直，露天堆场、仓库交错布置，将现有陆域分割为数块不规则场地。

老港经营货种繁多，包括金属矿石、煤炭、粮食等各类散货，以及废纸、包粮、钢材等杂货，2008年前还兼顾集装箱，导致各工艺线路混杂不堪。而多年来的环保基础设施，或失修报废或无法满足处理要求，导致老港出现较为严重的大气污染、水污染、噪声污染等问题，被2018年《长江经济带生态环境警示片》点名批评。

老港环境污染具体表现为：①粉尘和废气污染严重。粉尘来源主要为露天堆场散货在作业过程中被扰动、流动机械对道路落料碾压和携带形成的大量动态扬尘，以及堆场散货由于风吹表面形成的静态扬尘。散货扬尘占码头粉尘的90%。另有内燃机流动机械、船舶产生大量的废气。②码头雨污水系统严重堵塞、没有生产污水处理设施，堆场喷淋和降水加剧水污染，未经过处理乱排或渗透地下；污水和粉尘混杂导致码头工作环境极其脏乱。③船舶汽笛、码头大型装卸机械运转、流动机械作业和皮带运转均产生大量噪声。④码头几乎没有建设绿地和景观，堆场货物五颜六色、杂乱不堪，整体环境差。

十八大以来，我国污染防治和生态环境保护力度不断加大，城陵矶老港的环境污染问题显得尤为突出，刻不容缓必须从根本上解决，才能做到“守护好一江碧水”。

2 环保提质改造新模式

在老港改造前，湖南省未建设有内河专业化大宗干散货泊位。城陵矶老港散货码头从整体系统的角度出发，摈弃小修小补方式，对8#、9#两个5000t级泊位进行专业化改造，优化总平面布置，更新全工艺流程和设备，采用一系列新技术、新材料、新工艺、新管理措施，创造了一种环保提质改造新模式。

2.1 举措1： 建设花园式港口

老港环保提质改造目标之一是打造花园式港口和长江最美岸线。设计对整个场地布局进行重大优化调整(见图1)，拆除6#、7#货运泊位，退让前沿岸线300m；将8#、9#泊位改造成矿石进口泊位；工艺线路呈“α”形布置，也形似圆号；矿石全部进入封闭散货仓储存，出口采用铁路专车线和装车楼。集约化的总平面布置为原拥挤不堪的陆域和泊位腾出大量开阔空间，非作业岸线沿岸则布置景观。对6#、7#、8#、9#泊位后方空闲场地进行复绿，同时在封闭仓四周、皮带机廊道、铁路装车区两侧进行绿化，绿化面积超70000 m2。改造后老港港区规范、整齐、美观，封闭仓外形优美、色彩靓丽，绿化率达33.5%，营造了一座宁静优美、花园式现代化港口，现已成为岳阳市新地标(图2)。

图1 城陵矶老港改造总平面布置图

图2 城陵矶老港改造后鸟瞰图

2.2 举措2: 采用胶囊全封闭散货条形仓

风力扬尘是堆场扬尘的主要来源，故其抑尘措施是工程关键。季雪元[4]梳理了国内外干散货码头堆场风蚀起尘量的计算方法，对计算公式应用中适用条件及参数取值存在的约束性问题进行了探讨，风速U为关键参数。 郭辉[5]通过研究发现防风网最佳遮蔽效果在1～6倍网高之间，大于6倍网高后随着距离的增加，防风网降风作用逐渐变弱，20倍网高时，防风网的作用基本恒定在10%左右。《水运工程环境保护设计规范》(JTS 149—2018)5.2.7.5 条规定“防风网高度宜取1.1～1.5 倍的堆垛高度，且高出堆垛部分不应小于1 m”。本项目铁矿石堆高一般约为8 m，由此可得最佳遮蔽效果范围为12～72 m。而从图1可知，后方陆域场地最长可达650 m，散货堆场长度方向与主风向基本一致，近500 m处于10%低遮蔽范围。设置防风网将难以达到抑尘效果，唯有将散货堆场全封闭才能取得最好的抑尘效果。

封闭仓则有筒仓、球形仓、条形仓等。根据陆域条件和工艺要求，经过综合比较，采用条形仓[6]。条形仓因跨度大、空间高、覆盖面积广、环保和景观效果好等优势，近年来开始在华能唐山港曹妃甸港区煤码头、惠州港荃湾港区煤炭码头一期工程等推广使用。目前应用的跨度多在80～120m，仓内设置斗轮堆取料机和皮带机等相关设施，生产作业方式与传统的露天煤场相同，较为成熟可靠。

本工程条形仓设计采用四面封闭，在传统半圆柱体形的基础上优化和创新为半胶囊形，是一种新型散货仓，即胶囊条形仓[6]。仓长470 m、单跨最大跨度113.2 m、穹顶高46.5 m、堆场面积51000m2，拱面采用柱(球)面空网壳结构型式，中间段采用三心圆柱面网架拱、两侧为半球形网架结构，详见图3。半胶囊形设计有3大优势：①全封闭、无污染，风力产尘为零；②存储能力强、覆盖范围广，两侧半球形可为堆取料机提供更多作业空间，为条形仓提供更多的堆场面积和辅助作业面积；③抗风性能好，等效静风荷载<1.5kN/m2。因此其在全国内河港口领域环境保护具有领先地位。

图3 全封闭条形仓

此外，条形仓网架结构施工工艺创新采用“分块吊装结合高空散装法”新工艺[7]，考虑到施工周期的紧迫性，施工作业不同于常规的1个起步架，而采用了2个起步架，将网架大棚分为南、北两段延续拼装，加快了施工进度，节约了1个月施工工期。本工程荣获2020年中国建筑钢结构行业工“中国钢结构金奖”。

2.3 举措3： 采用先进环保的工艺系统

码头前沿配置2台轻型桥式抓斗卸船机(900 t/h，轨距10.5 m)。平台后沿设2线带式输送机(1 800 t/h)，通过1#～3#转运站将物料送至后方堆场，即胶囊仓。仓内部配置3台折返式斗轮堆取料机(堆料1 800 t/h，取料3 000 t/h)进行装卸作业。堆场物料通过皮带机(3 000 t/h)分别经过4#、5#转运站连接至火车装车区，配1台轨道移动式铁路装车机(TL 3 000 t/h-14 m)进行装车作业，装车机可覆盖3股装车线，有效装车区长度不小于1260m，可一次对90节车厢进行装车作业。转运站及之间皮带机封闭，转运点和起、落点均进行喷雾或布袋除尘等。

由于环评报告要求禁止水工结构改造施工，8#、9#泊位的码头结构将保持原样，必须保持码头前沿装卸轨道间距不变。原回旋转式门座机轨距10.5 m，为满足作业效率800 t/h/台的工艺要求，减轻对既有水工结构的负载，选择既高效率又轻荷载的内河码头少有的轻型桥式抓斗卸船机(见图4)。 该设备无论是卸船效率,还是环保要求，实际使用效果均超出预期。

图4 轻型桥式抓斗卸船机

2.4 举措4: 生产和改造同步进行

老港改造面临稳定生产和升级建设的矛盾。作为铁道部广铁集团战略装车点，每天要保持7～9列火车装车营运以保证湖南省内大型企业原材料运输。升级建设要进行，生产运营也要保障，实施难度极大。管理者通过创新管理，合理进行调度，一方面维持8#、9#、13#泊位保障性生产，积极采取环保临时措施，另一方面动态调整堆场和施工场地，抢抓施工进度，将生产+施工紧密结合。2019年6月开工，克服了工期紧、难度大、施工环境复杂、新冠疫情等困难，10个月即完成升级改造，改造期间港口吞吐量不降反升。

3 综合效益

3.1 良好的生态环境效益

改造后，港口生产废水经达标处理后全部回收利用不外排，大大降低了对长江水质影响的风险；通过各项降尘抑尘和控制尾气措施，粉尘去除率达97%，大气环境质量得到极大改善；打造了一座宁静优美、花园式现代化港口，取得了显著的生态环境效益，成为守护碧水蓝天的全国“网红”。

3.2 良好的经济效益

2019年改造期，全年散杂货进出港量同比增加1.6%，达到1 606.2万t。改造后工艺系统作业效率提升70%，装卸成本降低30%，2020年货物进出港量增至1 740万t，金属矿石占91.2%，全年营业额48685万元，利润2855万元。改造后取得了良好的经济效益。

3.3 良好的社会效益

老港改造后极大地改善了职工工作环境、周边居民生活环境以及三江口长江自然环境，提交了一张“共抓大保护、不搞大开发”“守护好一江碧水”的优异答卷，创造了良好的社会效益。

4 结语

详细介绍了老港环保提质改造新模式，通过建设花园式港口、胶囊型条形仓、采用先进环保的工艺系统加强管理等措施，使改造后粉尘去除率达97%，污水经处理后100%回收利用，取得了显著的污染防治效果，极大地改善了港口内外环境。全年货物装卸量和利润均逐年提升，创造了良好的经济、社会和生态效益。改造工程技术先进，效益良好，是长江内河港口环保提质改造的标志性工程，为内河干散货码头环保提质改造提供了一种全新的参考模式，对绿色港口建设、水运可持续发展具有较好的示范作用。