《港口装卸工艺学》课程

1. 港口装卸工艺学 [10481~2] Created by Kairry
第八章 散粮装卸工艺
8.1 概述
粮食是人类的主要食品，由于世界各地粮食的布局不均匀，引发了粮食运输的
需求。散粮主要包括小麦、大麦、玉米、谷类、高粱、豆类、油料等。粮食运输主
要有袋装粮食和散装粮食两种形式，目前国内外仍广泛采用散装运输形式。
散粮运输方式的优点：
（1)节约了袋装粮食的包装费用、散粮的灌包和包装费用。
(2)易于实现粮食装卸的专业化，机械化。
(3)提高了粮食装卸效率。
(4)降低了工人的劳动强度。
粮食的特性：
首先是粮食的食用性。所以要求在运输装卸过程中要始终保持粮食的清洁卫生；
粮食还容易感染气味，所以装卸和保管粮食时，要求周围环境通风良好，严格要求
粮食不受气味，潮湿，油污，杂质的污染，一定要与有气味的货物分开隔离。
由于粮食是宝贵物质，所以在运输和保管时需要精确计量。
其次，粮食具有吸附性，粮食吸收了水分后，当其含水率超过 14％~15%时，就
要霉变，所以保管粮食时要注意低湿度的要求。
再次，粮食具有流散性。所以在运输时，船舶为了要保持必要的航行稳定性，
需要在船舱内设置隔舱板。在装卸时，粮食的漏斗溜管和（存舱的）自然管的倾角
不小于 35 度，玉米、小麦和大米最好要大于 60 度。
粮食还具有扬尘性。在采用筒仓保管储存粮食的系统中，粉尘往往会引起筒仓
爆炸，所以要有防尘、防爆设施。

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8.2 散粮船舶装卸机械
一、散粮卸船机械
散粮卸船机械可分为间歇型卸船机和连续型卸船机两大类。
间歇型卸船机是指各类抓斗卸船机，如船吊抓斗、门机抓斗、桥式抓斗卸船机
等；常用的连续型散粮卸船机有吸粮机、夹皮带卸船机、链斗式卸船机、螺旋式卸
船机等。
比较连续型散粮卸船机，抓斗卸船机的使用特点是：
(1) 机械的结构简单，造价低，维修保养方便。
(2) 对船型和货种的适应性强。
(3) 船舶装卸效率低、能耗大。
(4) 抓斗闭合不严密，卸船作业过程中散粮撒落现象较为严重。
(5) 粉尘污染大。
吸粮机是连续型散粮卸船机的常见机型。其工作原理是用气泵或多级涡轮产生的真
空压差，使管内空气急速流动，运动着的空气流把速度传递给所要运送的物料，使
空气和物料一起到达接收地点，然后空气自行散失与物料分离，物料再通过码头上
的机械重新转运出去。
卸船机转动臂上的水平和垂直套接的吸管通常可自由升降，并能插进谷粒中，将

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船舱内所有敞开部分打扫干净。机身一般都安装在轨道上运行的龙门架上，这种
卸船机一般都装有吸尘及隔音设施。
吸粮机的工作优点有；
(1) 吸粮机结构简单，造价低，操作方便，使用灵活；
(2) 飞对船型的适应性强，清舱量较小，工人的劳动强度低；
(3) 易与其他运输环节相衔接。
但在实际使用中，吸粮机还存在“三大一低”的缺点：
1) 噪声大 2) 粉尘大 3) 能耗大 4) 效率低
根据生产现场操作程序可把吸粮机卸船过程分为三个阶段：
第一阶段—船舶满载粮食抵港，货位高，这时吸粮机的吸嘴只需在舱内垂直上下运
动。但要注意吸嘴埋人货堆中的工作深度，根据我国实践经验，吸嘴埋人粮食堆中
的理想工作深度为 0.6m 左右，这时吸粮机效率系数可达 0.97。
第二阶段—物料减少，货位降低，此时要注意水平管道的上下摆动角度。如果水平
管向上超过一定角度，吸粮机提升功率增加，如果水平管向下倾斜过大，就会引起
管内粮食下滑，也会影响吸粮机效率的发挥。根据我国实践经验，在操作时，水平
管路不超过 15 度为宜。
第三阶段—清舱阶段。由于此时舱内的物料大大减少，剩余物料的厚度达不到吸嘴
埋人料堆中的理想深度，这时的效率利用系数约为 0.2 左右。
夹皮带卸船机的工作原理是在两条垂直的、同速向上运动的皮带的两个相对侧面
均匀加压，使通过喂料器进入夹皮带机的物料在两条皮带中间被夹带同步向上运动，
实现物料的垂直提升。在提升时，货物仅与皮带接触，而皮带是用密封装置与空气
压力相结合的方式压紧的。
在提升腿的顶部，夹运货物的两条皮带沿辛泡特（Simporter）旋转臂改变方向。
然后，通过一组溜管向码头岸边的皮带机卸料。

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系统组成部分：喂料器、提升腿、双皮带输送机系统、臂架装置、卸料设施
、吸尘装置、行走门座、液压系统、压缩空气系统。
夹皮带卸船机的优点：
(1)卸船效率高 卸船效率可达
300 ~2000t/h
(2)灵活性高 卸船机卸料口可
达船舱的所有装货部位。
(3)成本低 同其他形式的卸船
机相比，夹皮带卸船机不仅在基本
投资上有竞争性，而且由于重量轻使码头投资也相应减少。
(4)能耗小 夹皮带卸船机的能耗比相同能力的吸粮机低 4 倍。
(5)物料破碎少 由于物料是在两条相同速度的皮带之间输送，所以实际上根本不
存在物料破碎问题。
(6)粉尘小 夹皮带卸船机卸料时，物料首先是经过埋在物料下面的喂料器，然后
由两条边部密封的皮带夹运输送，因而其粉尘是极小的。
(7)噪声低 夹皮带卸船机声音很小，实际上，其噪声仅来自主驱动马达和小型空
压机。
(8)维修费用低，夹皮带卸船机的维修费用明显低于其他类型的专用散粮卸船机
型。
螺旋式卸船机是一种有高大门架和垂直臂、水平臂、旋转塔、末端螺旋输送机组成
的连续型卸船机。卸船机的臂架可作上下垂直移动，垂直臂架可左右、前后摆动，
以扩大工作面，门架可在轨道上移动。
螺旋卸船机的卸粮过程是：物料先在喂料机的外螺旋的作用下向下推送，然后由
扇形取料螺旋向内螺旋挤送，进行垂直提升物料，被垂直提升的物料经水平臂架内

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的水平螺旋输送机运到卸船机顶部的分料环，
将物料转运到接运皮带输送机至卸料点。
世界代表性产品是瑞典塞维特公司的 ST 系列。
使用特点和使用情况
1）功能耗低
卸每吨散粮的能耗比抓斗卸船机和吸粮机低。
2)对货种的适应性强
螺旋卸船机具有一定的挖掘力，所以不仅适用
于散粮卸船，还可用于卸其他诸如煤炭等块度
小于 50mm 的块状、粒状的散货。
3)密封性好扬尘性小。
散货卸船始终处于卸船机封闭的臂架内，从而减少了散货卸船的扬尘性。
4)粮食的破碎大
目前，我国也已有使用或正在建设中。比如由比利时威港工程公司（VIGAN）为越
南客户设计制造的 1200t/h 散粮连续式夹皮带卸船机在江苏总装调试成功发往越南。
斗式卸船机是一种用料斗直接挖取物料的连续型卸船机型，也是使用较为广泛的一
种散粮和散货的卸船机型。根据卸船机的承载料斗的链的不同，通常把承载料斗为
铰接的刚性金属链的斗式卸船机称为链斗提升机，把承载料斗是柔性的钢丝绳的斗
式卸船机称作悬链式卸船机。这两种斗式卸船机的工作原理基本相同。
与螺旋卸船机相仿，斗式卸船机也是一种有高大门架和垂直臂、水平臂、旋转塔、

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末端输送机组成的连续型卸船机。卸船机的臂架可作上下垂直移动，垂直臂架可
左右、前后摆动，以扩大工作面，门架可在轨道上移动。
使用特点：结构简单、操作方便、卸船效率好、能耗省、防尘性能好、用途广泛
存在的缺点：斗式卸船机也存在着料斗和承载链或钢丝绳磨损大。
埋挂板卸船机主要部件是一台封闭的带有刮板的、循环在一个封闭的矩形钢板槽中
连续运转，物料从下端开口处流出箱体，受刮板的运动推力而上，至出口处卸出。
埋刮板输料链是安装在垂直提升机和水平输送机内的。这种提升机适用于散货船，
尤其是巨型散粮船的连续卸船作业。
埋刮板卸船机与气吸式、螺旋式、夹皮带式及抓斗式等比较，其主要特点是：
(1) 能耗小、输送能力大；
(2) 卸船效率高、卸船时比夹皮带机占用船舱的空间少，并能适用于大倾角卸船情况；
(3) 输送系统封闭性好，可防粉尘扩散造成对环境的污染；
(4) 便于维护保养，维修成本低，使用寿命长；对各种散粮及散货的卸船适应性强。

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二、散粮装船机械
散粮装船除选用专用的装船机外，还常利用散粮流散性强的特点，采用皮带输
送机—自流管系统。这个系统中，皮带输送机是输料和供料机械，把从出筒仓的散
粮运到装船点，自流管为装船装置。皮带输送机上装有卸料小车，使物料卸到自流
管上。
（一）皮带输送机布置特点
皮带输送机布置形式有两种：
1. 沿码头线布置的高架皮带输送机廊道。
2. 设置在远离岸线的突堤码头上（突堤码头两边可停靠大型船舶，解决了泊位水深不足问题）
。
（二）自流管的特点
1. 自流管通常为固定设置，隔一定距离安装一个。
2. 自流管之间的距离可根据船舱口的位置而定，一般可 15 ~20m ，倾斜角度不小于
33~36°。
3. 自流管具有伸缩，俯仰，回转的功能，以改变散粮的落料点，不工作时，自流管
可顺着码头收回，以免在靠船时与船舶发生碰撞。
4. 每一自流管有一操纵室，控制自流输送管的落地位置。
8.3 散粮输送系统
散粮输送机主要功能是将卸船机从船舱中卸下的散粮转运到粮仓储存。散粮输送
机按其使用要求，可分为水平及倾斜和垂直两类。
一、水平及倾斜输送
（一）皮带输送机

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（二）幸维厄气垫皮带输送机
幸维厄气垫皮带机的皮带运行在一个摩擦的不锈钢多空长槽中，其下面有一个
气箱。用离心式鼓风机通过气箱上的孔洞向箱内鼓入一定的空气（71kPa）
，产生一个
气垫，来支撑皮带。回程皮带虽然不运载物料，但也支撑在一个气垫上。该系统完
全封闭在一个薄钢板体内，由于其运动部件仅限于皮带和首尾滚筒，所以可形成较
高的输送效率。
其优点为：
1)对散粮的破碎小
由于全部由气垫支撑的气垫皮带机提供了一个平稳的运动状态，因而，消除了
在螺旋输送机及链斗输送机中所引起的无料搅动而产生的物料破碎现象。
2)无粉尘污染
系统的皮带运动产生的极小量的粉尘被限制在完全封闭的气垫皮带机装置的内
部，因而不向外部扩散。
3）噪声低
气垫皮带机运动部件少，减低了噪声。
4）能耗低
该系统利用了气垫原理，使皮带与槽之间的摩擦阻力极低，因而可以大幅度地
节省驱动能源。
5)维修量小
同常规皮带机和链式输送机比，气垫皮带机只需要少量的润滑和一般性的维修。
（三）刮板输送机
刮板输送机分带式刮板输送机和链式刮板输送机，我国通常把带式刮板输送机
做成开敞式，把链式刮板输送机做成封闭式刮板机，也就是通常所称的埋刮板输送
机。

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二、竖直提升机
常用的竖直提升机是斗式提升机。在散粮装卸机械化系统中，从船上卸下的散粮
经水平输送和计量后，都要用斗式提升机把散粮竖直提升到散粮筒仓顶部的输送机
上，因此斗式提升机是散粮筒仓系统重要的竖直提升输送机械。
斗式提升机的种类很多，根据牵引机构的不同，有带式提升机和链式提升机；根
据卸料方式不同，斗式提升机又分为离心重力卸料式和重力卸料式。
为了提高斗式提升机工作效率和安全性，在散粮装卸工艺布置时要考虑的问题是：
（1）将斗式提升机从工作楼里迁移到室外，用单独的钢架支撑，其优点是：
①安全性好，万一由于斗式提升机发生粉尘爆炸，损失可大大减少；
②避免斗式提升机运转时产生的振动和噪声；
③工作楼的高度可降低，面积可减少，可大幅度地节省工作楼的造价。
（2）斗式提升机必须要设置有效的防爆装置。
（3）要重视提升机底部的清底问题。
8.4 散粮筒仓机械化系统
散粮筒仓机械化系统是现代世界各主要散粮码头普遍使用的一种散粮仓库。

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一、散粮筒仓机械化系统的作用
1、贮存散粮。
2、可在前方卸船作业和后方疏运作业之间起“缓冲”
作用。
3、计量散粮进仓数量，及灌包计量和袋装粮食出口的
数量。
4、分路疏运及翻仓作业的功能。
二、散粮简仓机械化系统的组成
筒仓机械化系统是由工作楼（塔）和筒仓群两部
分组成。
1. 工作楼（塔）的组成
由秤上漏斗（缓冲）、定量自动磅秤、秤下粮柜、斗式提升机组成。
2. 筒仓
1) 筒仓位置
筒仓是一高大（一般高 30~40m ）的建筑物群体。
2) 筒仓及输送系统的组成
筒仓由圆筒的筒体和下部圆锥形的筒底组成。筒仓顶部有仓顶皮带机，配备卸料
小车，可把散粮卸入圆筒仓，仓底也设有皮带机，可将散粮送入灌包系统或运到散
（粮）出（港）皮带机，或转运到翻仓皮带机完成翻仓作业。
3. 工作塔和圆筒仓的布置

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三、散粮的计量
散粮在接收、发放时都必须进行计量，尤其是在对外贸易中，粮食的计量更显
重要。
计量设备为自动定量秤。自动定量秤的进料过程通常分为快加料和慢加料两个
加料过程及一个卸料过程。
电子皮带秤是用于散粮出仓装驳船的计量。电子皮带秤计量系统适用于各种类
型的皮带机，如平带或槽形皮带、安装在愉送机的水平或倾斜段上及纤维皮带或钢
芯皮带等。
8.5 散粮装卸车辆工艺
一、散粮卸车
装运散粮常用的车型是敞车，也有棚车。
（一）敞车卸粮
这是我国装运散粮常用的车型，两侧都有车门和下侧门，每边卸货口长 9m 以上。
卸车时，敞车在卸车线上把车门和下侧门打开，大部分散粮自动流出，车内余数所
剩无几，再由人工清扫。
（二）棚车卸粮
散粮也有用棚车装运，因为拥车运粮对粮食的保管有利。但卸粮时，棚车的二
对车门较小，所以自流量较小，为了卸空拥车两端的剩余散粮，可以采用机械铲或
人工清扫，劳动强度大而且效率低。
卸棚车的另一种方法是采用复合作用的翻车机，这种翻车机卸车要完成三个动作：
首先是将车厢向开启门的一边倾斜 15°，可卸出车厢中间部分的散粮；再前后各倾
斜 40°，卸车车厢两头的物料。
（三）粮仓系统

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在敞车运散粮进港口再装船（驳）水运出港口的散粮出口系统中，粮仓系统由
V 型存仓、皮带输送机和工作塔组成。粮仓系统的工作程序是：敞车在卸车线上将
车门和下侧门打开后散粮可自动流出，从车上卸下的散粮进人 V 型存仓，然后再通
过 V 型存库下的闸门，经闸门下的皮带输送机系统将散粮输运到工作塔，经工作塔
内的斗式提升机提升到筒仓，进入指定的筒仓内。
二、散粮装车
散粮装车，不论敞车还是棚车，最有效的方法是用
高架存仓装置。就是利用粮谷的流动，从高处通过管槽
将物料送人车箱内。
8.6 散粮码头的除尘防爆
散粮在装卸、储运过程中，会产生大量的粮食粉尘。散发的粉尘不但污染周围
环境、影响工作人员的身体健康，且在一定条件下会发生粉尘爆炸，严重危及人的
生命安全，摧毁储运设备和建筑设施。
筒仓爆炸有三个诱发因素：粉尘浓度、火源和密闭的空间。粮食的粉尘具有可燃
性，因此，空气中一定浓度的悬浮的粉尘是引起筒仓爆炸的主要条件，所以，筒仓
爆炸也被称为粉尘爆炸。经测定，筒仓内谷物的粉尘的引爆浓度为 40~60g/m3。
有效地捕集筒仓储运设备在工作过程中散发的粮食粉尘，是筒仓防爆的一项十分
重要的措施。散粮筒仓中的粮食粉尘主要产生于粮流的落差点，如皮带机转接点和
卸料口、磅秤（包括秤上斗和秤下斗）、提升机机头和喂料口、装船与装车的卸料口
及过筛等处。此外，还有皮带机、抓斗等处。
除尘系统的组成形式
除尘系统的组成形式主要有三种：集中式、半集中式和分散独立式。

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集中式除尘系统指所有产尘点集中组成一组风网，这种形式的除尘系统适用
于对小型筒仓的除尘。
分散独立式除尘系统要求每个产尘卓单独配备除尘设备，它适用于筒仓储运设
备分散的情况，由于各设备分散配备除尘系统，彼此没有内部联系，有利于防火、
防爆，但设备的一次性投资较大、收集的粉尘不易集中处理，给运行维护和管理带
来了麻烦。
半集中式除尘系统针对各个工艺流程，分别为每条作业线分区段地配备集尘设
备，组成各组风网，其除尘系统由斗式提升机喂料口及机头、筛选器、磅秤（包括
秤上斗和秤下斗）等组成，并可实现除尘设备与各工艺设备配合运行，便于控制及
节约用电。这种半集中式除尘系统的组成形式，在国外的筒仓储运设备中应用较普
遍。
8.7 散粮码头控制系统
散粮码头控制系统主要包括两大部分，一部分是中央控制室的集中控制装置。
另一部分是安装在现场的信息源装置。集中控制装置，除了包括粮食装、卸、存贮、
运输过程中起、停各台机械设备的控制装置外，还有工艺过程的监视装置和计量检
测装置。信息源装置，除包括安装在现场的各种信息的各类传感器外，还包括信息
传送装置，将信息输送到中央控制室，以便集中控制装置准确地进行控制。
一、集中控制装置
国内外散粮码头的集中控制装置，大体分为两种截然不同的装置。
第一种，绝大部分是继电接触控制装置。在中央控制室内设大型模拟屏和操作台，
较好的方式是模拟屏和操作台合一。
第二种是计算机化的散粮码头，中央控制室内主要设有控制用可编程序控制器和
带键盘的彩色的图像显示屏，这两种装置代替了过去的模拟屏和操作台，占地面积

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缩小，控制功能更强。
二、信息源装置
操作现场的诸如皮带机速度，物料计量，筒仓内温度、湿度、料位等信息的物
理量或机械量，是通过传感器转换为电信息的。传感器又称敏感元件，它输出的信
息再通过传送装置送到中央控制室内的集控装置。这套信息的发生和传送装置被称
为信息源装置。
筒仓料位测定办法一般有两种，一种是在筒仓壁上安装特殊的小电机，另一种
是在筒仓顶部安装带重锤的小绞盘
进出散粮码头的车辆（卡车、货车、或其他车辆）和驾驶员驾驶执照的鉴定，
从采用工业电视和电传真，进展到采用磁卡阅读器（在大门口设置）
。
8.8 散粮装卸工艺
国内外进口散粮港口，多配置有高效率卸船设备、大容量中转筒仓及深水码头
等设施，通过合理的装卸工艺布置，使之形成一个有机的整体，以达到提高装卸效
率，缩短船舶在港时间，降低成本的目的。
按散粮的流向分，散粮装卸工艺包括陆进水出的出口系统和水进陆（水）出进
口系统；
从包装形式分，散粮装卸工艺又包括散（装）进散（装）出，散（装）进袋（装）
出两种装卸工艺流向，其中袋装粮食的存储和装卸均与件货装卸相同，属于件货装
卸工艺研究的范围。
一、散粮进口装卸工艺
散粮装卸进口工艺系统具有对水运进港的散粮接收和发放的功能。
1．接收系统功能
散粮接收系统功能是完成散粮卸船进仓的装卸作业，具体包括散粮卸船、输送、

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计量和散粮入仓等作业，如下所示。
轮船—卸船机—输送机组—杂物清除筛—入仓计量秤—输送机组—筒仓。
2．发放系统功能
散粮发放系统功能是完成散粮出仓至出港的装卸作业，具体包括散粮出仓、输
送、计量、装车或装驳船的作业，如下所示。
筒仓—输送机组—出仓计量秤—输送机组—车、驳船
二、散粮出口装卸工艺
散粮出口装卸工艺是指散粮由火车运进港口，经计量、储存然后装船出港的装
卸工艺系统，散粮出口装卸工艺系统具有对火车运达港口的散粮的接收和发送的两
大功能，由散粮卸车工艺、散粮存储工艺和散（袋）粮装船工艺组成。
1． 散粮接受功能
完成散粮卸车进仓的装卸作业，具体包括散粮卸车、输送、计量和散粮人仓等作业。
火车—卸车—V 型存仓—输送机组—杂物清除筛—人仓计量秤—输送机组—筒仓
2.发放系统功能
散粮发放系统功能包括散粮出仓、输送、计量、装船的作业，如下所示。
筒仓—输送机组—出仓计量秤—输送机组—装船机—船
三、散粮船水上过驳工艺
水上过驳，就是在水上锚地把货物从船直接转装到驳船上，
或从大船直接转装到小船上，或相反。
思考题
1、比较袋装粮食运输方式，散粮运输方式具有哪些优点？
2、常见的散粮装卸、输送设备有哪些，各有什么特点？
3、简述散粮筒仓机械化系统的作用。
4、散粮筒仓爆炸的诱发因素及原因是什么，如何防止爆炸？
5、散粮码头控制系统的作用和功能是什么？