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大型耙吸挖泥船艏吹艏喷关键技术研究与应用

时间:2017-10-29 点击:


申报单位:中港疏浚有限公司

合作单位:中交上海航道局有限公司、中交疏浚技术装备国家工程研究中心有限公司

主要完成人:张戟、朱霖、沈达怡、郑金龙、王丽华

项目起止时间:2012-04-01至2014-10-31

项目性质和主要来源:企业立项的科研项目

获奖情况:

1、2016年中国水运协会科技进步一等奖;

2、2016年中国交通建设股份有限公司科学进步一等奖;

3、《大型耙吸挖泥船艏吹中粗砂施工工法》交通运输部水运工程一级工法。

项目简介及创新要点:

1、 项目背景

疏浚技术是一个多学科交叉的边缘学科,国外已经形成相当成熟的理论体系,而国内对疏浚技术的系统研究成果颇为缺乏。国外已经形成了成熟的耙吸挖泥船艏吹施工成套技术,并形成了辅助艏吹施工的配套资源及设备,对提高耙吸船艏吹施工效率发挥了重要的保障作用;而国内艏吹施工关键技术还是以引入的零散技术和经验为主,欠缺较系统的艏吹理论,未形成自主的、系统艏吹装备技术,也缺乏经过系统培训和经验丰富的各级疏浚专业人才;尚未形成成熟可靠的水陆管线铺设工艺,艏吹管线设计经验缺乏,导致管线布设方案存在缺陷,以致管线布设和维护作业效率低下,增加管线维护成本,也限制了耙吸船吹填效率的正常发挥。当前,艏吹管线连接还是以人工法兰连接位置,未实现精细化分区吹填、快速拆接管等工艺流程。

2、 内容和成果

在借鉴国际上耙吸船吹填方面的先进技术成果和管理经验基础上,本课题研究依托中交上航局已建/在建工程尤其是依托耙吸船吹填工程中存在的重点和难点问题,采用理论研究、数值模拟和现场测试相结合的研究思路,对耙吸船艏吹、艏喷关键技术开展系统研究。研究内容主要包括艏吹输送特性、艏吹管线关键技术研发技术、艏吹配套装备研发技术、艏喷工艺关键参数理论模型创建技术。在此基础上,以满足生产需求并实现有效突破为基本原则的指导思想,研究、设计和制造性能优良且可靠的相关配套设备,研究和完善高浓度的吹填施工工艺,以形成系统的组织管理制度方案为目标,推动生产力和技术水平的提高。

本研究完善了大型耙吸挖泥船艏吹、艏喷施工工艺并在工程中应用,通过输送密度、经济流速、动力模式、喷距精确计算模型等方面优化,使得大型耙吸船艏吹、艏喷施工效率提升10%以上,能耗降低5%以上。通过辅助设备(多功能船)、呼吸阀、摊铺设备等艏吹配置装备的研究,建立使用摊铺设备精细分层施工的有关计算模型,形成了摊铺驳设备设计方案,并提炼为艏吹摊铺工艺,为精细化分层吹填施工完成了技术贮备。

3、 技术进步意义

通过该项目的研究和工程检验,国内首次实现该领域基础理论和技术的突破,推动了耙吸船输送特性、配套装备研究等关键技术达到了国际先进水平,其中对艏喷等关键技术研究局国际领先地位,实现了耙吸船艏吹、艏喷施工关键技术的重大突破。成果共取得授权发明专利1项,实用新型专利5项,软件著作权6项。其意义在于推动耙吸吹填和相关疏浚设备的技术进步,及耙吸吹填精细化施工标准化和普及,较大程度提高行业耙吸吹填施工效率,提升节约降耗水平,提升企业市场竞争力和增加经济效益,对行业技术进步意义重大。

经济效益:该项目研究成果在中交上海航道局有限公司耙吸挖泥船的吹填工程中,得到了广泛的推广应用,带来了显著的经济效益。

1、马来西亚巴生港吹填工程:大型耙吸挖泥船“新海凤”轮投入工程4个月,艏吹效率提高了18%,艏吹时间缩短了15%,艏吹管线正常率达到88%以上降,低了故障率,产生的直接经济效益286万元;

2、香港口岸人工岛工程填海工程:大型耙吸挖泥船“新海凤”轮在投入项目的6个月中,通过成果的应用,艏吹时间平均缩短了15%,艏吹效率提高了20%,单月吹填方量从前期的43万方提高到了53万方,经测算,产生直接经济效益499万元。由于施工效率的提升,工期在原有基础了缩短,船舶能够提前完工,可投入到其他施工项目中,也产生了显著间接经济效益;

3、长江南京以下12.5米深水航道建设工程一期疏浚工程:大型耙吸挖泥船“新海马”轮采用挖运吹的施工方法,在工程施工过程中应用了相关研究成果,艏吹效率提高15%,吹填时间平均缩短了12%,艏吹管线正常率达到90%以上。通过该成果的应用,项目基建工程于20146月底顺利通过竣工验收。

该技术使耙吸船艏吹效率提高10%以上,万方油耗减少20%以上。

社会效益:疏浚船舶属于能耗巨大的装备,大型耙吸挖泥船艏吹施工一天的燃油量可达60吨以上,以耙吸船“新海凤”香港人工岛吹填工程为例,月均油耗约1500吨,通过研究成果的应用,万方油耗从34.884吨降低到了28.302吨,形成很高的经济效益。

以上节能水平相当于减少了标准煤排放9.403吨标准煤/万方(按照1kg燃油折标准煤1.4286kg, 节约1千克标准煤=减排2.493千克“二氧化碳”),以香港人工岛200万方吹填量为例,可减排4688.336吨“二氧化碳”,节能减排明显,对环境更为友好,在疏浚企业节能减排可持续发展进程中的发挥了积极作用。