張雪梅 許德操

吉林建龍鋼鐵有限責(zé)任公司

綜合料場(chǎng)作業(yè)管理與優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)及應(yīng)用研究

張雪梅 許德操

吉林建龍鋼鐵有限責(zé)任公司

鋼鐵工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，作為鋼鐵工業(yè)的源頭——原料場(chǎng)的合理布置，能有效提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，節(jié)約工廠用地，為保證鋼鐵廠連續(xù)正常生產(chǎn)、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低成本、節(jié)能減排、改善生產(chǎn)環(huán)境提供必要和有利的條件。

綜合料場(chǎng)作業(yè)；管理；系統(tǒng)設(shè)計(jì)；應(yīng)用

1 工程概況

某鋼廠擬提高產(chǎn)能，在現(xiàn)有規(guī)?；A(chǔ)上，新建一座1800m3高爐、一座360m2燒結(jié)機(jī)。業(yè)主要求料場(chǎng)實(shí)現(xiàn)功能區(qū)域化，新建料場(chǎng)專為高爐服務(wù)，現(xiàn)有料場(chǎng)專為燒結(jié)服務(wù)。要求料場(chǎng)焦炭?jī)?chǔ)量8萬噸、球團(tuán)塊礦2萬噸、預(yù)留2萬噸石灰加工場(chǎng)地、1000噸石灰生產(chǎn)用煤場(chǎng)地及返礦除塵灰加工場(chǎng)地。新建綜合原料場(chǎng)所處位置為三角地帶，料場(chǎng)左側(cè)為鐵路卸車線，右側(cè)為現(xiàn)有煉鋼廠房、煤氣柜等。

2 方案設(shè)計(jì)

2.1 受卸系統(tǒng)

受卸設(shè)施承擔(dān)場(chǎng)內(nèi)外進(jìn)料場(chǎng)的原燃料的卸車及轉(zhuǎn)運(yùn)任務(wù)，受卸設(shè)施主要包括：火車受卸、汽車受卸?；疖嚾斯な苄逗蠼?jīng)輪式裝載機(jī)轉(zhuǎn)運(yùn)至受料槽，后經(jīng)槽下電機(jī)振動(dòng)給料機(jī)、帶式輸送機(jī)轉(zhuǎn)運(yùn)進(jìn)焦炭庫；汽車來料受卸后經(jīng)輪式裝載機(jī)轉(zhuǎn)運(yùn)至汽車受料槽或者汽車來料后直接將物料卸至汽車受料槽內(nèi)，后經(jīng)槽下電機(jī)振動(dòng)給料機(jī)、帶式輸送機(jī)轉(zhuǎn)運(yùn)進(jìn)球團(tuán)塊礦庫。如遇特殊情況，新老高爐所需焦炭、球團(tuán)、塊礦等物料經(jīng)汽車受料槽可直接供料。

2.2 焦炭庫

焦炭庫接受并堆存由火車受卸設(shè)施受卸的焦炭，并統(tǒng)一組織向高爐進(jìn)行供料作業(yè)。焦炭系統(tǒng)由焦炭庫、重型電動(dòng)拋料車等組成。焦炭庫根據(jù)實(shí)際焦炭種類分倉(cāng)，總幾何容積約177000m3。倉(cāng)上采用重型電動(dòng)拋料車卸料，倉(cāng)下采用電機(jī)振動(dòng)給料機(jī)給料。焦炭庫長(zhǎng)×寬=293×60m，貯量～8×104t，貯存天數(shù)～25天。

2.3 裝備水平

(1)采用原、燃料集中受卸、貯存和運(yùn)輸。(2)原料場(chǎng)設(shè)置電氣集中控制室，對(duì)全體在線設(shè)備進(jìn)行設(shè)備級(jí)和過程級(jí)兩級(jí)控制。各運(yùn)輸系統(tǒng)在電氣集中控制室集中控制和操作，有關(guān)設(shè)備實(shí)行電氣聯(lián)鎖，采用PLC 控制，LCD 顯示各工藝系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行情況。(3)采用自動(dòng)取樣裝置，提高試樣的代表性和正確率。(4)各工藝設(shè)施均設(shè)調(diào)度電話，料場(chǎng)區(qū)設(shè)置生產(chǎn)廣播系統(tǒng)，具有較完善的通訊設(shè)施。(5)為保證帶式輸送機(jī)正常運(yùn)行，機(jī)上設(shè)各種安全檢測(cè)裝置。(6)完善的計(jì)量設(shè)施。在帶式輸送機(jī)輸送系統(tǒng)進(jìn)料場(chǎng)及各車間之間設(shè)置電子皮帶秤。(7)完善的環(huán)保措施。原、燃料在轉(zhuǎn)運(yùn)中揚(yáng)塵點(diǎn)采用密閉抽風(fēng)除塵；帶式輸送機(jī)轉(zhuǎn)運(yùn)站和通廊采用噴灑水清掃地坪；貯料場(chǎng)等處采用噴灑水抑塵；地下設(shè)施設(shè)機(jī)械通風(fēng)裝置。所有污水集中處理后達(dá)標(biāo)排放。

3 綜合料場(chǎng)作業(yè)管理方法

3.1 來料堆積場(chǎng)地分配計(jì)劃

來料堆積場(chǎng)地分配計(jì)劃就是對(duì)于進(jìn)入受料系統(tǒng)的若干批來料，采取一定的堆積方式，按照一定的堆積規(guī)則，將一定量的來料堆積于合適的位置。當(dāng)來料及可用堆位數(shù)超過一定值時(shí)，調(diào)度人員無法有效地完成堆積分配任務(wù)，或者其分配結(jié)果無法最大限度地滿足各種堆積規(guī)則，因此需要研究解決來料堆位分配問題，開發(fā)基于優(yōu)化模型的軟件系統(tǒng)來輔助調(diào)度人員對(duì)來料堆位分配作出合理的決策，在提高決策效率的同時(shí)使堆積的結(jié)果最大限度地滿足各種堆積規(guī)則。

3.2 來料堆積作業(yè)調(diào)度

在原料場(chǎng)中將物料從不同起始地點(diǎn)輸送到不同目的地使用的皮帶機(jī)與堆取料機(jī)等設(shè)備組成不同的輸送流程，不同的流程之間可能存在相同的設(shè)備，堆積作業(yè)由流程來完成，相同的作業(yè)任務(wù)可能存在多條流程可以完成。

在堆積作業(yè)過程中，一條流程在同一時(shí)間只能處理一批來料，當(dāng)多批來料的堆積作業(yè)流程都需要用到同一條流程時(shí)，為避免沖突，或者選擇某批原料優(yōu)先作業(yè)，其他排隊(duì)等待;或者為了減少原料滯留成本，重新分配場(chǎng)地。

3.3 供料作業(yè)計(jì)劃

生成原料場(chǎng)所儲(chǔ)存的礦石、煤炭、副原料等主要供應(yīng)混勻料場(chǎng)、球團(tuán)車間、焦化車間、噴吹煤車間、高爐等多個(gè)用戶。原料場(chǎng)與各用戶的接口通常為儲(chǔ)料倉(cāng)，由于料倉(cāng)容量有限，緩沖時(shí)間短，所以供料作業(yè)首先要根據(jù)物料的使用速度和倉(cāng)位檢測(cè)，自動(dòng)生成各用戶料倉(cāng)的供料需求計(jì)劃，內(nèi)容包括物料種類、需求量、料倉(cāng)編號(hào)、最早供料時(shí)間、最晚供料時(shí)間等。

3.4 供料料堆選擇及取料作業(yè)調(diào)度

根據(jù)各用戶所需原料的品種及批量，需要在原料場(chǎng)中儲(chǔ)存相應(yīng)品種原料的多個(gè)可選料堆中選擇一個(gè)或若干個(gè)，作為供料料堆。供料料堆也需要按照一定的規(guī)則合理選擇，并確定取料位置及取料量，如盡量先取小堆原料等，以便為來料的堆積騰出空間，同時(shí)也要考慮如何降低某一品種原料的庫存量及堆存期。

保證用戶正常生產(chǎn)這個(gè)前提決定了供料作業(yè)的優(yōu)先級(jí)較高，取料時(shí)要與來料堆積計(jì)劃進(jìn)行協(xié)調(diào)，合理安排供料，制定優(yōu)化的供料作業(yè)計(jì)劃，同時(shí)在實(shí)際生產(chǎn)時(shí)能根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況適時(shí)調(diào)整供料作業(yè)進(jìn)度，縮短對(duì)各用戶用料請(qǐng)求響應(yīng)時(shí)間，優(yōu)先保證對(duì)高爐的供料。

4 系統(tǒng)優(yōu)化后的實(shí)施步驟

改造后，煤的堆存和取用要采用推進(jìn)式的方法，即堆存和取用要朝著煤堆長(zhǎng)度的同一方向推進(jìn)，其作業(yè)順序?yàn)槿?堆-取-堆 。在煤堆的每一個(gè)分段上煤堆存的時(shí)間基本一致，可以杜絕煤堆存的死角，杜絕由于堆存死角造成煤長(zhǎng)期積壓進(jìn)而變質(zhì)、自燃等現(xiàn)象發(fā)生。

進(jìn)煤車輛將物料卸至料場(chǎng)前端，斗輪取料機(jī)開始工作。將前端物料取走落入地面皮帶機(jī)，皮帶機(jī)通過來料車將物料傳遞給回轉(zhuǎn)式堆料機(jī)，堆料機(jī)可將物料堆至料場(chǎng)中部和尾部的軌道兩側(cè)。如果上煤系統(tǒng)需要物料時(shí)，堆料機(jī)下俯臂架、啟動(dòng)伸縮溜筒調(diào)節(jié)落料高度，直接將物料卸至地面受煤坑處，卸料過程開啟干霧除塵系統(tǒng)，防止煤塵飛揚(yáng)造成對(duì)周圍環(huán)境的污染。整個(gè)過程設(shè)有自控、程控、集控方式。料場(chǎng)堆取工藝見圖 1。

圖 1 料場(chǎng)堆取工藝圖

總之，原料場(chǎng)的發(fā)展最終實(shí)現(xiàn)管理集中化、原料穩(wěn)定化、設(shè)備連續(xù)化、智能化、環(huán)境少污染，同時(shí)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，成為鋼鐵產(chǎn)業(yè)支柱的重要組成環(huán)節(jié)。

[1]中國(guó)冶金建設(shè)協(xié)會(huì).鋼鐵企業(yè)原料準(zhǔn)備設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1997.

[2]陳宏勛.管道物料輸送與工程應(yīng)用[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003.