劉 洋

(唐山鋼鐵國(guó)際工程技術(shù)股份有限公司)

0 前言

唐山鋼鐵公司隸屬于河北鋼鐵集團(tuán)，簡(jiǎn)稱(chēng)“河鋼唐鋼”。唐鋼下設(shè)南區(qū)、北區(qū)、中厚板、不銹鋼、唐銀五個(gè)大型生產(chǎn)子分公司。其中唐銀公司原料場(chǎng)在銀水集團(tuán)規(guī)劃內(nèi)改造完成。南區(qū)地處市區(qū)，已在2006年為3 200 m3高爐配套建設(shè)了一座集儲(chǔ)料和配料于一體的全封閉礦粉料庫(kù)。中厚板公司原料場(chǎng)較為分散，不易統(tǒng)一管理，且露天堆放已無(wú)法滿(mǎn)足環(huán)保要求，經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)改造，已對(duì)其進(jìn)行棚化處理。北區(qū)現(xiàn)有機(jī)械化料場(chǎng)，投產(chǎn)時(shí)是國(guó)內(nèi)最為先進(jìn)的機(jī)械化料場(chǎng)之一，通過(guò)對(duì)一次料場(chǎng)和混勻料場(chǎng)的棚化，現(xiàn)已建成全封閉的新型料場(chǎng)。不銹鋼公司原料場(chǎng)為露天堆放，且場(chǎng)地極為狹小，伴隨著燒結(jié)機(jī)的改擴(kuò)建和環(huán)保的要求，原料場(chǎng)的規(guī)模及儲(chǔ)存形式已不能滿(mǎn)足要求。筆者重點(diǎn)詳述了唐山不銹鋼公司原料場(chǎng)封閉改造的工藝設(shè)計(jì)特點(diǎn)。

1 唐山不銹鋼公司原料場(chǎng)現(xiàn)狀

唐山不銹鋼公司原料場(chǎng)用于儲(chǔ)存鐵礦粉、燃料、熔劑等多種原料，供2座450 m3高爐，2座550 m3高爐，1臺(tái)132 m2燒結(jié)機(jī)，1臺(tái)265 m2燒結(jié)機(jī)使用。然而場(chǎng)地有限，各種物料堆存混雜，工藝系統(tǒng)不順，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：(1)焦炭受料槽接卸能力有限，一部分火運(yùn)來(lái)的焦炭需用落地，然后用汽車(chē)倒運(yùn)至受料槽；(2)燒結(jié)物料及礦石全部露天堆放在廠區(qū)內(nèi)，揚(yáng)塵較大，且占用場(chǎng)地面積大；(3)干煤棚破舊，高爐噴吹煤全部用裝載機(jī)在干煤棚內(nèi)倒運(yùn)上料；(4)PLC控制不夠靈活，一些特殊設(shè)備不能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。為了改善勞動(dòng)環(huán)境，梳理工藝流程，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)生產(chǎn)，需要對(duì)上述工藝系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)改造。

2 原料場(chǎng)封閉改造工藝設(shè)計(jì)特點(diǎn)

2.1 受卸系統(tǒng)設(shè)計(jì)特點(diǎn)

2.1.1 新建礦石受料槽

改造前燒結(jié)用鐵礦粉、高爐用礦石均在露天場(chǎng)地內(nèi)堆存，采用裝載機(jī)通過(guò)地倉(cāng)給燒結(jié)、高爐供料?，F(xiàn)場(chǎng)污染嚴(yán)重，倒運(yùn)費(fèi)用高。

為改變這一現(xiàn)象，設(shè)計(jì)了一列礦石受料槽。受料槽為地下結(jié)構(gòu)，地上采用鋼結(jié)構(gòu)封閉。封閉廠房長(zhǎng)240.8 m，跨度為31.3 m(與煤受料槽共用一列廠房柱)。地下共28個(gè)槽，可接卸來(lái)自火車(chē)、汽車(chē)運(yùn)來(lái)的鐵礦粉和礦石等。每個(gè)倉(cāng)下設(shè)有1臺(tái)可逆帶式給料機(jī)，給到下游輸出皮帶上。礦石受料槽下共2條輸出皮帶，其中1條輸送鐵礦粉至C型料庫(kù)，皮帶輸送能力為1 000 t/h，另1條輸送落地?zé)Y(jié)礦、塊礦或球團(tuán)礦至E型料庫(kù)，皮帶輸送能力為1 000 t/h。受料槽卸料時(shí)采用頂吸罩和底吸罩同時(shí)工作的模式，大大減少了卸料揚(yáng)塵。

2.1.2 新建煤受料槽

改造前燒結(jié)用煤、高爐用噴吹煤都在露天堆放，生產(chǎn)需要時(shí)，汽車(chē)倒運(yùn)至干煤棚，通過(guò)裝載機(jī)上料?，F(xiàn)場(chǎng)污染嚴(yán)重，倒運(yùn)費(fèi)用高。

為優(yōu)化物流工藝，減少物料損失，設(shè)計(jì)了一列煤受料槽。受料槽為地下結(jié)構(gòu)，地上采用鋼結(jié)構(gòu)封閉。封閉廠房長(zhǎng)172.25 m，跨度為31.3 m(與礦石受料槽共用一列廠房柱)。地下共20個(gè)槽，可接卸來(lái)自火車(chē)、汽車(chē)運(yùn)來(lái)的煤。每個(gè)倉(cāng)下設(shè)有1臺(tái)帶式給料機(jī)，給到下游輸出皮帶上。煤受料槽下共1條輸出皮帶，輸送煤至干煤棚，皮帶輸送能力為600 t/h。受料槽卸料時(shí)采用頂吸罩和底吸罩同時(shí)工作的模式，大大減少了卸料揚(yáng)塵。

2.1.3 焦炭受料槽改造

原有16個(gè)焦炭受料槽，可接卸一部分火車(chē)的來(lái)料。仍有一部分焦炭需要落地儲(chǔ)存，再經(jīng)汽車(chē)倒運(yùn)至槽內(nèi)?，F(xiàn)在16個(gè)焦炭受料槽東側(cè)接出15個(gè)受料槽，另外拆除舊火車(chē)槽地上廠房，新建廠房覆蓋整個(gè)新、舊火車(chē)槽。廠房長(zhǎng)270 m，跨度為17.6 m。地下共31個(gè)槽，可接卸來(lái)自火車(chē)、汽車(chē)運(yùn)來(lái)的焦炭。每個(gè)倉(cāng)下設(shè)有1臺(tái)電振給料機(jī)，給到下游輸出皮帶上。焦炭受料槽下共1條輸出皮帶，輸送焦炭至E型料庫(kù)，皮帶輸送能力為300 t/h。受料槽卸料時(shí)采用頂吸罩和底吸罩同時(shí)工作的模式，大大減少了卸料揚(yáng)塵。

2.2 儲(chǔ)存系統(tǒng)設(shè)計(jì)特點(diǎn)

2.2.1 新建C型料庫(kù)

由礦石受料槽輸送來(lái)的鐵礦粉進(jìn)入C型料庫(kù)儲(chǔ)存。C型料庫(kù)也叫頂堆側(cè)取半門(mén)式取料機(jī)料庫(kù)，為中間帶隔墻的條形全封閉結(jié)構(gòu)，物料通過(guò)膠帶輸送機(jī)從頂部輸入，經(jīng)小型堆料設(shè)備進(jìn)行卸料和堆料作業(yè)，采用半門(mén)式刮板取料機(jī)進(jìn)行取料作業(yè)，根據(jù)物料品種和生產(chǎn)需要，可將料堆沿橫向和縱向進(jìn)行分格堆存，對(duì)物料進(jìn)行分類(lèi)堆存和管理，因物料分格形似字母“C”,我們稱(chēng)之為C型料庫(kù)如圖1所示。C型料庫(kù)多用于燒結(jié)鐵礦粉的儲(chǔ)存。

圖1 C型料庫(kù)

本次設(shè)計(jì)的C型料庫(kù)共2個(gè)料條，儲(chǔ)量11.3 萬(wàn)t。C型料庫(kù)廠房長(zhǎng)152 m，跨度為72 m，弧頂高32.8 m。輸入料庫(kù)2條皮帶機(jī)，帶移動(dòng)卸料車(chē)，分別向中心立柱兩側(cè)卸料，皮帶輸送能力為1 000 t/h。每個(gè)料條配置1臺(tái)刮板取料機(jī)，軌距為30.25 m，取料能力為1 000 t/h。取出的鐵礦粉經(jīng)皮帶機(jī)運(yùn)至燒結(jié)一次配料室。

2.2.2 新建污泥混合廠房

煉鋼用的轉(zhuǎn)爐污泥露天堆放，揚(yáng)塵大，且粒度小，水分大，不好處理。為此設(shè)計(jì)了一個(gè)污泥混合廠房。轉(zhuǎn)爐的污泥和一些雜料(主要成分是高爐返礦)經(jīng)汽車(chē)運(yùn)至廠房，通過(guò)挖掘機(jī)將其攪拌，混合后通過(guò)皮帶機(jī)運(yùn)至一次配料室，整個(gè)混拌間廠房封閉，且設(shè)有射霧器抑塵。這樣既解決了污染問(wèn)題，又可以作為燒結(jié)原料之一被消化。

2.2.3 新建一次配料室

因不銹鋼原料場(chǎng)場(chǎng)地狹小，無(wú)法建設(shè)混勻料場(chǎng)。為提高配料精度，提高燒結(jié)礦質(zhì)量，設(shè)計(jì)了一列一次配料室作為混勻料場(chǎng)的替代工藝。

一次配料室為半地下結(jié)構(gòu)，地下平臺(tái)-10.000 m標(biāo)高，地上最高的倉(cāng)頂平臺(tái)10.000 m標(biāo)高。一次配料室共設(shè)計(jì)了17個(gè)倉(cāng)。其中，精礦粉倉(cāng)8個(gè)，用來(lái)接受C型料庫(kù)輸出的鐵礦粉；1個(gè)鋼渣倉(cāng)；1個(gè)雜礦倉(cāng)；1個(gè)高爐返礦倉(cāng)；2個(gè)白云石倉(cāng)；2個(gè)石灰石倉(cāng)；2個(gè)除塵灰倉(cāng)。鋼渣倉(cāng)采用汽車(chē)卸料，倉(cāng)上口設(shè)有頂吸罩。精礦粉倉(cāng)、雜礦倉(cāng)、高爐返礦倉(cāng)均采用皮帶機(jī)運(yùn)輸。白云石倉(cāng)、石灰石倉(cāng)、除塵灰倉(cāng)采用罐車(chē)運(yùn)輸，氣力輸送至倉(cāng)內(nèi)。實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，因白云石、石灰石粒度硬，比重大，氣力輸送時(shí)間長(zhǎng)，管道容易磨漏，需要長(zhǎng)時(shí)間清料，影響生產(chǎn)。在設(shè)計(jì)后期增加了備用輸送管路，并更換了高強(qiáng)陶瓷耐磨管道，在彎頭處和進(jìn)倉(cāng)處增加了耐磨“背包”，保證了供料穩(wěn)定。

2.2.4 新建E型料庫(kù)

由礦石受料槽輸送來(lái)的塊礦、球團(tuán)礦，以及燒結(jié)成品倉(cāng)輸出的燒結(jié)礦，另外還有焦炭受料槽輸送來(lái)的焦炭，均可進(jìn)入E型料庫(kù)儲(chǔ)存。

E型料庫(kù)即筒倉(cāng)，當(dāng)把成群出現(xiàn)的筒倉(cāng)簡(jiǎn)化為一條分支線(xiàn)后形似字母“E”,我們稱(chēng)之為E型料庫(kù)如圖2所示。因落差較大，E型料庫(kù)多用于儲(chǔ)存高爐用礦石、焦炭等原燃料。

本次設(shè)計(jì)的E型料庫(kù)共36個(gè)筒倉(cāng)，呈兩列布置。其中一列18個(gè)焦炭貯倉(cāng)，每個(gè)倉(cāng)直徑為15 m，單倉(cāng)儲(chǔ)量為1 600 t；另一列20個(gè)礦石貯倉(cāng)，每個(gè)倉(cāng)直徑為12 m，其中6個(gè)塊礦倉(cāng)，單倉(cāng)儲(chǔ)量為2 400 t，4個(gè)球團(tuán)倉(cāng)，單倉(cāng)儲(chǔ)量為2 100 t，10個(gè)落地?zé)Y(jié)礦倉(cāng)，單倉(cāng)儲(chǔ)量為1 600 t。筒倉(cāng)共呈4列布置，每列倉(cāng)頂有2條皮帶機(jī)，帶移動(dòng)卸料車(chē)，雙側(cè)卸料。焦炭輸入皮帶能力為300 t/h，輸出皮帶能力為350 t/h。礦石輸入皮帶能力為1 000 t/h，輸出皮帶能力為1 000 t/h。

圖2 E型料庫(kù)

2.2.5 新建干煤棚

由煤受料槽輸送來(lái)的燒結(jié)煤、高爐噴吹煤在干煤棚儲(chǔ)存。干煤棚輸入皮帶能力為600 t/h。輸入皮帶上有移動(dòng)可逆皮帶機(jī)，可分別向隔墻內(nèi)和料倉(cāng)內(nèi)卸料。共5個(gè)料倉(cāng)，其中4個(gè)噴吹煤倉(cāng)，1個(gè)燒結(jié)煤倉(cāng)。輸出皮帶能力為500 t/h。

干煤棚具有配煤功能，燒結(jié)用煤可經(jīng)皮帶機(jī)定量送至燒結(jié)燃料破碎室，高爐噴吹煤先通過(guò)配料秤按一定比例配好后，輸出送至噴煤車(chē)間。大大改善了勞動(dòng)環(huán)境，工藝路線(xiàn)更合理。

2.3 供料系統(tǒng)設(shè)計(jì)特點(diǎn)

2.3.1 給燒結(jié)供含鐵料

C型料庫(kù)的鐵礦粉經(jīng)刮板機(jī)取出，送至燒結(jié)一次配料室，系統(tǒng)能力為1 000 t/h。

礦石由E型料庫(kù)輸出至篩分室，篩下的返礦進(jìn)入粉料倉(cāng)儲(chǔ)存，經(jīng)倉(cāng)下電振給料機(jī)輸出，送至燃料破碎室，系統(tǒng)能力為500 t/h。

2.3.2 給燒結(jié)供燃料

無(wú)煙煤由干煤棚輸出，送至燃料破碎室，系統(tǒng)能力為500 t/h。

焦炭由E型料庫(kù)輸出至篩分室，篩下的返焦進(jìn)入粉料倉(cāng)儲(chǔ)存，經(jīng)倉(cāng)下電振給料機(jī)輸出，送至燃料破碎室，系統(tǒng)能力為400 t/h。

2.3.3 給高爐供礦石

高爐用球團(tuán)、塊礦及落地?zé)Y(jié)礦由E型料庫(kù)輸出至篩分室，篩上的成品礦送至高爐礦槽。

2.3.4 給高爐供焦炭

高爐用焦炭由E型料庫(kù)輸出至篩分室，篩上的成品焦送至高爐礦槽。

不銹鋼料場(chǎng)受卸、儲(chǔ)存、供料三大系統(tǒng)利用現(xiàn)有場(chǎng)地改造，布置緊密，物流順暢，是國(guó)內(nèi)新型綜合料場(chǎng)改造的典型案例，工藝布置如圖3所示。

圖3不銹鋼原料場(chǎng)工藝布置

2.4 PLC控制功能

原料場(chǎng)PLC控制功能的設(shè)計(jì)基本上滿(mǎn)足了物料輸送的要求，但也存在一些缺點(diǎn)：(1)流程設(shè)置比較呆板，不夠靈活；(2)對(duì)一些有特別要求的設(shè)備缺乏一些必要的控制手段，比如給料機(jī)、料場(chǎng)地面皮帶機(jī)等；(3)當(dāng)流程中的某一皮帶機(jī)出現(xiàn)故障(主要指附屬裝置如跑偏檢測(cè)器、低速檢測(cè)器、縱向撕裂檢測(cè)器等)后流程就無(wú)法啟動(dòng)；(4)沒(méi)有自動(dòng)切換及系統(tǒng)疊加功能等。根據(jù)自動(dòng)控制方面存在的問(wèn)題，并結(jié)合幾年來(lái)的生產(chǎn)實(shí)踐，在PLC控制功能上主要增加了以下功能。

2.4.1 系統(tǒng)的自動(dòng)切換功能

為減輕中控操作工的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高焦炭系統(tǒng)的輸送能力及自動(dòng)控制水平，增加了焦炭系統(tǒng)的自動(dòng)切換功能。切換功能的實(shí)現(xiàn)是依靠系統(tǒng)中的C105R皮帶機(jī)的可逆運(yùn)轉(zhuǎn)，通過(guò)控制槽下給料機(jī)的給料時(shí)間，當(dāng)C105R進(jìn)行反向運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，控制皮帶機(jī)上沒(méi)有料，來(lái)保證切換功能的實(shí)現(xiàn)。本次設(shè)計(jì)共有12個(gè)流程可進(jìn)行自動(dòng)切換。

2.4.2 系統(tǒng)疊加功能

系統(tǒng)疊加功能是指運(yùn)送相同物料的兩個(gè)或兩個(gè)以上流程(其中一條流程有兩個(gè)終點(diǎn))，因有一相同的終點(diǎn)且有共用設(shè)備，這樣的流程可以同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)。系統(tǒng)疊加功能的實(shí)現(xiàn)，不僅增加了中控操作的靈活性和主動(dòng)性，而且在輸送相同數(shù)量的物料時(shí)，降低了系統(tǒng)作業(yè)時(shí)間，可提高系統(tǒng)使用率。

2.4.3 設(shè)備強(qiáng)制功能

為提高設(shè)備運(yùn)行的靈活性，增加所有受控設(shè)備的一、二級(jí)強(qiáng)制功能。

(1)一級(jí)強(qiáng)制是指：所有流程中的設(shè)備出現(xiàn)電氣故障時(shí)，若其運(yùn)行信號(hào)能夠進(jìn)入系統(tǒng)，則可采用一級(jí)強(qiáng)制。此時(shí)，該設(shè)備與上下游設(shè)備均有連鎖。

(2)二級(jí)強(qiáng)制是指：所選流程中的設(shè)備出現(xiàn)電氣故障時(shí)，若其運(yùn)行信號(hào)不能夠進(jìn)入系統(tǒng)，則可采用二級(jí)強(qiáng)制。此時(shí)，該設(shè)備與上下游均無(wú)連鎖。任一設(shè)備同一時(shí)間只能采用兩級(jí)強(qiáng)制功能的一種。

2.4.4 給料機(jī)的遠(yuǎn)程手動(dòng)給料功能

原料場(chǎng)有81臺(tái)給料機(jī)。當(dāng)給料機(jī)的給料量達(dá)不到系統(tǒng)的運(yùn)輸能力時(shí)，中控操作工可遠(yuǎn)程手動(dòng)增加給料機(jī)給料的臺(tái)數(shù)。本次設(shè)計(jì)共有50臺(tái)給料機(jī)實(shí)現(xiàn)了這一功能。

2.4.5 取料機(jī)地面皮帶機(jī)急停功能

取料機(jī)在取料時(shí)會(huì)取到大塊或異物，造成下游堵槽或下游皮帶撕裂。這就需要急停整個(gè)系統(tǒng)來(lái)取出大塊或異物，造成系統(tǒng)壓料或倒料。增加取料機(jī)地面皮帶機(jī)急停功能后出現(xiàn)上述情況只需急停地面皮帶，下游皮帶正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)唐山不銹鋼公司原料場(chǎng)的封閉改造，擴(kuò)大各種物料的接卸能力，讓各種物料入棚或入倉(cāng)，優(yōu)化了供料系統(tǒng)的工藝流程，大大改善了原料場(chǎng)的生產(chǎn)環(huán)境及工作效率，另外還需要在精益化管理的道路上逐步推進(jìn)，逐步完善，在生產(chǎn)環(huán)節(jié)和設(shè)備管理等方面持續(xù)做工作，最終做到低消耗、高產(chǎn)出，產(chǎn)能的不斷提升。

[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，1997：79-85.

[2] 中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部，中華人民共和國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局. 鋼鐵企業(yè)原料場(chǎng)工藝設(shè)計(jì)規(guī)范[M]. 北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2010： 13-15.

[3] 曾高強(qiáng). 原料環(huán)保儲(chǔ)存技術(shù)在鋼鐵行業(yè)的應(yīng)用[J]. 物料儲(chǔ)運(yùn)，2013，11(2)：1-6.