劉彩虹，湯中明，李琳琳

（1.湖北科技職業(yè)學(xué)院，湖北 武漢 430074；2.湖北第二師范學(xué)院，湖北 武漢 430225）

在全球氣候變暖的背景下，以低能耗、低污染為基礎(chǔ)的“低碳經(jīng)濟(jì)”已成為全球熱點(diǎn)。物流工程在促進(jìn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式和增強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力等方面發(fā)揮作用。物流工程案例——北方某新型全封閉式環(huán)保節(jié)能原料場(chǎng)各設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)遵從低碳環(huán)保設(shè)計(jì)理念，成為有代表性的物流工程設(shè)計(jì)案例。

1 新型全封閉式環(huán)保節(jié)能原料場(chǎng)工藝簡(jiǎn)介

新型全封閉式環(huán)保節(jié)能原料場(chǎng)主要負(fù)責(zé)分品種堆存從卸車(chē)系統(tǒng)運(yùn)來(lái)的各種原燃料，并按照燒結(jié)車(chē)間、高爐車(chē)間的生產(chǎn)要求供應(yīng)相應(yīng)的原燃料。原理場(chǎng)主要由進(jìn)料設(shè)施、儲(chǔ)料單元及供料設(shè)施組成。全封閉式新型全封閉式環(huán)保節(jié)能原料場(chǎng)主要儲(chǔ)存物料為燒結(jié)粉礦、高爐返礦、燒結(jié)熔劑、球團(tuán)、塊雜礦、焦炭及高爐噴吹煤等，新型全封閉式環(huán)保節(jié)能原料場(chǎng)兩側(cè)共設(shè)有30個(gè)料格，總儲(chǔ)量約為54萬(wàn)噸，為燒結(jié)車(chē)間及高爐車(chē)間7～10天的生產(chǎn)用量。

2 設(shè)計(jì)過(guò)程與思路總結(jié)

2.1 全封閉環(huán)保節(jié)能，降低能耗

原料場(chǎng)主要用于儲(chǔ)存鋼鐵廠各用戶車(chē)間所需的原燃料，傳統(tǒng)的露天料場(chǎng)因大風(fēng)揚(yáng)塵、暴雨塌堆等天氣因素沖走部分物料，不但嚴(yán)重污染環(huán)境，而且造成物料損失，增加生產(chǎn)成本。隨著環(huán)保要求增高、業(yè)主對(duì)物料堆存需求的改變，原料場(chǎng)的形式也發(fā)生了以下的改變：露天料場(chǎng)→防風(fēng)抑塵網(wǎng)+露天料場(chǎng)→全封閉式料場(chǎng)，不同型式料場(chǎng)優(yōu)缺點(diǎn)詳見(jiàn)表1。

在該工程的設(shè)計(jì)中，應(yīng)用了節(jié)能環(huán)保設(shè)計(jì)理念，定位為全封閉式。儲(chǔ)料單元由中間主擋墻將其分為左右兩個(gè)儲(chǔ)料庫(kù)，相鄰兩個(gè)料格之間設(shè)高擋墻，實(shí)現(xiàn)分品種堆料。儲(chǔ)料庫(kù)頂部設(shè)有全封閉尖頂大棚，可防止灰塵外溢，同時(shí)在卸料小車(chē)平臺(tái)卸料側(cè)設(shè)有自動(dòng)噴槍灑水系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)卸料實(shí)時(shí)噴灑水抑塵?？紤]到冬季低溫，在儲(chǔ)料庫(kù)設(shè)有蒸汽采暖設(shè)施，可有效防止物料結(jié)冰凍塊。

表1

2.2 轉(zhuǎn)運(yùn)點(diǎn)余料全回收，降低原料損失

帶式輸送機(jī)頭部余料量約為1%～3‰，年余量約為854～2562噸。很多工程由于投資、工藝布置、在設(shè)計(jì)中考慮對(duì)物料充分利用，將部余料收集，在頭部漏斗增設(shè)了堵料檢測(cè)裝置，漏斗下增加了儲(chǔ)料溜管將物料轉(zhuǎn)出轉(zhuǎn)運(yùn)站，溜槽出口設(shè)電液動(dòng)扇形閘門(mén)，通過(guò)頭部漏斗堵料檢測(cè)裝置發(fā)出的信號(hào)來(lái)實(shí)時(shí)清理溜管內(nèi)的余料，余料可由汽車(chē)運(yùn)至燒結(jié)車(chē)間回收利用。

2.3 堆料設(shè)施互為備用，減少設(shè)備臺(tái)套數(shù)

新型全封閉式環(huán)保節(jié)能原料場(chǎng)東西兩側(cè)、南北方向上各設(shè)2臺(tái)半門(mén)架式刮板取料機(jī)及2條高低軌道。為降低一次投資，減少設(shè)備臺(tái)套數(shù)及設(shè)備維護(hù)工作量，在設(shè)計(jì)時(shí)考慮將同側(cè)半門(mén)架式刮板取料機(jī)互為備用。靠北方2臺(tái)取料機(jī)主要負(fù)責(zé)供應(yīng)燒結(jié)車(chē)間所需粉礦，靠南方2臺(tái)取料機(jī)主要負(fù)責(zé)供應(yīng)高爐車(chē)間所需焦炭、球團(tuán)塊雜礦及噴吹煤，在滿足工藝生產(chǎn)需求的情況下，減少了4臺(tái)取料設(shè)備。同時(shí)，為保證生產(chǎn)的可靠性、靈活性，設(shè)計(jì)東西同側(cè)的2臺(tái)半門(mén)架式刮板取料機(jī)共用2條高低軌道，并將2條取料輸送機(jī)尾架高度降低，保證1臺(tái)半門(mén)架式刮板取料機(jī)在檢修狀態(tài)時(shí)，同側(cè)另外1臺(tái)取料機(jī)可行駛至相應(yīng)儲(chǔ)料區(qū)域取料，提高生產(chǎn)可靠性。

2.4 卸料行走精準(zhǔn)定位創(chuàng)新設(shè)計(jì)

尖頂儲(chǔ)料庫(kù)采用卸料小車(chē)進(jìn)行卸料，可將卸料小車(chē)運(yùn)行至相應(yīng)堆料區(qū)域完成作業(yè)。要滿足儲(chǔ)料要求，必須盡量提高料格的利用率，要求卸料小車(chē)能智能判斷卸料點(diǎn)，并使相鄰兩個(gè)卸料點(diǎn)距離盡量靠近，保證卸料時(shí)料堆頂端連續(xù)性。若采用傳統(tǒng)定點(diǎn)卸料方式，接近開(kāi)關(guān)數(shù)量多，電纜長(zhǎng)，安裝及維護(hù)工程量龐大，無(wú)法滿足工藝要求。在設(shè)計(jì)中摒棄了傳統(tǒng)的定位方式，在卸料小車(chē)行走機(jī)構(gòu)上設(shè)置編碼定位設(shè)施和料位設(shè)施，該設(shè)施可實(shí)時(shí)記錄卸料小車(chē)的卸料點(diǎn)和卸料高度，同時(shí)在料格長(zhǎng)度方向設(shè)置復(fù)位開(kāi)關(guān)，將卸料小車(chē)行走過(guò)程中產(chǎn)生的累積誤差消除，保證卸料小車(chē)定點(diǎn)卸料，通過(guò)編碼定位設(shè)施、料位設(shè)施、復(fù)位開(kāi)關(guān)這三套裝置，完成了卸料小車(chē)的精準(zhǔn)定位和卸料。

2.5 進(jìn)料輸送線優(yōu)化設(shè)計(jì)

為減少原料落地量及二次倒運(yùn)，降低料場(chǎng)設(shè)備作業(yè)率及能源消耗，在尖頂儲(chǔ)料庫(kù)進(jìn)料輸送線中設(shè)計(jì)直供料線，既可將原燃料運(yùn)至尖頂儲(chǔ)料庫(kù)進(jìn)料輸送線，也可將原燃料運(yùn)至高爐車(chē)間或燒結(jié)車(chē)間進(jìn)料線，使生產(chǎn)和管理更靈活。同時(shí)，在集中轉(zhuǎn)運(yùn)站設(shè)置有可逆配倉(cāng)帶式輸送機(jī)，可實(shí)現(xiàn)料線一對(duì)多轉(zhuǎn)換。當(dāng)燒結(jié)車(chē)間或高爐車(chē)間求料，同時(shí)卸料設(shè)施正在翻卸原燃料時(shí)，可將可逆配倉(cāng)帶式輸送機(jī)行走至直供料工位，原燃料可不進(jìn)尖頂儲(chǔ)料庫(kù)儲(chǔ)存，直接供至高爐車(chē)間或燒結(jié)車(chē)間。該設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了原料場(chǎng)對(duì)高爐車(chē)間、燒結(jié)車(chē)間等各用戶供料的集中管理和監(jiān)控，降低了原料場(chǎng)的運(yùn)行成本。

2.6 原料場(chǎng)無(wú)人化

原料場(chǎng)中堆取料設(shè)備主要負(fù)責(zé)原料的堆取，是整個(gè)原料場(chǎng)中非常重要的生產(chǎn)環(huán)節(jié)，其堆取料作業(yè)通常依靠現(xiàn)場(chǎng)操作人員進(jìn)行，堆取料設(shè)備操作人員通常根據(jù)原料場(chǎng)中控室的指令，依據(jù)經(jīng)驗(yàn)將堆取料設(shè)備開(kāi)到指定的料堆位置，進(jìn)行堆取料作業(yè)控制。一方面受原料場(chǎng)現(xiàn)場(chǎng)條件的限制，在設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中可產(chǎn)生大量的可吸入性粉塵，嚴(yán)重影響到操作人員的健康；另一方面，由于人工操作，不利于料場(chǎng)物料的信息化管理，同時(shí)，料場(chǎng)料堆的分布、物料種類(lèi)、設(shè)備狀態(tài)等相關(guān)信息無(wú)法實(shí)時(shí)顯示。因此，如何有效地減少人為因素，改善勞動(dòng)環(huán)境，降低勞動(dòng)強(qiáng)度和成本，加強(qiáng)物料信息的管理以及實(shí)現(xiàn)料場(chǎng)可視化成了原料場(chǎng)面臨的共同問(wèn)題。本工程在設(shè)計(jì)中考慮工況為全自動(dòng)無(wú)人值守，堆取料設(shè)備上不再設(shè)操作人員，要求設(shè)備全自動(dòng)化、智能化，通過(guò)遠(yuǎn)程控制或程序自動(dòng)控制，自動(dòng)完成堆、取料作業(yè)，并具有一定的意外處理能力，真正做到全自動(dòng)堆、取料場(chǎng)無(wú)人值守，只需集中控制室的運(yùn)行人員簡(jiǎn)單操作，常規(guī)監(jiān)視即可。當(dāng)收到中控室作業(yè)指令后，根據(jù)物料種類(lèi)、作業(yè)噸位、堆取料設(shè)備編號(hào)、堆料位置、作業(yè)區(qū)域等信息生成堆取料設(shè)備作業(yè)計(jì)劃，堆取料設(shè)備進(jìn)行路徑規(guī)劃階段，在路徑規(guī)劃過(guò)程中結(jié)合堆取料工藝，計(jì)算作業(yè)路徑，生成相應(yīng)的指令發(fā)送給PLC，PLC在滿足安全的前提下，結(jié)合作業(yè)參數(shù)、路徑規(guī)劃數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)堆取料作業(yè)。

3 結(jié)語(yǔ)

從目前原料場(chǎng)的建設(shè)調(diào)查統(tǒng)計(jì)來(lái)看，新型全封閉式環(huán)保節(jié)能原料場(chǎng)已成為散狀料堆存發(fā)展的趨勢(shì)，其以低碳環(huán)保為設(shè)計(jì)理念，將節(jié)能高效始終貫穿于設(shè)計(jì)中。本文總結(jié)的新型全封閉式環(huán)保節(jié)能原料場(chǎng)以環(huán)境整潔，占地小，原燃料輸送、堆存、處理全部都在封閉型原料場(chǎng)為特點(diǎn)，加以一次料場(chǎng)、混勻料場(chǎng)生產(chǎn)無(wú)人值守，將“運(yùn)煤不見(jiàn)煤、運(yùn)礦不見(jiàn)礦”的高效環(huán)保節(jié)能原燃料儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)和智能化原料場(chǎng)生產(chǎn)技術(shù)落實(shí)到了實(shí)處。