唐山不銹鋼公司原料場封閉改造的工藝設計特點

劉 洋

(唐山鋼鐵國際工程技術股份有限公司)

0 前言

唐山鋼鐵公司隸屬于河北鋼鐵集團，簡稱“河鋼唐鋼”。唐鋼下設南區、北區、中厚板、不銹鋼、唐銀五個大型生產子分公司。其中唐銀公司原料場在銀水集團規劃內改造完成。南區地處市區，已在2006年為3 200 m3高爐配套建設了一座集儲料和配料于一體的全封閉礦粉料庫。中厚板公司原料場較為分散，不易統一管理，且露天堆放已無法滿足環保要求，經過設計改造，已對其進行棚化處理。北區現有機械化料場，投產時是國內最為先進的機械化料場之一，通過對一次料場和混勻料場的棚化，現已建成全封閉的新型料場。不銹鋼公司原料場為露天堆放，且場地極為狹小，伴隨著燒結機的改擴建和環保的要求，原料場的規模及儲存形式已不能滿足要求。筆者重點詳述了唐山不銹鋼公司原料場封閉改造的工藝設計特點。

1 唐山不銹鋼公司原料場現狀

唐山不銹鋼公司原料場用于儲存鐵礦粉、燃料、熔劑等多種原料，供2座450 m3高爐，2座550 m3高爐，1臺132 m2燒結機，1臺265 m2燒結機使用。然而場地有限，各種物料堆存混雜，工藝系統不順，主要體現在以下幾個方面：(1)焦炭受料槽接卸能力有限，一部分火運來的焦炭需用落地，然后用汽車倒運至受料槽；(2)燒結物料及礦石全部露天堆放在廠區內，揚塵較大，且占用場地面積大；(3)干煤棚破舊，高爐噴吹煤全部用裝載機在干煤棚內倒運上料；(4)PLC控制不夠靈活，一些特殊設備不能實現自動控制。為了改善勞動環境，梳理工藝流程，實現自動生產，需要對上述工藝系統進行優化設計改造。

2 原料場封閉改造工藝設計特點

2.1 受卸系統設計特點

2.1.1 新建礦石受料槽

改造前燒結用鐵礦粉、高爐用礦石均在露天場地內堆存，采用裝載機通過地倉給燒結、高爐供料。現場污染嚴重，倒運費用高。

為改變這一現象，設計了一列礦石受料槽。受料槽為地下結構，地上采用鋼結構封閉。封閉廠房長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個槽，可接卸來自火車、汽車運來的鐵礦粉和礦石等。每個倉下設有1臺可逆帶式給料機，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，皮帶輸送能力為1 000 t/h，另1條輸送落地燒結礦、塊礦或球團礦至E型料庫，皮帶輸送能力為1 000 t/h。受料槽卸料時采用頂吸罩和底吸罩同時工作的模式，大大減少了卸料揚塵。

2.1.2 新建煤受料槽

改造前燒結用煤、高爐用噴吹煤都在露天堆放，生產需要時，汽車倒運至干煤棚，通過裝載機上料。現場污染嚴重，倒運費用高。

為優化物流工藝，減少物料損失，設計了一列煤受料槽。受料槽為地下結構，地上采用鋼結構封閉。封閉廠房長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個槽，可接卸來自火車、汽車運來的煤。每個倉下設有1臺帶式給料機，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。受料槽卸料時采用頂吸罩和底吸罩同時工作的模式，大大減少了卸料揚塵。

2.1.3 焦炭受料槽改造

原有16個焦炭受料槽，可接卸一部分火車的來料。仍有一部分焦炭需要落地儲存，再經汽車倒運至槽內。現在16個焦炭受料槽東側接出15個受料槽，另外拆除舊火車槽地上廠房，新建廠房覆蓋整個新、舊火車槽。廠房長270 m，跨度為17.6 m。地下共31個槽，可接卸來自火車、汽車運來的焦炭。每個倉下設有1臺電振給料機，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，皮帶輸送能力為300 t/h。受料槽卸料時采用頂吸罩和底吸罩同時工作的模式，大大減少了卸料揚塵。

2.2 儲存系統設計特點

2.2.1 新建C型料庫

由礦石受料槽輸送來的鐵礦粉進入C型料庫儲存。C型料庫也叫頂堆側取半門式取料機料庫，為中間帶隔墻的條形全封閉結構，物料通過膠帶輸送機從頂部輸入，經小型堆料設備進行卸料和堆料作業，采用半門式刮板取料機進行取料作業，根據物料品種和生產需要，可將料堆沿橫向和縱向進行分格堆存，對物料進行分類堆存和管理，因物料分格形似字母“C”,我們稱之為C型料庫如圖1所示。C型料庫多用于燒結鐵礦粉的儲存。

圖1 C型料庫

本次設計的C型料庫共2個料條，儲量11.3 萬t。C型料庫廠房長152 m，跨度為72 m，弧頂高32.8 m。輸入料庫2條皮帶機，帶移動卸料車，分別向中心立柱兩側卸料，皮帶輸送能力為1 000 t/h。每個料條配置1臺刮板取料機，軌距為30.25 m，取料能力為1 000 t/h。取出的鐵礦粉經皮帶機運至燒結一次配料室。

2.2.2 新建污泥混合廠房

煉鋼用的轉爐污泥露天堆放，揚塵大，且粒度小，水分大，不好處理。為此設計了一個污泥混合廠房。轉爐的污泥和一些雜料(主要成分是高爐返礦)經汽車運至廠房，通過挖掘機將其攪拌，混合后通過皮帶機運至一次配料室，整個混拌間廠房封閉，且設有射霧器抑塵。這樣既解決了污染問題，又可以作為燒結原料之一被消化。

2.2.3 新建一次配料室

因不銹鋼原料場場地狹小，無法建設混勻料場。為提高配料精度，提高燒結礦質量，設計了一列一次配料室作為混勻料場的替代工藝。

一次配料室為半地下結構，地下平臺-10.000 m標高，地上最高的倉頂平臺10.000 m標高。一次配料室共設計了17個倉。其中，精礦粉倉8個，用來接受C型料庫輸出的鐵礦粉；1個鋼渣倉；1個雜礦倉；1個高爐返礦倉；2個白云石倉；2個石灰石倉；2個除塵灰倉。鋼渣倉采用汽車卸料，倉上口設有頂吸罩。精礦粉倉、雜礦倉、高爐返礦倉均采用皮帶機運輸。白云石倉、石灰石倉、除塵灰倉采用罐車運輸，氣力輸送至倉內。實際生產過程中，因白云石、石灰石粒度硬，比重大，氣力輸送時間長，管道容易磨漏，需要長時間清料，影響生產。在設計后期增加了備用輸送管路，并更換了高強陶瓷耐磨管道，在彎頭處和進倉處增加了耐磨“背包”，保證了供料穩定。

2.2.4 新建E型料庫

由礦石受料槽輸送來的塊礦、球團礦，以及燒結成品倉輸出的燒結礦，另外還有焦炭受料槽輸送來的焦炭，均可進入E型料庫儲存。

E型料庫即筒倉，當把成群出現的筒倉簡化為一條分支線后形似字母“E”,我們稱之為E型料庫如圖2所示。因落差較大，E型料庫多用于儲存高爐用礦石、焦炭等原燃料。

本次設計的E型料庫共36個筒倉，呈兩列布置。其中一列18個焦炭貯倉，每個倉直徑為15 m，單倉儲量為1 600 t；另一列20個礦石貯倉，每個倉直徑為12 m，其中6個塊礦倉，單倉儲量為2 400 t，4個球團倉，單倉儲量為2 100 t，10個落地燒結礦倉，單倉儲量為1 600 t。筒倉共呈4列布置，每列倉頂有2條皮帶機，帶移動卸料車，雙側卸料。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

2.2.5 新建干煤棚

由煤受料槽輸送來的燒結煤、高爐噴吹煤在干煤棚儲存。干煤棚輸入皮帶能力為600 t/h。輸入皮帶上有移動可逆皮帶機，可分別向隔墻內和料倉內卸料。共5個料倉，其中4個噴吹煤倉，1個燒結煤倉。輸出皮帶能力為500 t/h。

干煤棚具有配煤功能，燒結用煤可經皮帶機定量送至燒結燃料破碎室，高爐噴吹煤先通過配料秤按一定比例配好后，輸出送至噴煤車間。大大改善了勞動環境，工藝路線更合理。

2.3 供料系統設計特點

2.3.1 給燒結供含鐵料

C型料庫的鐵礦粉經刮板機取出，送至燒結一次配料室，系統能力為1 000 t/h。

礦石由E型料庫輸出至篩分室，篩下的返礦進入粉料倉儲存，經倉下電振給料機輸出，送至燃料破碎室，系統能力為500 t/h。

2.3.2 給燒結供燃料

無煙煤由干煤棚輸出，送至燃料破碎室，系統能力為500 t/h。

焦炭由E型料庫輸出至篩分室，篩下的返焦進入粉料倉儲存，經倉下電振給料機輸出，送至燃料破碎室，系統能力為400 t/h。

2.3.3 給高爐供礦石

高爐用球團、塊礦及落地燒結礦由E型料庫輸出至篩分室，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型料庫輸出至篩分室，篩上的成品焦送至高爐礦槽。

不銹鋼料場受卸、儲存、供料三大系統利用現有場地改造，布置緊密，物流順暢，是國內新型綜合料場改造的典型案例，工藝布置如圖3所示。

圖3不銹鋼原料場工藝布置

2.4 PLC控制功能

原料場PLC控制功能的設計基本上滿足了物料輸送的要求，但也存在一些缺點：(1)流程設置比較呆板，不夠靈活；(2)對一些有特別要求的設備缺乏一些必要的控制手段，比如給料機、料場地面皮帶機等；(3)當流程中的某一皮帶機出現故障(主要指附屬裝置如跑偏檢測器、低速檢測器、縱向撕裂檢測器等)后流程就無法啟動；(4)沒有自動切換及系統疊加功能等。根據自動控制方面存在的問題，并結合幾年來的生產實踐，在PLC控制功能上主要增加了以下功能。

2.4.1 系統的自動切換功能

為減輕中控操作工的勞動強度，提高焦炭系統的輸送能力及自動控制水平，增加了焦炭系統的自動切換功能。切換功能的實現是依靠系統中的C105R皮帶機的可逆運轉，通過控制槽下給料機的給料時間，當C105R進行反向運轉時，控制皮帶機上沒有料，來保證切換功能的實現。本次設計共有12個流程可進行自動切換。

2.4.2 系統疊加功能

系統疊加功能是指運送相同物料的兩個或兩個以上流程(其中一條流程有兩個終點)，因有一相同的終點且有共用設備，這樣的流程可以同時運轉。系統疊加功能的實現，不僅增加了中控操作的靈活性和主動性，而且在輸送相同數量的物料時，降低了系統作業時間，可提高系統使用率。

2.4.3 設備強制功能

為提高設備運行的靈活性，增加所有受控設備的一、二級強制功能。

(1)一級強制是指：所有流程中的設備出現電氣故障時，若其運行信號能夠進入系統，則可采用一級強制。此時，該設備與上下游設備均有連鎖。

(2)二級強制是指：所選流程中的設備出現電氣故障時，若其運行信號不能夠進入系統，則可采用二級強制。此時，該設備與上下游均無連鎖。任一設備同一時間只能采用兩級強制功能的一種。

2.4.4 給料機的遠程手動給料功能

原料場有81臺給料機。當給料機的給料量達不到系統的運輸能力時，中控操作工可遠程手動增加給料機給料的臺數。本次設計共有50臺給料機實現了這一功能。

2.4.5 取料機地面皮帶機急停功能

取料機在取料時會取到大塊或異物，造成下游堵槽或下游皮帶撕裂。這就需要急停整個系統來取出大塊或異物，造成系統壓料或倒料。增加取料機地面皮帶機急停功能后出現上述情況只需急停地面皮帶，下游皮帶正常運轉。

3 結語

通過對唐山不銹鋼公司原料場的封閉改造，擴大各種物料的接卸能力，讓各種物料入棚或入倉，優化了供料系統的工藝流程，大大改善了原料場的生產環境及工作效率，另外還需要在精益化管理的道路上逐步推進，逐步完善，在生產環節和設備管理等方面持續做工作，最終做到低消耗、高產出，產能的不斷提升。

[1] 中國冶金建設協會. 鋼鐵企業原料準備設計手冊[M]. 北京：冶金工業出版社，1997：79-85.

[2] 中華人民共和國住房和城鄉建設部，中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局. 鋼鐵企業原料場工藝設計規范[M]. 北京：中國計劃出版社，2010： 13-15.

[3] 曾高強. 原料環保儲存技術在鋼鐵行業的應用[J]. 物料儲運，2013，11(2)：1-6.