基于低碳設(shè)計的物流工程優(yōu)化設(shè)計

劉彩虹，湯中明，李琳琳

（1.湖北科技職業(yè)學院，湖北 武漢 430074；2.湖北第二師范學院，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”已成為全球熱點。物流工程在促進產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、轉(zhuǎn)變經(jīng)濟發(fā)展方式和增強競爭力等方面發(fā)揮作用。物流工程案例——北方某新型全封閉式環(huán)保節(jié)能原料場各設(shè)計環(huán)節(jié)遵從低碳環(huán)保設(shè)計理念，成為有代表性的物流工程設(shè)計案例。

1 新型全封閉式環(huán)保節(jié)能原料場工藝簡介

新型全封閉式環(huán)保節(jié)能原料場主要負責分品種堆存從卸車系統(tǒng)運來的各種原燃料，并按照燒結(jié)車間、高爐車間的生產(chǎn)要求供應(yīng)相應(yīng)的原燃料。原理場主要由進料設(shè)施、儲料單元及供料設(shè)施組成。全封閉式新型全封閉式環(huán)保節(jié)能原料場主要儲存物料為燒結(jié)粉礦、高爐返礦、燒結(jié)熔劑、球團、塊雜礦、焦炭及高爐噴吹煤等，新型全封閉式環(huán)保節(jié)能原料場兩側(cè)共設(shè)有30個料格，總儲量約為54萬噸，為燒結(jié)車間及高爐車間7～10天的生產(chǎn)用量。

2 設(shè)計過程與思路總結(jié)

2.1 全封閉環(huán)保節(jié)能，降低能耗

原料場主要用于儲存鋼鐵廠各用戶車間所需的原燃料，傳統(tǒng)的露天料場因大風揚塵、暴雨塌堆等天氣因素沖走部分物料，不但嚴重污染環(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)主對物料堆存需求的改變，原料場的形式也發(fā)生了以下的改變：露天料場→防風抑塵網(wǎng)+露天料場→全封閉式料場，不同型式料場優(yōu)缺點詳見表1。

在該工程的設(shè)計中，應(yīng)用了節(jié)能環(huán)保設(shè)計理念，定位為全封閉式。儲料單元由中間主擋墻將其分為左右兩個儲料庫，相鄰兩個料格之間設(shè)高擋墻，實現(xiàn)分品種堆料。儲料庫頂部設(shè)有全封閉尖頂大棚，可防止灰塵外溢，同時在卸料小車平臺卸料側(cè)設(shè)有自動噴槍灑水系統(tǒng)，可實現(xiàn)卸料實時噴灑水抑塵。考慮到冬季低溫，在儲料庫設(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)運點余料全回收，降低原料損失

帶式輸送機頭部余料量約為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)計中考慮對物料充分利用，將部余料收集，在頭部漏斗增設(shè)了堵料檢測裝置，漏斗下增加了儲料溜管將物料轉(zhuǎn)出轉(zhuǎn)運站，溜槽出口設(shè)電液動扇形閘門，通過頭部漏斗堵料檢測裝置發(fā)出的信號來實時清理溜管內(nèi)的余料，余料可由汽車運至燒結(jié)車間回收利用。

2.3 堆料設(shè)施互為備用，減少設(shè)備臺套數(shù)

新型全封閉式環(huán)保節(jié)能原料場東西兩側(cè)、南北方向上各設(shè)2臺半門架式刮板取料機及2條高低軌道。為降低一次投資，減少設(shè)備臺套數(shù)及設(shè)備維護工作量，在設(shè)計時考慮將同側(cè)半門架式刮板取料機互為備用。靠北方2臺取料機主要負責供應(yīng)燒結(jié)車間所需粉礦，靠南方2臺取料機主要負責供應(yīng)高爐車間所需焦炭、球團塊雜礦及噴吹煤，在滿足工藝生產(chǎn)需求的情況下，減少了4臺取料設(shè)備。同時，為保證生產(chǎn)的可靠性、靈活性，設(shè)計東西同側(cè)的2臺半門架式刮板取料機共用2條高低軌道，并將2條取料輸送機尾架高度降低，保證1臺半門架式刮板取料機在檢修狀態(tài)時，同側(cè)另外1臺取料機可行駛至相應(yīng)儲料區(qū)域取料，提高生產(chǎn)可靠性。

2.4 卸料行走精準定位創(chuàng)新設(shè)計

尖頂儲料庫采用卸料小車進行卸料，可將卸料小車運行至相應(yīng)堆料區(qū)域完成作業(yè)。要滿足儲料要求，必須盡量提高料格的利用率，要求卸料小車能智能判斷卸料點，并使相鄰兩個卸料點距離盡量靠近，保證卸料時料堆頂端連續(xù)性。若采用傳統(tǒng)定點卸料方式，接近開關(guān)數(shù)量多，電纜長，安裝及維護工程量龐大，無法滿足工藝要求。在設(shè)計中摒棄了傳統(tǒng)的定位方式，在卸料小車行走機構(gòu)上設(shè)置編碼定位設(shè)施和料位設(shè)施，該設(shè)施可實時記錄卸料小車的卸料點和卸料高度，同時在料格長度方向設(shè)置復(fù)位開關(guān)，將卸料小車行走過程中產(chǎn)生的累積誤差消除，保證卸料小車定點卸料，通過編碼定位設(shè)施、料位設(shè)施、復(fù)位開關(guān)這三套裝置，完成了卸料小車的精準定位和卸料。

2.5 進料輸送線優(yōu)化設(shè)計

為減少原料落地量及二次倒運，降低料場設(shè)備作業(yè)率及能源消耗，在尖頂儲料庫進料輸送線中設(shè)計直供料線，既可將原燃料運至尖頂儲料庫進料輸送線，也可將原燃料運至高爐車間或燒結(jié)車間進料線，使生產(chǎn)和管理更靈活。同時，在集中轉(zhuǎn)運站設(shè)置有可逆配倉帶式輸送機，可實現(xiàn)料線一對多轉(zhuǎn)換。當燒結(jié)車間或高爐車間求料，同時卸料設(shè)施正在翻卸原燃料時，可將可逆配倉帶式輸送機行走至直供料工位，原燃料可不進尖頂儲料庫儲存，直接供至高爐車間或燒結(jié)車間。該設(shè)計實現(xiàn)了原料場對高爐車間、燒結(jié)車間等各用戶供料的集中管理和監(jiān)控，降低了原料場的運行成本。

2.6 原料場無人化

原料場中堆取料設(shè)備主要負責原料的堆取，是整個原料場中非常重要的生產(chǎn)環(huán)節(jié)，其堆取料作業(yè)通常依靠現(xiàn)場操作人員進行，堆取料設(shè)備操作人員通常根據(jù)原料場中控室的指令，依據(jù)經(jīng)驗將堆取料設(shè)備開到指定的料堆位置，進行堆取料作業(yè)控制。一方面受原料場現(xiàn)場條件的限制，在設(shè)備運轉(zhuǎn)過程中可產(chǎn)生大量的可吸入性粉塵，嚴重影響到操作人員的健康；另一方面，由于人工操作，不利于料場物料的信息化管理，同時，料場料堆的分布、物料種類、設(shè)備狀態(tài)等相關(guān)信息無法實時顯示。因此，如何有效地減少人為因素，改善勞動環(huán)境，降低勞動強度和成本，加強物料信息的管理以及實現(xiàn)料場可視化成了原料場面臨的共同問題。本工程在設(shè)計中考慮工況為全自動無人值守，堆取料設(shè)備上不再設(shè)操作人員，要求設(shè)備全自動化、智能化，通過遠程控制或程序自動控制，自動完成堆、取料作業(yè)，并具有一定的意外處理能力，真正做到全自動堆、取料場無人值守，只需集中控制室的運行人員簡單操作，常規(guī)監(jiān)視即可。當收到中控室作業(yè)指令后，根據(jù)物料種類、作業(yè)噸位、堆取料設(shè)備編號、堆料位置、作業(yè)區(qū)域等信息生成堆取料設(shè)備作業(yè)計劃，堆取料設(shè)備進行路徑規(guī)劃階段，在路徑規(guī)劃過程中結(jié)合堆取料工藝，計算作業(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)，實現(xiàn)自動堆取料作業(yè)。

3 結(jié)語

從目前原料場的建設(shè)調(diào)查統(tǒng)計來看，新型全封閉式環(huán)保節(jié)能原料場已成為散狀料堆存發(fā)展的趨勢，其以低碳環(huán)保為設(shè)計理念，將節(jié)能高效始終貫穿于設(shè)計中。本文總結(jié)的新型全封閉式環(huán)保節(jié)能原料場以環(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為特點，加以一次料場、混勻料場生產(chǎn)無人值守，將“運煤不見煤、運礦不見礦”的高效環(huán)保節(jié)能原燃料儲運技術(shù)和智能化原料場生產(chǎn)技術(shù)落實到了實處。