綜合料場作業管理與優化系統設計及應用研究

張雪梅 許德操

吉林建龍鋼鐵有限責任公司

綜合料場作業管理與優化系統設計及應用研究

張雪梅 許德操

吉林建龍鋼鐵有限責任公司

鋼鐵工業是國民經濟的重要基礎產業，作為鋼鐵工業的源頭——原料場的合理布置，能有效提高勞動生產率，節約工廠用地，為保證鋼鐵廠連續正常生產、提高產品質量、降低成本、節能減排、改善生產環境提供必要和有利的條件。

綜合料場作業；管理；系統設計；應用

1 工程概況

某鋼廠擬提高產能，在現有規模基礎上，新建一座1800m3高爐、一座360m2燒結機。業主要求料場實現功能區域化，新建料場專為高爐服務，現有料場專為燒結服務。要求料場焦炭儲量8萬噸、球團塊礦2萬噸、預留2萬噸石灰加工場地、1000噸石灰生產用煤場地及返礦除塵灰加工場地。新建綜合原料場所處位置為三角地帶，料場左側為鐵路卸車線，右側為現有煉鋼廠房、煤氣柜等。

2 方案設計

2.1 受卸系統

受卸設施承擔場內外進料場的原燃料的卸車及轉運任務，受卸設施主要包括：火車受卸、汽車受卸。火車人工受卸后經輪式裝載機轉運至受料槽，后經槽下電機振動給料機、帶式輸送機轉運進焦炭庫；汽車來料受卸后經輪式裝載機轉運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，后經槽下電機振動給料機、帶式輸送機轉運進球團塊礦庫。如遇特殊情況，新老高爐所需焦炭、球團、塊礦等物料經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施受卸的焦炭，并統一組織向高爐進行供料作業。焦炭系統由焦炭庫、重型電動拋料車等組成。焦炭庫根據實際焦炭種類分倉，總幾何容積約177000m3。倉上采用重型電動拋料車卸料，倉下采用電機振動給料機給料。焦炭庫長×寬=293×60m，貯量～8×104t，貯存天數～25天。

2.3 裝備水平

(1)采用原、燃料集中受卸、貯存和運輸。(2)原料場設置電氣集中控制室，對全體在線設備進行設備級和過程級兩級控制。各運輸系統在電氣集中控制室集中控制和操作，有關設備實行電氣聯鎖，采用PLC 控制，LCD 顯示各工藝系統設備運行情況。(3)采用自動取樣裝置，提高試樣的代表性和正確率。(4)各工藝設施均設調度電話，料場區設置生產廣播系統，具有較完善的通訊設施。(5)為保證帶式輸送機正常運行，機上設各種安全檢測裝置。(6)完善的計量設施。在帶式輸送機輸送系統進料場及各車間之間設置電子皮帶秤。(7)完善的環保措施。原、燃料在轉運中揚塵點采用密閉抽風除塵；帶式輸送機轉運站和通廊采用噴灑水清掃地坪；貯料場等處采用噴灑水抑塵；地下設施設機械通風裝置。所有污水集中處理后達標排放。

3 綜合料場作業管理方法

3.1 來料堆積場地分配計劃

來料堆積場地分配計劃就是對于進入受料系統的若干批來料，采取一定的堆積方式，按照一定的堆積規則，將一定量的來料堆積于合適的位置。當來料及可用堆位數超過一定值時，調度人員無法有效地完成堆積分配任務，或者其分配結果無法最大限度地滿足各種堆積規則，因此需要研究解決來料堆位分配問題，開發基于優化模型的軟件系統來輔助調度人員對來料堆位分配作出合理的決策，在提高決策效率的同時使堆積的結果最大限度地滿足各種堆積規則。

3.2 來料堆積作業調度

在原料場中將物料從不同起始地點輸送到不同目的地使用的皮帶機與堆取料機等設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備，堆積作業由流程來完成，相同的作業任務可能存在多條流程可以完成。

在堆積作業過程中，一條流程在同一時間只能處理一批來料，當多批來料的堆積作業流程都需要用到同一條流程時，為避免沖突，或者選擇某批原料優先作業，其他排隊等待;或者為了減少原料滯留成本，重新分配場地。

3.3 供料作業計劃

生成原料場所儲存的礦石、煤炭、副原料等主要供應混勻料場、球團車間、焦化車間、噴吹煤車間、高爐等多個用戶。原料場與各用戶的接口通常為儲料倉，由于料倉容量有限，緩沖時間短，所以供料作業首先要根據物料的使用速度和倉位檢測，自動生成各用戶料倉的供料需求計劃，內容包括物料種類、需求量、料倉編號、最早供料時間、最晚供料時間等。

3.4 供料料堆選擇及取料作業調度

根據各用戶所需原料的品種及批量，需要在原料場中儲存相應品種原料的多個可選料堆中選擇一個或若干個，作為供料料堆。供料料堆也需要按照一定的規則合理選擇，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。

保證用戶正常生產這個前提決定了供料作業的優先級較高，取料時要與來料堆積計劃進行協調，合理安排供料，制定優化的供料作業計劃，同時在實際生產時能根據現場情況適時調整供料作業進度，縮短對各用戶用料請求響應時間，優先保證對高爐的供料。

4 系統優化后的實施步驟

改造后，煤的堆存和取用要采用推進式的方法，即堆存和取用要朝著煤堆長度的同一方向推進，其作業順序為取-堆-取-堆 。在煤堆的每一個分段上煤堆存的時間基本一致，可以杜絕煤堆存的死角，杜絕由于堆存死角造成煤長期積壓進而變質、自燃等現象發生。

進煤車輛將物料卸至料場前端，斗輪取料機開始工作。將前端物料取走落入地面皮帶機，皮帶機通過來料車將物料傳遞給回轉式堆料機，堆料機可將物料堆至料場中部和尾部的軌道兩側。如果上煤系統需要物料時，堆料機下俯臂架、啟動伸縮溜筒調節落料高度，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，防止煤塵飛揚造成對周圍環境的污染。整個過程設有自控、程控、集控方式。料場堆取工藝見圖 1。

圖 1 料場堆取工藝圖

總之，原料場的發展最終實現管理集中化、原料穩定化、設備連續化、智能化、環境少污染，同時實現可持續發展，成為鋼鐵產業支柱的重要組成環節。

[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.

[2]陳宏勛.管道物料輸送與工程應用[M].北京：化學工業出版社，2003.