基于低碳設計的物流工程優化設計

劉彩虹，湯中明，李琳琳

（1.湖北科技職業學院，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、低污染為基礎的“低碳經濟”已成為全球熱點。物流工程在促進產業結構調整、轉變經濟發展方式和增強競爭力等方面發揮作用。物流工程案例——北方某新型全封閉式環保節能原料場各設計環節遵從低碳環保設計理念，成為有代表性的物流工程設計案例。

1 新型全封閉式環保節能原料場工藝簡介

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

2 設計過程與思路總結

2.1 全封閉環保節能，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，不但嚴重污染環境，而且造成物料損失，增加生產成本。隨著環保要求增高、業主對物料堆存需求的改變，原料場的形式也發生了以下的改變：露天料場→防風抑塵網+露天料場→全封閉式料場，不同型式料場優缺點詳見表1。

在該工程的設計中，應用了節能環保設計理念，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高擋墻，實現分品種堆料。儲料庫頂部設有全封閉尖頂大棚，可防止灰塵外溢，同時在卸料小車平臺卸料側設有自動噴槍灑水系統，可實現卸料實時噴灑水抑塵。考慮到冬季低溫，在儲料庫設有蒸汽采暖設施，可有效防止物料結冰凍塊。

表1

2.2 轉運點余料全回收，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、在設計中考慮對物料充分利用，將部余料收集，在頭部漏斗增設了堵料檢測裝置，漏斗下增加了儲料溜管將物料轉出轉運站，溜槽出口設電液動扇形閘門，通過頭部漏斗堵料檢測裝置發出的信號來實時清理溜管內的余料，余料可由汽車運至燒結車間回收利用。

2.3 堆料設施互為備用，減少設備臺套數

新型全封閉式環保節能原料場東西兩側、南北方向上各設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，減少設備臺套數及設備維護工作量，在設計時考慮將同側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燒結車間所需粉礦，靠南方2臺取料機主要負責供應高爐車間所需焦炭、球團塊雜礦及噴吹煤，在滿足工藝生產需求的情況下，減少了4臺取料設備。同時，為保證生產的可靠性、靈活性，設計東西同側的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時，同側另外1臺取料機可行駛至相應儲料區域取料，提高生產可靠性。

2.4 卸料行走精準定位創新設計

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堆料區域完成作業。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性。若采用傳統定點卸料方式，接近開關數量多，電纜長，安裝及維護工程量龐大，無法滿足工藝要求。在設計中摒棄了傳統的定位方式，在卸料小車行走機構上設置編碼定位設施和料位設施，該設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置復位開關，將卸料小車行走過程中產生的累積誤差消除，保證卸料小車定點卸料，通過編碼定位設施、料位設施、復位開關這三套裝置，完成了卸料小車的精準定位和卸料。

2.5 進料輸送線優化設計

為減少原料落地量及二次倒運，降低料場設備作業率及能源消耗，在尖頂儲料庫進料輸送線中設計直供料線，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車間進料線，使生產和管理更靈活。同時，在集中轉運站設置有可逆配倉帶式輸送機，可實現料線一對多轉換。當燒結車間或高爐車間求料，同時卸料設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車間。該設計實現了原料場對高爐車間、燒結車間等各用戶供料的集中管理和監控，降低了原料場的運行成本。

2.6 原料場無人化

原料場中堆取料設備主要負責原料的堆取，是整個原料場中非常重要的生產環節，其堆取料作業通常依靠現場操作人員進行，堆取料設備操作人員通常根據原料場中控室的指令，依據經驗將堆取料設備開到指定的料堆位置，進行堆取料作業控制。一方面受原料場現場條件的限制，在設備運轉過程中可產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、設備狀態等相關信息無法實時顯示。因此，如何有效地減少人為因素，改善勞動環境，降低勞動強度和成本，加強物料信息的管理以及實現料場可視化成了原料場面臨的共同問題。本工程在設計中考慮工況為全自動無人值守，堆取料設備上不再設操作人員，要求設備全自動化、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，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，常規監視即可。當收到中控室作業指令后，根據物料種類、作業噸位、堆取料設備編號、堆料位置、作業區域等信息生成堆取料設備作業計劃，堆取料設備進行路徑規劃階段，在路徑規劃過程中結合堆取料工藝，計算作業路徑，生成相應的指令發送給PLC，PLC在滿足安全的前提下，結合作業參數、路徑規劃數據，實現自動堆取料作業。

3 結語

從目前原料場的建設調查統計來看，新型全封閉式環保節能原料場已成為散狀料堆存發展的趨勢，其以低碳環保為設計理念，將節能高效始終貫穿于設計中。本文總結的新型全封閉式環保節能原料場以環境整潔，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、混勻料場生產無人值守，將“運煤不見煤、運礦不見礦”的高效環保節能原燃料儲運技術和智能化原料場生產技術落實到了實處。