堆取料機共軌改造實踐與應用

崔乾民 張道遠

1北京首鋼國際工程技術有限公司 北京 100043 2北京市冶金三維仿真設計工程技術研究中心 北京 100043

0 前言

某粗破站原料場儲存燒結用鐵粉礦，設有A、B兩個露天料條，設有1臺翻車機，2臺堆取料機（1號和2號），四周建有防風抑塵網(wǎng)。按照《關于推進實施鋼鐵行業(yè)超低排放的意見》（環(huán)大氣〔2019〕35號）的要求，需要對露天料條進行封閉改造，實現(xiàn)物料的封閉式儲存。由于2號堆取料機位于料場的最東側，封閉料棚的東側基礎需要占用其軌道位置，故需要將2號堆取料機向西遷移。為了實現(xiàn)物料儲量的最大化，堆取料機盡可能靠近料棚的中心，經(jīng)過嚴謹?shù)姆治稣撟C，將1號堆取料機向東遷移，重新設計2根軌道，軌距為8 m，把1號和2號堆取料機的軌距由6 m改造為8 m，共同布置在新建軌道上，對應新增2條地面帶式輸送機，及對進出料場的相關輸送機等進行改造，滿足料場的進出料要求。通過安裝防碰撞檢測裝置，科學安排2臺堆取料機作業(yè)時間和作業(yè)順序，改變物料堆放位置等，確保2臺堆取料機的正常工作，以保證安全、穩(wěn)定、高效給燒結單元供料。

1 堆取料機改造方案研究

粗破站原料場寬度為112 m，長度為420 m，占地面積約4.7 萬m2，料場布置從西向東依次為A料條、1號堆取料機、B料條、2號堆取料機，料場東側為消防通道，南側為出料端通廊、電氣室，西側為翻車機室、空重車線，北側為進料端通廊、除塵設施，平面布置十分緊湊。 A料條寬為20.5 m，B料條寬為44.61 m，長度均為281 m。建設封閉料棚必須先拆除2號堆取料機，其位置作為料棚東側的基礎，封閉料棚跨度（軸線）為82 m，長度為288 m。料場及封閉料棚平面位置如圖1所示。

圖1 料場及封閉料棚位置圖

料棚封閉必須在保障生產(chǎn)安全的前提下進行，但2號堆取料機拆除后，僅剩1號堆取料機作業(yè)，造成翻車機卸車不能滿足為燒結生產(chǎn)供料，料場面積也無法充分利用，儲量大幅下降，故對2號堆取料機的重新利用提出下列方案進行比較。

1.1 方案一：將2號堆取料機遷移到1號堆取料機軌道上

將2號堆取料機遷移到1號堆取料機軌道上，2臺堆取料機共用軌道，共用1條地面帶式輸送機，該方案優(yōu)點是：投資最少；但2臺堆取料機的作業(yè)干涉時間較長，堆取料機與封閉料棚的干涉范圍較大；地面帶式輸送機作業(yè)率過高，檢修時間受限；由于受臂長的影響，料條總寬度減少15.3 m，儲量約為9萬t，不滿足15萬t的安全儲量；約15 m寬的場地無法堆料，造成場地浪費。該方案堆取料機布置關系如圖2所示。

圖2 方案一堆取料機布置關系圖

1.2 方案二：新建2根軌道，遷移2號堆取料機

在距離現(xiàn)有2號堆取料機西側15.5 m的位置新建2根軌道，以滿足堆取料機配重側最大包絡線距離料棚凈距離1 m的安全要求，將2號堆取料機遷移到該軌道上。該方案優(yōu)點是：投資較少，2臺堆取料機作業(yè)不干涉，滿足堆取料機作業(yè)要求。缺點是增加一個C料條，料條總寬度減少10 m，C料條高度只有5 m，利用率很低，儲量約為8萬t，不滿足15萬t的安全儲量。該方案堆取料機布置關系如圖3所示。

圖3 方案二堆取料機布置關系圖

1.3 方案三：新建1根軌道和1號堆取料機再共用1根，遷移2號堆取料機

在1號堆取料機東側新建1根軌道，再和1號堆取料機共用1根軌道，軌距6 m，將2號堆取料機遷移到該軌道上，實現(xiàn)3根軌道上布置2臺堆取料機。該方案的優(yōu)點是：投資較少，可以滿足堆取料機作業(yè)要求；缺點是新建軌道的不均勻沉降會影響2號堆取料機的安全運行；料條總寬度減少10.42 m，儲量約為10萬t，不滿足15萬t的安全儲量。該方案堆取料機布置關系如圖4所示。

圖4 方案三堆取料機布置關系圖

1.4 方案四：新建軌道（軌距8 m），遷移改造2臺堆取料機共軌布置

為了滿足安全儲量，充分利用料場面積，結合2臺堆取料機臂長相差5 m的條件，以及進出料端的現(xiàn)狀，在封閉料棚中心偏西7.61 m的位置，新建2根軌道，軌距為8 m，將1號堆取料機向東遷移，與2號堆取料機共同布置在新建軌道上。1號和2號堆取料機的軌距由6 m改造為8 m，各對應1臺地面帶式輸送機。該方案的優(yōu)點是：料條總寬度雖然減少2.11 m，但四周增設4 m高擋墻，儲量約為15萬t，滿足安全儲量要求；滿足堆取料機作業(yè)要求；充分發(fā)揮2臺設備優(yōu)勢；缺點是：投資相對較多，改造工程量較大。 該方案堆取料機布置關系如圖5所示。

圖5 方案四堆取料機布置關系圖

從滿足生產(chǎn)安全、施工可行、投資比較等方面綜合判定，確定方案四是合理的、安全的、可行的；通過2 a的運行情況來看，選擇方案四是正確的。

2 堆取料機共軌改造實施

2.1 共軌改造方案

2.1.1 改造總體要求

1號堆取料機于2005年投入使用，2號堆取料機于2008年投入使用，都已運行超過10 a。結合本次修、配、改，對實際運行中出現(xiàn)的影響設備安全性問題一并解決，總體要求是：充分利舊，配置升級，備品備件盡可能統(tǒng)一，節(jié)約投資；2臺堆取料機額定生產(chǎn)能力不變；2臺堆取料機的尾車、臂架安裝高度等基本不變；軌距由6 m改為8 m，地面帶式輸送機中心距為2.7 m，與軌道中心線對稱布置，帶面中心線距離軌頂1.2 m；司機室使用多年，安全性和舒適性都得不到保障，更換司機室；共軌以后設備上增加激光防撞，并入PLC系統(tǒng)；設備安裝后修補油漆。堆取料機主要技術參數(shù)如表1所示。

表1 堆取料機主要技術參數(shù)表

2.1.2 1號堆取料機改造

1）行走機構及驅(qū)動裝置更換 堆取料機共軌布置后，軌距由6 m改為8 m，地面帶式輸送機中心距為2.7 m，與軌道中心線對稱布置，上部回轉偏心1.35 m，軌道兩側承受荷載不同，靠近中心一側將承受更大的荷載，為保證輪壓均勻且不大于250 kN，在該側增加2組車輪，另一側數(shù)量不變。即一側為10組車輪，4組主動輪6組從動輪；另一側為8組車輪，4組主動輪4組從動輪。行走三合一機構改為分體式結構。

2）門座鋼結構及走臺欄桿等更換 門座鋼結構包括欄桿、走臺、回轉軸承下座圈等部件，全部重新設計、制作。堆取料機共軌布置后，上部回轉偏心1.35 m,新設計制作的門座等部件，應充分考慮上部重量的偏心布置，并進行有限元受力分析，確保強度和剛度。欄桿走臺設計也應考慮上部偏心影響，留有足夠的安全通道。

3）尾車前后橫梁、尾車主梁支承全部更換 軌距由6 m改為8 m，但與尾車主梁連接高度不變，重新設計時充分考慮軌距的增加和偏置的地面輸送機張力對結構產(chǎn)生的影響，確保強度和剛度；尾車與地面輸送機相交處懸空過高，導致上料時輸送帶容易跑偏，造成撒料，增加過渡機構。

4）潤滑系統(tǒng)由人工方式改為智能自動潤滑模式。

5）需要拆除更換銹蝕嚴重已無法重新利用的聯(lián)接螺栓、銹蝕嚴重的走臺和欄桿、破損嚴重的電纜橋架和穿線管。電纜卷筒供電改為安全滑觸線供電，更換全部控制電纜和損壞的動力電纜、損壞的接近開關和行程開關。通訊方式由卷筒改為無線方式，更換、清洗、檢查回轉軸承等。

2.1.3 2號堆取料機改造

1）行走機構及驅(qū)動裝置更換。堆取料機共軌布置后，軌距由6 m改為8 m，地面帶式輸送機中心距為2.7 m，與軌道中心線對稱布置，上部回轉偏心1.35 m，軌道兩側承受荷載不同，靠近中心一側將承受更大的荷載，為保證輪壓均勻且不大于250 kN，在該側增加2組車輪，另一側數(shù)量不變。即一側為12組車輪，6組主動輪6組從動輪；另一側為10組車輪，6組主動輪4組從動輪。

2）增加三通料斗，實現(xiàn)卸料直通功能。

3）其余改造內(nèi)容同1號堆取料機。

2號堆取料機更換的行走機構及驅(qū)動裝置、門座鋼結構及走臺欄桿，如圖6所示；利舊的鋼結構臂架、配重、斗輪等零部件，如圖7所示。

圖6 2號堆取料機更換的行走機構及驅(qū)動裝置、門座鋼結構及走臺欄桿

圖7 2號堆取料機利舊的臂架、配重、斗輪等

2.2 施工順序及保產(chǎn)措施

堆取料機共軌改造與料棚封閉是同一項目下相輔相成的2個組成部分，既要交叉施工、安裝，又要互相協(xié)調(diào)，把對生產(chǎn)安全的影響降到最低。首先保護性拆除2號堆取料機，以便于封閉料棚的基礎施工；然后施工共軌軌道及其他相應改造設施；在此期間對2號堆取料機進行修配改；優(yōu)先施工100 m軌道用于安裝改造后的2號堆取料機，以縮短施工工期，待改造后的2號堆取料機及相應進出料帶式輸送機等正常投運后，再拆除1號堆取料機及相應帶式輸送機等；接著對1號堆取料機進行修配改，待其安裝調(diào)試正產(chǎn)投運后，整個改造過程完成。

在2號堆取料機拆除后再投運前，只有1號堆取料機作業(yè)，當卸料與取料發(fā)生矛盾時，優(yōu)先保證翻車機卸車，上料采用前裝機+受料斗形式；反之亦然。

3 結論

堆取料機共軌改造的成功實施為料場封閉改造施工奠定了良好基礎，為解決料場無組織排放創(chuàng)造了條件，投入運行兩年多來，運轉正常，對鋼鐵企業(yè)露天料場封閉改造及其他行業(yè)封閉料場建設具有很好的借鑒意義。