唐山不锈钢公司原料场封闭改造的工艺设计特点

2018-01-17刘洋

河南冶金 2017年6期

刘洋

(唐山钢铁国际工程技术股份有限公司)

0 前言

唐山钢铁公司隶属于河北钢铁集团，简称“河钢唐钢”。唐钢下设南区、北区、中厚板、不锈钢、唐银五个大型生产子分公司。其中唐银公司原料场在银水集团规划内改造完成。南区地处市区，已在2006年为3 200 m3高炉配套建设了一座集储料和配料于一体的全封闭矿粉料库。中厚板公司原料场较为分散，不易统一管理，且露天堆放已无法满足环保要求，经过设计改造，已对其进行棚化处理。北区现有机械化料场，投产时是国内最为先进的机械化料场之一，通过对一次料场和混匀料场的棚化，现已建成全封闭的新型料场。不锈钢公司原料场为露天堆放，且场地极为狭小，伴随着烧结机的改扩建和环保的要求，原料场的规模及储存形式已不能满足要求。笔者重点详述了唐山不锈钢公司原料场封闭改造的工艺设计特点。

1 唐山不锈钢公司原料场现状

唐山不锈钢公司原料场用于储存铁矿粉、燃料、熔剂等多种原料，供2座450 m3高炉，2座550 m3高炉，1台132 m2烧结机，1台265 m2烧结机使用。然而场地有限，各种物料堆存混杂，工艺系统不顺，主要体现在以下几个方面：(1)焦炭受料槽接卸能力有限，一部分火运来的焦炭需用落地，然后用汽车倒运至受料槽；(2)烧结物料及矿石全部露天堆放在厂区内，扬尘较大，且占用场地面积大；(3)干煤棚破旧，高炉喷吹煤全部用装载机在干煤棚内倒运上料；(4)PLC控制不够灵活，一些特殊设备不能实现自动控制。为了改善劳动环境，梳理工艺流程，实现自动生产，需要对上述工艺系统进行优化设计改造。

2 原料场封闭改造工艺设计特点

2.1 受卸系统设计特点

2.1.1 新建矿石受料槽

改造前烧结用铁矿粉、高炉用矿石均在露天场地内堆存，采用装载机通过地仓给烧结、高炉供料。现场污染严重，倒运费用高。

为改变这一现象，设计了一列矿石受料槽。受料槽为地下结构，地上采用钢结构封闭。封闭厂房长240.8 m，跨度为31.3 m(与煤受料槽共用一列厂房柱)。地下共28个槽，可接卸来自火车、汽车运来的铁矿粉和矿石等。每个仓下设有1台可逆带式给料机，给到下游输出皮带上。矿石受料槽下共2条输出皮带，其中1条输送铁矿粉至C型料库，皮带输送能力为1 000 t/h，另1条输送落地烧结矿、块矿或球团矿至E型料库，皮带输送能力为1 000 t/h。受料槽卸料时采用顶吸罩和底吸罩同时工作的模式，大大减少了卸料扬尘。

2.1.2 新建煤受料槽

改造前烧结用煤、高炉用喷吹煤都在露天堆放，生产需要时，汽车倒运至干煤棚，通过装载机上料。现场污染严重，倒运费用高。

为优化物流工艺，减少物料损失，设计了一列煤受料槽。受料槽为地下结构，地上采用钢结构封闭。封闭厂房长172.25 m，跨度为31.3 m(与矿石受料槽共用一列厂房柱)。地下共20个槽，可接卸来自火车、汽车运来的煤。每个仓下设有1台带式给料机，给到下游输出皮带上。煤受料槽下共1条输出皮带，输送煤至干煤棚，皮带输送能力为600 t/h。受料槽卸料时采用顶吸罩和底吸罩同时工作的模式，大大减少了卸料扬尘。

2.1.3 焦炭受料槽改造

原有16个焦炭受料槽，可接卸一部分火车的来料。仍有一部分焦炭需要落地储存，再经汽车倒运至槽内。现在16个焦炭受料槽东侧接出15个受料槽，另外拆除旧火车槽地上厂房，新建厂房覆盖整个新、旧火车槽。厂房长270 m，跨度为17.6 m。地下共31个槽，可接卸来自火车、汽车运来的焦炭。每个仓下设有1台电振给料机，给到下游输出皮带上。焦炭受料槽下共1条输出皮带，输送焦炭至E型料库，皮带输送能力为300 t/h。受料槽卸料时采用顶吸罩和底吸罩同时工作的模式，大大减少了卸料扬尘。

2.2 储存系统设计特点

2.2.1 新建C型料库

由矿石受料槽输送来的铁矿粉进入C型料库储存。C型料库也叫顶堆侧取半门式取料机料库，为中间带隔墙的条形全封闭结构，物料通过胶带输送机从顶部输入，经小型堆料设备进行卸料和堆料作业，采用半门式刮板取料机进行取料作业，根据物料品种和生产需要，可将料堆沿横向和纵向进行分格堆存，对物料进行分类堆存和管理，因物料分格形似字母“C”,我们称之为C型料库如图1所示。C型料库多用于烧结铁矿粉的储存。

图1 C型料库

本次设计的C型料库共2个料条，储量11.3 万t。C型料库厂房长152 m，跨度为72 m，弧顶高32.8 m。输入料库2条皮带机，带移动卸料车，分别向中心立柱两侧卸料，皮带输送能力为1 000 t/h。每个料条配置1台刮板取料机，轨距为30.25 m，取料能力为1 000 t/h。取出的铁矿粉经皮带机运至烧结一次配料室。

2.2.2 新建污泥混合厂房

炼钢用的转炉污泥露天堆放，扬尘大，且粒度小，水分大，不好处理。为此设计了一个污泥混合厂房。转炉的污泥和一些杂料(主要成分是高炉返矿)经汽车运至厂房，通过挖掘机将其搅拌，混合后通过皮带机运至一次配料室，整个混拌间厂房封闭，且设有射雾器抑尘。这样既解决了污染问题，又可以作为烧结原料之一被消化。

2.2.3 新建一次配料室

因不锈钢原料场场地狭小，无法建设混匀料场。为提高配料精度，提高烧结矿质量，设计了一列一次配料室作为混匀料场的替代工艺。

一次配料室为半地下结构，地下平台-10.000 m标高，地上最高的仓顶平台10.000 m标高。一次配料室共设计了17个仓。其中，精矿粉仓8个，用来接受C型料库输出的铁矿粉；1个钢渣仓；1个杂矿仓；1个高炉返矿仓；2个白云石仓；2个石灰石仓；2个除尘灰仓。钢渣仓采用汽车卸料，仓上口设有顶吸罩。精矿粉仓、杂矿仓、高炉返矿仓均采用皮带机运输。白云石仓、石灰石仓、除尘灰仓采用罐车运输，气力输送至仓内。实际生产过程中，因白云石、石灰石粒度硬，比重大，气力输送时间长，管道容易磨漏，需要长时间清料，影响生产。在设计后期增加了备用输送管路，并更换了高强陶瓷耐磨管道，在弯头处和进仓处增加了耐磨“背包”，保证了供料稳定。

2.2.4 新建E型料库

由矿石受料槽输送来的块矿、球团矿，以及烧结成品仓输出的烧结矿，另外还有焦炭受料槽输送来的焦炭，均可进入E型料库储存。

E型料库即筒仓，当把成群出现的筒仓简化为一条分支线后形似字母“E”,我们称之为E型料库如图2所示。因落差较大，E型料库多用于储存高炉用矿石、焦炭等原燃料。

本次设计的E型料库共36个筒仓，呈两列布置。其中一列18个焦炭贮仓，每个仓直径为15 m，单仓储量为1 600 t；另一列20个矿石贮仓，每个仓直径为12 m，其中6个块矿仓，单仓储量为2 400 t，4个球团仓，单仓储量为2 100 t，10个落地烧结矿仓，单仓储量为1 600 t。筒仓共呈4列布置，每列仓顶有2条皮带机，带移动卸料车，双侧卸料。焦炭输入皮带能力为300 t/h，输出皮带能力为350 t/h。矿石输入皮带能力为1 000 t/h，输出皮带能力为1 000 t/h。

图2 E型料库

2.2.5 新建干煤棚

由煤受料槽输送来的烧结煤、高炉喷吹煤在干煤棚储存。干煤棚输入皮带能力为600 t/h。输入皮带上有移动可逆皮带机，可分别向隔墙内和料仓内卸料。共5个料仓，其中4个喷吹煤仓，1个烧结煤仓。输出皮带能力为500 t/h。

干煤棚具有配煤功能，烧结用煤可经皮带机定量送至烧结燃料破碎室，高炉喷吹煤先通过配料秤按一定比例配好后，输出送至喷煤车间。大大改善了劳动环境，工艺路线更合理。

2.3 供料系统设计特点

2.3.1 给烧结供含铁料

C型料库的铁矿粉经刮板机取出，送至烧结一次配料室，系统能力为1 000 t/h。

矿石由E型料库输出至筛分室，筛下的返矿进入粉料仓储存，经仓下电振给料机输出，送至燃料破碎室，系统能力为500 t/h。

2.3.2 给烧结供燃料

无烟煤由干煤棚输出，送至燃料破碎室，系统能力为500 t/h。

焦炭由E型料库输出至筛分室，筛下的返焦进入粉料仓储存，经仓下电振给料机输出，送至燃料破碎室，系统能力为400 t/h。

2.3.3 给高炉供矿石

高炉用球团、块矿及落地烧结矿由E型料库输出至筛分室，筛上的成品矿送至高炉矿槽。

2.3.4 给高炉供焦炭

高炉用焦炭由E型料库输出至筛分室，筛上的成品焦送至高炉矿槽。

不锈钢料场受卸、储存、供料三大系统利用现有场地改造，布置紧密，物流顺畅，是国内新型综合料场改造的典型案例，工艺布置如图3所示。

图3不锈钢原料场工艺布置

2.4 PLC控制功能

原料场PLC控制功能的设计基本上满足了物料输送的要求，但也存在一些缺点：(1)流程设置比较呆板，不够灵活；(2)对一些有特别要求的设备缺乏一些必要的控制手段，比如给料机、料场地面皮带机等；(3)当流程中的某一皮带机出现故障(主要指附属装置如跑偏检测器、低速检测器、纵向撕裂检测器等)后流程就无法启动；(4)没有自动切换及系统叠加功能等。根据自动控制方面存在的问题，并结合几年来的生产实践，在PLC控制功能上主要增加了以下功能。

2.4.1 系统的自动切换功能

为减轻中控操作工的劳动强度，提高焦炭系统的输送能力及自动控制水平，增加了焦炭系统的自动切换功能。切换功能的实现是依靠系统中的C105R皮带机的可逆运转，通过控制槽下给料机的给料时间，当C105R进行反向运转时，控制皮带机上没有料，来保证切换功能的实现。本次设计共有12个流程可进行自动切换。

2.4.2 系统叠加功能

系统叠加功能是指运送相同物料的两个或两个以上流程(其中一条流程有两个终点)，因有一相同的终点且有共用设备，这样的流程可以同时运转。系统叠加功能的实现，不仅增加了中控操作的灵活性和主动性，而且在输送相同数量的物料时，降低了系统作业时间，可提高系统使用率。

2.4.3 设备强制功能

为提高设备运行的灵活性，增加所有受控设备的一、二级强制功能。

(1)一级强制是指：所有流程中的设备出现电气故障时，若其运行信号能够进入系统，则可采用一级强制。此时，该设备与上下游设备均有连锁。

(2)二级强制是指：所选流程中的设备出现电气故障时，若其运行信号不能够进入系统，则可采用二级强制。此时，该设备与上下游均无连锁。任一设备同一时间只能采用两级强制功能的一种。

2.4.4 给料机的远程手动给料功能

原料场有81台给料机。当给料机的给料量达不到系统的运输能力时，中控操作工可远程手动增加给料机给料的台数。本次设计共有50台给料机实现了这一功能。

2.4.5 取料机地面皮带机急停功能

取料机在取料时会取到大块或异物，造成下游堵槽或下游皮带撕裂。这就需要急停整个系统来取出大块或异物，造成系统压料或倒料。增加取料机地面皮带机急停功能后出现上述情况只需急停地面皮带，下游皮带正常运转。