综合原料场（精选7篇）
综合原料场 篇1
1 工艺简介
近几年沿海区域新建钢铁厂中, 烧结、球团、高炉生产所需的原料通过码头卸船机、汽车受料槽受卸, 运至一次矿场储存。铁矿粉等单种物料可从一次矿场不经过混匀工序直接送至烧结工序, 精粉从一次矿场送至球团工序, 块矿从一次矿场送至高炉工序。
炼铁工序生产所需的喷吹煤、自备电站所需的动力煤、烧结工序生产所需的无烟煤通过火车翻车机、汽车受料槽受卸, 运至一次料场储存, 取料后送往各用户。
高炉工序用焦炭通过火车运来, 运至焦炭仓库贮存, 再送往高炉工序。
2 现状
冶金企业的物料成本占企业成本比重往往超过50%, 但企业同时面临着物料供应市场多变、调运流转环节复杂、管理难度大的困难, 基于此种现状, 采用大物料的管理理念, 打通物料采购、调度运输、验收结算、料场管理、设备管理、掺配生产等环节, 从生产现场实时采集一线物料信息, 为物料成本分析、市场分析提供大数据以辅助决策, 可有效提高上游采购目的性及加快资金周转, 提高物料调度、存储、取料配料的精准性及效率。为此, 降低生产成本, 提高工作效率, 提高自动化装备水平, 是企业考虑的重中之重。
3 斗轮堆取料机的功能要求
根据工艺及工况的不同, 斗轮堆取料机可选取不同的操作方式, 包括手动、单动、半自动、全自动等。
而堆取料机的无人驾驶、全自动堆取料作业, 则要求正常堆、取料作业时, 就地、远程都无人操作, 一键启动后, 电气自动化硬件设备及软件程序代替人工控制, 协调堆取料机各部位自动工作, 实现自动、智能堆、取料作业。其主要功能要求:
(1) 根据来料种类、多少, 自动选取货位, 自动设计料堆形状, 控制堆取料机自动堆料作业。
(2) 根据取料清单, 自动选取料线、料堆, 激光自动扫描料堆三维一体成像, 实时控制堆取料机自动取料作业。
(3) 程序控制要求:堆取料机车上大、小皮带自动启、停;堆取料机行走自动启、停、调速、精确定位;堆取料机大臂回转自动启、停、角度精确定位;堆取料机大臂俯仰自动启、停、角度精确定位;自动控制堆、取料流大小。程序控制流程如图1所示。
(4) 堆取料机行走位置须设置精确定位系统 (如采用编码类技术电缆等) , 大车行走系统误差不超过10cm。目前, 行走系统定位系统主要采用编码器与编码类电缆技术定位, 此两种定位技术都可满足整体误差不超过10cm的技术要求。考虑原料场大车行走距离较长, 投资费用较高, 建议采用编码器技术进行定位, 间隔100~200m设置校验装置。
(5) 堆取料机须设置必要的安全监控及保护设施, 随时监控作业状况, 防止作业异常时出现安全事故。
斗轮式堆取料机防碰撞技术:若设置有同轨道的两台大车, 可以通过编码器定位, 使两台大车的行走间隔安全距离至少大于两台大车悬臂长度之和;若设置不同轨道的安全两台大车, 每台大车悬臂末端须安装雷达或射频触发器, 信号一旦检测到障碍物遮挡, PLC立即接收并同时对两台大车发送回转体停止转动指令。
4 系统硬件结构
斗轮堆取料机使用PLC系统和变频器控制。本地PLC实现堆取料作业的逻辑控制, 以及堆取料机各机构状态、故障信息的采集, 与中控PLC通过工业网络连接。系统整体采用星形结构, 如图2所示, 中控设备与各堆取料机采用Profibus、TCP/IP等多种通信方式进行数据交换。
5 控制功能
(1) 根据上级生产任务, 自动生成原料场日生产计划, 按照此生产计划自动选择料线, 经确认合理后, 自动供料。
(2) 原料场各种进场物料经自动取、制样、化验后, 数据准确、及时上传, 根据铁料化验数据, 自动生成几种混匀料配料清单, 经确认合理后, 自动控制配料。
(3) 根据原料场储料状况, 实现自动盘库功能, 且根据进出原料场料种、多少自动生成生产报表, 此生产报表数据可被共享且具备打印功能。
6 实际应用
东南沿海某中转码头原料场, 装备了6台大型堆取料设备, 部分设备实现了现场无人值守的远程自动功能。但是, 由于激光扫描仪安装在堆取料机悬臂末端, 只能扫描前方5~10m的距离, 所以在开始取料时, 需人工协助激光扫描仪将料堆头部扫描一遍, 并且无人操作的效率只有人工操作的90%左右。而国内目前大多数冶金的原料场料工艺较为复杂, 并兼有码头、堆取料、混料、配料以及向各分厂输送原料的功能, 要完全实现现场无人值守, 还需进一步研究。
参考文献
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[2]矫龙, 周双喜.酒钢自动控制系统的现状分析[J].甘肃冶金, 2011, (03)
综合原料场 篇2
原料场是钢铁厂完成生产任务最基础、最关键的环节之一, 功能完备, 工艺先进的综合原料场是当今钢铁厂原料准备的发展方向[1]。随着钢铁工业的发展, 企业规模不断扩大, 需要的原料大幅度增加, 加之循环经济在实际生产中的应用, 原料准备工序越来越受到重视, 更多的企业改造并建设了集中处理原料的原料场, 采用新工艺、新技术和新设备, 开展以精料为中心的原料准备和加工处理作业, 从而提高生产作业率, 减少原料倒运次数, 减少物料消耗, 提高原料质量, 实现精料方针, 减少粉尘排放, 改善周边环境[2]。
1综合原料场主要技术方案
本综合原料场所有物料均采用汽车进料。通过汽车受料槽接受含铁原料、燃料 (焦粉) 、熔剂 (生石灰、石灰石、白云石) 等, 经槽下给料设备、带式输送机输送至一次料场堆存, 各种含铁粉矿经混匀加工后送至向烧结车间, 改善烧结、炼铁的原料条件。料场年处理量为2595万t, 其中:年进料量:613万t, 年堆料量:613万t, 年混匀量:335万t;年供料量:1034万t。
综合原料场主要由受卸设施、一次料场、混匀设施、供料设施等组成。
2粉尘污染及危害
本综合原料场涉及到的含铁原料、燃料、熔剂等物料在装卸、堆放、输送过程中, 因产生落差或在外界风的作用下, 均会产生粉尘, 具有尘源点多、粉尘浓度高、各类粉尘混杂等特点, 这些粉尘给岗位职工的身心健康造成影响, 并会造成环境污染, 同时也会导致原燃料的大量风蚀, 给企业带来一定的经济损失。
2.1含铁原料
含铁原料主要由烧结精矿、氧化铁皮和杂料组成。含铁原料的主要组分为TFe、Fe O, 另含有微量结晶Si O2≤5.0%, 其游离Si O2含量<10%。在物料的输送、堆取过程中, 岗位工人长期接触高浓度粉尘环境, 没有良好的防尘措施和个体防护, 有可能患上尘肺病。
2.2焦粉
焦粉的粒度为0~10mm, 焦粉中游离Si O2<10%, 如果长期接触高浓度含焦粉的粉尘环境, 在输送、堆取等岗位的工作人员会受到尘肺病的危害。
2.3熔剂
白云石、生石灰 (氧化钙) 和石灰石作为熔剂, 粒度为0~3mm。白云石属于金属镁和金属钙的碳酸盐;生石灰及石灰石属金属钙的氧化物, 上述溶剂组分中都有少量游离微结晶型Si O2, 含量2.5~5.5%, 游离Si O2含量<10%。在输送、受料等生产工序中存在着粉尘危害, 岗位工人长期接触高浓度白云石、生石灰或石灰石粉尘环境, 如果没有良好的防尘措施和个人防护, 有可能患上尘肺病。生石灰粉被人体吸入口腔、鼻腔或进入眼睛均会造成器官的灼伤。
3预防粉尘污染及危害的主要措施
针对本综合原料场的粉尘污染, 采取以下防护措施。
(1) 原、燃料在转运过程中的扬尘点采用密闭抽风除尘系统。根据工艺要求, 结合总图布置和各种粉尘的特点, 合理科学的配置除尘系统, 本工程共设置4个除尘系统见表1。
各除尘系统气体含尘浓度8~10g/m3, 粉尘主要成分:原料矿粉。各除尘系统均采用脉冲布袋除尘器净化处理, 除尘效率>99.9%, 各点含尘气体经脉冲布袋除尘器净化后, 由风机抽出经烟囱排至大气, 排放浓度≤50mg/Nm3。排气筒高度除CC-1除尘系统为45m外, 其余系统均为35m, 粉尘排放浓度、排放速率均符合《大气污染物综合排放标准》 (GB16297-1996) [3]二级标准要求。除尘器收集下的粉尘, 经加湿机加湿, 由汽车运至料场参与配料。
(2) 岗位粉尘控制措施:为确保各工艺作业场所内粉尘浓度≤10mg/Nm3 (扣除相对于背景浓度值) , 所有产尘设施均采取除尘措施, 采用科学、合理的除尘风量和除尘管路的布置;采用科学合理的气流组织的吸尘罩;在各物料转运点、设备产尘点设置密闭性好的栏板罩和密闭罩等一系列有效措施, 采用机械负压抽风, 严格控制粉尘外逸, 使作业场所的岗位粉尘浓度符合标准要求。
(3) 带式输送机转运站和通廊采用喷洒水清扫地坪;贮料场等处采用喷洒水抑尘;所有污水集中处理后达标排放。
(4) 地下带式输送机通廊、地下料槽等地下设施设置机械通风装置。
(5) 为保证通风除尘设施正常运行, 加强对场内各通风除尘系统的管理, 每班配备专职工作人员, 对全厂除尘设施进行巡回检查, 发现问题及时修理。
(6) 从产尘设备不严密处或开放性尘源逸散到空间中的粉尘最终将沉积于地面、墙壁、设备和建筑构件上, 形成二次尘源, 定期清除这些积尘防止二次扬尘危害。
(7) 个人防护:综合原料场装卸机械司机、混匀岗位和带式输送机等岗位作业人员采取个人防护措施是防止粉尘危害的必要措施, 如配备防尘口罩、防尘帽、防尘工作服等。
通过以上治理措施, 可以减少本料场粉尘的无组织排放, 各岗位粉尘浓度得到控制, 最大限度地减少综合原料场的粉尘污染, 改善了工人的作业环境。
4结束语
本项目针对粉尘危害采取完善的防护措施:原、燃料在转运中扬尘点采用密闭抽风除尘;带式输送机转运站和通廊采用喷洒水清扫地坪;贮料场等处采用喷洒水抑尘;地下设施设机械通风装置;定期清除积尘。除尘设施满足国家和钢铁行业对环保的要求, 各项指标满足国家标准要求。在生产运行中采纳、落实这些防护措施, 能够最大限度地减少粉尘污染, 控制粉尘危害, 为员工创造良好的工作环境。
参考文献
[1]种道溪.钢铁企业应重视原料场的管理[J].冶金管理, 1991 (5) .
[2]燕开文.钢铁企业原料场设计的环保要素[J].山西冶金, 2010 (2) .
综合原料场 篇3
中国钢铁企业要应对当前面临的严峻形势,必须不断地提高生产效率,提高产品质量,降低生产成本,才能在激烈的竞争中立于不败之地。原料准备是钢铁企业的第1个生产环节,必须实现高效率、高质量、低成本,因此一方面要采用新设备、新工艺,一方面要不断提高生产自动化程度。在新设备、新工艺发明进程缓慢的情况下,不断优化生产过程,建立更高水平的自动化系统显得尤为重要。
目前钢铁企业原料场的大多数设备和单元工艺过程基本上实现了自动控制,但是料场整体还处于半自动状态,料场生产的各个环节之间由于缺乏必要的检测手段或者决策策略等原因无法自动衔接起来,很多作业任务都需要人工干预操作,不但工人的劳动强度大,还严重影响料场生产效率、产品质量的提高和生产成本的控制[1,2,3]。
随着检测技术、计算机技术和网络技术的发展,先进控制技术的应用,自动化的范围不断向管理领域扩展,信息化的范围不断向生产过程扩展,自动化和信息化逐渐融合,集控制、优化、调度、管理、经营、决策于一体的管控一体化成为企业自动化发展的方向[4,5]。
本文针对原料场管控一体化中存在的问题,以国内某大型钢铁企业待建原料场为背景,在研究生产实时动态调度和料堆三维测量方法的基础上,给出了原料场管控一体化解决方案。目前该方案涉及的相关模型和软件的开发和测试已经完成,但因项目停滞因而暂未投入使用。
1 原料场管控一体化瓶颈分析
原料场作为钢铁企业铁前系统的一个生产车间,负责将接收的轮船、火车、汽车运输来的各种原燃料储存在料场,并负责从料场向包括高炉、烧结、焦化、球团等用户供应原燃料,以及完成物料的混匀、筛分等物料预处理工作[1]。
通常原料场的生产管理过程主要包括编制作业计划、下达作业任务、控制设备运转完成物料接收和供应。虽然经过多年的信息化建设,钢铁企业已经实施了资源管理系统(ERP),在炼铁、炼钢、连铸、轧钢等各个工序也实施了生产执行系统(MES)[6],但是由于在ERP或铁前MES的生产计划缺乏有效的实时信息支持,底层控制环节缺乏优化的调度和协调,计划层与执行层之间无法进行良好的双向信息流交互,因此原料场的作业计划、流程调度还基本由人工完成,生产过程自动化还停留在流程控制、设备控制的层次。具体表现在以下两个方面。
(1)生产调度。原料场车间级的调度任务主要是根据来料计划进行物料堆放场地分配[7]以及堆料作业流程选择和排程;同时,根据高炉、烧结等用户的需求进行供料作业计划制定以及供料料堆(包括混匀料)选择和排程[8]。目前采用人工方式制定作业计划并下达作业指令进行原料场生产调度,一方面不能实现场地利用率的综合优化以及流程设备作业的优化排程,另一方面由于原料场存在来料时间、用户需要等诸多不确定性,所以制定的作业计划往往不能适应瞬息变化的生产需求。因此,生产调度的实时动态优化成为建立运作流畅、高效的管控一体化系统的关键技术。
(2)料场测量。建立高效的管控一体化系统,需要大量实时数据的支持。目前料场大部分生产作业实绩都可以通过底层自动化系统采集,例如设备状态、流程运行情况、料仓存量检测等,但是要实现上述作业调度任务,还必须实现料堆质量和形状的准确测量,才能为场地分配提供料场物料分布数据,进而完成堆、取料作业优化排程。同时,料堆测量还可以为堆取料机无人化控制提供技术支持[9,10],减少原料场人员配置,降低作业人员劳动强度,提高作业流程运行效率,是值得研究的新技术。
2 生产实时动态调度
按照原料在原料场中的流动过程,将原料场生产调度问题依次分为来料堆积场地分配计划、来料堆积作业调度、供料作业计划生成、供料料堆选择及取料作业调度4个子问题进行研究。
2.1 来料堆积场地分配计划
来料堆积场地分配计划就是对于进入受料系统的若干批来料,采取一定的堆积方式,按照一定的堆积规则,将一定量的来料堆积于合适的位置。当来料及可用堆位数超过一定值时,调度人员无法有效地完成堆积分配任务,或者其分配结果无法最大限度地满足各种堆积规则,因此需要研究解决来料堆位分配问题,开发基于优化模型的软件系统来辅助调度人员对来料堆位分配作出合理的决策,在提高决策效率的同时使堆积的结果最大限度地满足各种堆积规则。
本方案中,堆料场地分配采用多目标搜索算法首先对单批来料的堆存场地进行优化分配,按照同种物料尽量分料条堆放、同种原料同一料条尽量集中堆放、常用原料堆放在方便取用的位置、堆放物料的所需位置与空场地尽量匹配、原料尽量堆放在之前堆放的位置等规则找出最符合条件的分配方案;然后在多批料中对每批料按照不同的分配顺序进行优化分配,形成多个分配方案,计算每个方案中各批物料场地分配符合上述规则的程度的加权值,取加权值最大者为最优的多批来料场地分配方案。
2.2 来料堆积作业调度
在原料场中将物料从不同起始地点输送到不同目的地使用的皮带机与堆取料机等设备组成不同的输送流程,不同的流程之间可能存在相同的设备,堆积作业由流程来完成,相同的作业任务可能存在多条流程可以完成。
在堆积作业过程中,一条流程在同一时间只能处理一批来料,当多批来料的堆积作业流程都需要用到同一条流程时,为避免冲突,或者选择某批原料优先作业,其他排队等待;或者为了减少原料滞留成本,重新分配场地。
本方案中,首先对每一个堆积作业任务搜索可用流程,对所有任务的可用流程做全排列,形成多个流程作业方案,然后以作业时间进度、优先度、流程冲突等为约束条件,以运输工具滞留费用、堆取料机移动距离、设备作业率等为优化目标,选择一个较优的方案作为堆积作业调度方案。
2.3 供料作业计划生成
原料场所储存的矿石、煤炭、副原料等主要供应混匀料场、球团车间、焦化车间、喷吹煤车间、高炉等多个用户。原料场与各用户的接口通常为储料仓,由于料仓容量有限,缓冲时间短,所以供料作业首先要根据物料的使用速度和仓位检测,自动生成各用户料仓的供料需求计划,内容包括物料种类、需求量、料仓编号、最早供料时间、最晚供料时间等。
2.4 供料料堆选择及取料作业调度
根据各用户所需原料的品种及批量,需要在原料场中储存相应品种原料的多个可选料堆中选择一个或若干个,作为供料料堆。供料料堆也需要按照一定的规则合理选择,并确定取料位置及取料量,如尽量先取小堆原料等,以便为来料的堆积腾出空间,同时也要考虑如何降低某一品种原料的库存量及堆存期。
保证用户正常生产这个前提决定了供料作业的优先级较高,取料时要与来料堆积计划进行协调,合理安排供料,制定优化的供料作业计划,同时在实际生产时能根据现场情况适时调整供料作业进度,缩短对各用户用料请求响应时间,优先保证对高炉的供料。
本方案中,供料作业前,分析料场的原料堆存情况,获得已有料堆的信息,包括各料堆的起始地址、终止地址、所属料条等,根据各用户的供料需求计划,搜索每个作业任务的可取料堆和可用流程,在满足时间进度要求和消减设备冲突的前提下,生成多个取料方案,基于多属性决策方法,将取料规则视为决策要满足的多种属性,确定各属性的效用值,采用迭代计算权重与比较总效用值的方式,从可选方案中选择最佳的供料料堆和作业流程选择方案。
3 料堆三维测量
由于设置在运输皮带机的电子流量秤存在测量误差和累积误差,而且料场中料堆占用场地的实际情况未知,因此,使用电子秤记录的库存量和实际的料场图需要定期人工盘存校正。人工盘存工作量大,周期较长,料场实际物料分布变化情况更新缓慢,不利于生产调度计划的制定和动态优化,影响生产作业效率。
生产作业调度过程中不仅需要了解料场各料堆的场地占用情况,还需要获取各料堆的物料质量,因此需要通过某种方法得到较为精确的、实时的料场料堆信息,包括料堆位置、长度、高度、体积、质量、堆积角度等数据,为计划生成、作业调度和自动堆取料作业提供基本数据。
采用三维测量技术可以通过三维扫描获取料堆外形轮廓的点云数据,不仅可以计算出准确的料堆体积,进而计算料堆质量,还可以使用三维成像技术绘制出料堆的外形轮廓,为实现堆取料机无人化控制提供支持。
3.1 特点及方法
目前市场上现有的盘料仪可以用来进行料堆测量,但是钢铁原料场要实现生产作业实时动态调度、堆取料机无人化控制的管控一体化,仅采用周期性地料堆盘存,其实时性是不够的。而实时性是管控一体化原料场料堆三维测量的显著特点。
便携式的激光扫描仪显然不适用,固定式的在电力企业的煤场中也是堆取料机定期沿料条行走一遍,实现煤堆盘存的功能。现有的固定式盘料仪采用二维的激光探头无法在堆取料机作业的同时完成扫描,如果使用带驱动马达的三维激光扫描仪固定安装在堆取料机悬臂上,则需要考虑堆取料机在作业时悬臂振动带来的测量误差对测量精度的影响。
当堆取料作业的频次相对较低时,可以采用二维扫描仪固定式安装实现堆取料机无人化控制,堆取料机可以在作业完成后对当前料堆进行一次测量,实时更新料堆数据,堆取料机可根据实时的料堆数据进行自动堆、取料作业。
而一般钢铁原料场用户多、用户料仓存量小、缓冲时间短、堆取料机作业频次较高,若在作业之余增加测量任务,则有可能影响正常生产作业的执行。
为保证生产顺利进行,本方案采用三维激光扫描仪固定安装的方式。由于生产调度对料堆测量数据有实时性要求的主要是场地占用情况(即料堆的边界),堆取料机无人化控制对料堆测量数据有实时性要求的是用于确定悬臂工作点的料堆外形轮廓信息,因此,这些信息对精度的要求可适当降低;而料堆体积测量主要是为库存管理服务,因此可以将料堆体积测量作为优先级最低的作业任务与生产作业任务统一调度,利用作业间隙或堆取料机调车时间来分步完成。
3.2 安装方案
原料场场地按形状分为条形料场和圆形料棚两种,条形料场按功能又通常分为一次料场和混匀料场;堆取料机类型包括一次料场摇臂式堆取料机、混匀堆料机、混匀桥式双斗轮取料机和圆形料场堆取料机。不同的场地和不同类型的堆取料设备可分别采用不同的安装方案进行料堆测量。
由于混匀料场中堆料机和取料机在生产中是连续使用的,即使生产临时中断,恢复后也是继续原来的作业任务,堆取料机未完成一个堆的堆取任务时是不会调到其他料堆位置的,因此混匀堆料机和取料机的自动控制不需要料堆形状的数据;同时,混匀料场场地使用非常规律,基本不存在分配问题,也不需要测量料堆占用场地的数据,所以混匀料场不需要进行料堆测量。若要实现图形化、可视化,可以通过堆料机行程编码器和旋转编码器以及配料流量等数据计算得出堆料形状,通过取料机行程编码器和取料流量可以计算出取料后料堆形状。
3.2.1 一次条形料场料堆测量
由于一次条形料场物料堆放场地和品种不固定,因此本方案中料堆测量采用三维激光扫描仪定期全场扫描和实时变化更新的方法。三维激光扫描仪的安装方案如下:在堆取料机悬臂前部,料条中线上方位置安装激光扫描仪;在堆取料机中部的旋转齿轮处安装旋转编码器,测量悬臂的旋转角度;在堆取料机中部的悬臂俯仰轴处安装俯仰角度编码器,测量悬臂的俯仰角度;在堆取料机下部车轮处安装行程编码器,配合射频校正,测量堆取料机位置;在堆取料机控制室安装激光扫描仪控制机箱,连接激光扫描仪、旋转编码器和行程编码器,整合数据并将数据发送至原料主控网络上的其他计算机。
3.2.2 圆形煤场料堆测量
由于圆形煤场中料堆数量和品种较少且堆取料机负荷率相对较低,因此可以考虑在生产作业之外增加测量任务,同时为降低投资,可采用二维激光扫描仪进行测量。
圆形煤场堆取料机一般包括堆料臂和取料臂两部分,两者都可以进行360°或接近360°的旋转。激光扫描仪探头可以安装在堆料臂或取料臂上,在堆取料机旋转的过程中即可完成整个煤场的测量。安装方案是:在圆形料场堆取料机的堆料臂或取料臂上大约煤场半径1/2处安装一台激光探头,在堆取料臂旋转时对料场进行全范围扫描;在堆取料机堆料臂或取料臂的旋转齿轮处安装旋转编码器,使测量堆取料臂的旋转角度与激光扫描仪数据整合,形成完整的料场扫描图像;在电气室安装激光扫描仪控制机箱,整合数据并将数据发送至原料场主控网络上的其他计算机。
4 管控一体化系统解决方案
原料场管控一体化是通过采用先进的检测仪器仪表、共享和整合原料场各级计算机系统的信息,实现原料场生产从接收生产计划到作业任务分配调度再到设备执行的整个过程的自动控制,减少中间环节人为干预,优化生产执行过程,降低劳动强度,提高生产效率。
通过上述生产动态调度和料堆测量技术的研究整合现有资源和技术,给出可行的原料场管控一体化系统解决方案,实现作业计划自动生成、作业任务自动分配调度、作业流程全自动控制和信息管理。
4.1 作业计划自动生成
作业计划给出作业任务的物料的种类、数量、时间以及输送的起止地址,包括堆料作业计划、料仓供料作业计划和混匀作业计划。由于料场作业具有很高的不确定性,作业计划的时效不宜太长,因此本方案中以生产日计划为基础制定作业计划。
(1)堆料作业计划。对于受卸系统来讲,来料的信息基本由采购计划及供货合同决定,来料计划由相应的计算机系统提供。根据计划的来船、来车原料信息和料场物料的实际分布情况,按照堆存场地分配策略自动分配各种物料的储存场地。根据来船、来车原料的实际信息和计划信息的偏差情况,实时调整原料储存作业计划。
(2)料仓供料作业计划。料仓供料作业计划是指高炉矿焦仓、焦化料仓、烧结燃料仓、混匀配料槽等料仓的供料作业计划。根据各用户的生产计划、各种物料实际消耗速度和料仓存量计算出各料仓的物料需求量和补仓时间要求,生成料仓供料作业计划,包括物料种类、需求量、料仓编号、起止时间要求等。
(3)混匀作业计划。混匀作业计划包括建堆计划、配槽计划和混匀料供料计划。建堆计划是根据炼铁的需要、料场各种原料的成分和库存情况制定大堆的堆积计划,建堆计划要给出混匀料成分目标、混匀原料种类和配比、造堆总量和计划时间,其中混匀料成分目标可以由炼铁或烧结计算机系统给出。配槽计划是根据参与配料的原料种类和配比,按照一定的规则分配料槽,并按照料仓供料作业的模式制定配槽计划,保证配料作业的连续性。混匀料供料计划同样按照料仓供料作业模式,根据烧结料仓的存量、消耗速度、生产节奏生成混匀料供料计划。
4.2 作业任务自动分配调度
所有的作业计划由原料场中的各个输送流程来完成,作业计划必须分配到各个流程并合理排程。物料输送作业任务自动分配调度负责将作业计划中每一项子任务分配给相应的流程和设备来完成,并根据各个任务的优先级及时间进度要求进行调度排程。
(1)作业流程自动选择。原料场中所有可能的作业流程的信息存储在计算机和PLC中,包括流程包含的设备、顺序、状态等,根据作业计划给出的物料流的起止点、运输设备的状态、堆取料机的位置等信息,计算机和PLC为每一个作业任务自动分配若干个可用的备选流程。作业流程自动选择是指根据作业计划中每一项子任务的物料起点、终点检索流程库,并根据流程设备和堆取料机的状态以及料场物料的实际分布等相关信息自动选择出一条或多条可以完成该任务的流程,供调度排程模块选择。
(2)作业任务自动排程。以作业计划中各任务的时间要求、各个作业流程之间的关系为约束条件,以时间最短或成本最低为目标,对每一个作业任务的可用备选流程做全排列,按照作业流程优化调度策略从中选择一个流程,并排出各流程的作业时间进度。
4.3 作业流程全自动控制
作业流程全自动控制是指设备按照作业任务排程自动完成生产作业,包括堆取料设备的自动定位和自动完成堆取料任务以及输送流程的自动启停、切换等控制。
(1)堆取料机的自动控制。堆取料设备的自动控制包括自动定位和自动堆取料作业,自动定位由系统根据料场料堆分布数据自动计算定位数据并发送至堆取料机PLC系统自动执行,自动堆取料作业由系统根据料场料堆分布和形状数据、物料种类和数量等信息给出堆取料方式,并计算堆料层数、长度、步进距离、旋转角度等堆料参数和取料层数、开层长度、步进距离、旋转速度等取料参数,发送至堆取料机PLC系统自动执行。
(2)输送设备的自动控制。输送设备的控制即流程的控制,包括流程的顺启、顺停、急停、切换、合流控制,流程的控制已经完全在PLC中实现,系统只需要给流程号和控制指令,通过PLC即可实现输送流程的自动控制。在此之前专门针对原料场输送控制系统开发的“大型原料场流程及控制生成系统”可以生成流程控制程序源代码,将该源代码导入PLC进行编译可直接生成与流程控制相关的所有控制程序,系统只需要在计划的时间自动发出相应流程的控制信号,输送设备的连锁控制即可由PLC自动完成。
4.4 信息管理
管控一体化系统离不开计划层和执行层之间的信息共享,信息管理包括设备信息、物料信息、流程信息、料场信息、料堆信息、空地信息和库存信息等管理。
5 结束语
通过生产动态调度技术和料场测量技术的研究,整合现有资源与技术,实现原料场生产从计划到执行的全过程自动化,优化作业调度,可以提高堆取料作业效率、设备利用率、混匀矿等产品质量,减轻工人作业强度,进而降低生产过程综合成本,达到节能增效的目的。
同时,目前钢铁企业各工序的生产调度系统正面临着从分散、独立的系统向整体优化智能决策的全流程生产调度转变,原料场生产调度系统的实施适应自动化发展趋势,有利于钢铁企业实施跨工序、全流程的一体化生产调度。
参考文献
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DCS在炼铁原料场控制中的运用 篇4
DCS (集散控制系统) 是集计算机技术、控制技术、网络技术和CRT显示技术为一体的高新技术产品, 具有控制功能强、操作简便、可靠性高等特点, 已广泛应用在化工、电力、冶金等流程自动化领域中。某炼铁原料场有3台大型堆取料机、4 台汽车翻车机、3 台铁路翻车机。 各种铁矿石从外地运到原料场, 经原料场设备稳定供给高炉、烧结、焦化、输送, 过程十分复杂, 包括原料运输、贮存、混合、 破碎、 筛分等。 应用DCS系统建设一座高效的现代化原料场, 有利于保证炼铁正常生产, 提高劳动生产率。
1 原料场工艺及控制要求
1.1 原料场受料系统
(1) 一次料场:一次料场由A~F共6条料场及3台堆取料机等组成。其中A~D料场长320m、宽34m, E、F料场长150m、宽34m, 储料量约为18.5~20.5万t, 20个品种约36t堆位。
(2) 铁路受料系统:铁路受料系统由#1、#2、#5共3台FCJ翻车机及电振给料机组成, 有A20~A23共4个工艺操作系统, 运输能力为1 000t/h。
(3) 汽车受料系统:汽车受料系统包括4 个汽车卸车台及电振给料机等设施, 年受料量为39.2万t, 有A40~A43共4个工艺操作系统, 运输能力为800t/h。
1.2 原料场供料系统
原料场供料系统主要供给4 座高炉、6 台烧结机、3座焦化炉, 配送系统非常复杂。
(1) 原料场直接供料高炉系统:原料场P30~P34直接向#1~#3高炉供料, 新增G504至高炉的系统有G78、G79、G82、G83、G84共5个系统向#4高炉供料, 运输能力为600t/h。其中, #4 高炉容量为2 000m3, #1~#3高炉容量为1 250m3。
(2) 原料场供料烧结系统: 原料场交叉输送物料至烧结、高炉等系统。G50、G52~G62共12个系统向烧结系统#1、#2配料室供料;G40、G42、G44、G46、G48共5个系统向#3配料室供料。#5FCJ翻车机料槽到烧结的A24系统以及#1、 #2 高炉的G75 系统, 运输能力为1 000t/h;汽车卸车台料槽到烧结的A44系统以及#3高炉的G70系统, 运输能力为800t/h。
(3) 原料场供给焦化炉系统:主要有K10输送给焦化N02, 中间储焦楼K22、K23输送给焦化N02, K20、K21输送给中间储焦楼, 运输能力为350t/h。
(4) 返矿系统:高炉槽下烧结矿筛下粉运送到烧结系统配料室, 重新再利用。返矿中间储槽的S10系统运输能力为100t/h, 由四高炉综合计器室控制。 返矿中间储槽#13转运站储槽的S11系统运输能力为300t/h, N13到烧结的S12系统运输能力为30~50t/h, 由烧结系统控制。
(5) 混合系统: 由SR1、SR2 取料, SR3 堆料, 有G41、G43、G45、G49共4个系统。
1.3 工艺对DCS的控制要求
原料场由铁路受料、 汽车受料、 一次料场、 混合料场、破碎筛分、直拨用户、料场输出、供料运输、返矿运输、N4储槽内物料返回料场等工艺组成。 综合控制系统由DCS系统和电信设施组成。 辅助设施由通风除尘、 洒水等设施组成。
中控室是原料场的管理中心, 内设控制站、 操作站 (另一台操作站设置在N10) 、工程师站、通信站、电子秤二次仪表盘、调度电话总机、料场计量报表的计算机及打印机、室内空调等设施。#5FCJ、汽车卸车台、 堆取料机未参与联控, 由现场手动操作。原四车间的矿槽料位检测已拆除, 原一车间的矿槽全部具有料位检测功能。参与DCS系统的设备只有皮带、给料机和振动筛, 其余设备只有指示信号。
1.4 原料场与外部联系
(1) 原料场与烧结系统的联系。 原料场向烧结供料的交接点在烧结的#30转运站, G406属原料场控制设备, G407R属烧结控制设备。 烧结矿运输系统在#27 转运站交接, P101、P20属原料场控制设备, 27-2、27-6属烧结控制设备。烧结返矿与烧结的交接点在N13, 由烧结系统控制。
(2) 原料场与焦化系统的联系。 原料场与老分化N01、筛焦楼的交接点在新焦N2, K203属原料场控制设备。原料场与交焦化的交接点在N02筛焦楼, K101属原料场控制设备, N02筛焦楼内设备属焦化控制设备。
(3) 原料场与#1~ #3 高炉的联系。 原料场与#1~#3高炉的交接点在供料系统N15, G606SH属原料场控制设备, 冶13、冶14、冶10属老高炉槽控制设备。
(4) 原料场与四高炉的联系。 (1) 供料与四高炉的交接点在四高炉矿槽上, 55.2m平面上所有设备均属原料场控制。 (2) 原料场与四高炉矿槽下返矿的交接点在返矿中间储槽上, S101、S102归四高炉综合计器室控制。 (3) #5FCJ翻车机与铁路局103站信号楼的联系:#5FCJ重车线与103站外线的交接点分别设有红、黄灯信号并有1个信号按钮箱, 当FCJ允许进车时黄灯亮, 否则红灯亮。当机车推重车进入FCJ重车线且操作人员摘钩后, 须到按钮箱发送信号到FCJ操作室表示车已摘钩, FCJ操作室只有接到此信号后重车才可工作。#5FCJ空车线与103站外线交接点也分别设有黄、红灯信号, 黄灯信号表示允许机车把空车牵引走, 否则红灯亮。以上红、黄灯信号均由FCJ操作室信号台发出。
1.5 工艺流程操作系统
需向烧结系统供料时, 只有原料场车间自动控制系统收到烧结允许供料信号后才能启动;向高炉供料时, 只有G504运行后才能启动相应系统。 原一车间的自动控制系统在向一期高炉供料时, 分别有冶13、冶14、冶10联络信号;在向烧结系统供料时, 有烧结的联络信号。这些联络信号不参与设备控制, 只用于指示。
2 系统设计
2.1 状态显示
系统设有红色、红色闪烁、绿色、绿色闪烁、黄色状态指示灯, 灰色为闪烁底色。 操作和故障用对应文字描述, 在发生操作和故障时才显示, 正常状态和无操作状态时均不显示。
(1) 红色:表示设备处于停止状态。
(2) 红色闪烁: 在进行自动操作时, 所选系统对应的皮带红色闪烁, 以确定所选系统对应的皮带具备运行条件。
(3) 绿色:表示设备在自动状态下运行。
(4) 绿色闪烁: 在设备出现皮带跑偏、 皮带打滑等非停机故障以及机旁、单机运行时绿色闪烁, 其目的是在不影响生产的同时提醒操作员及时进行处理。
(5) 黄色:表示设备出现停机故障或不具备自动运行条件, 需要对故障进行处理或使该设备处于自动状态。停机故障包括开关跳闸、 紧急停车、 解除联动、 电机过载等。
(6) 故障显示: 当发生开关跳闸、 紧急停车、 电机过载、解除联动、皮带跑偏、皮带打滑、正向极限、反向极限等故障时, 对应的红色文字显示;正常状态时不显示, 对应位置为空。
(7) 操作状态显示: 系选时用信号灯指示, 红色表示没被选上, 绿色表示已被选上。控制方式:启动、顺停、急停、清除系统选择。选择方式:单机、自动。单机控制时现场机旁能够控制停止、运行、正转、反转。状态用文字描述, 字体为黑色。其中, 启动、顺停、急停、清除系统没有背景色;单机方式用青色做背景色;停止用红色做背景色;自动方式、运行、正转、反转状态用绿色做背景色;机旁用黄色做背景色。
2.2 操作方式
系统设有自动、单机、机旁三种操作方式。
(1) 自动:各设备都设有自动切换按钮, 当所选系统对应设备都处于自动状态时才能进行自动控制操作, 各设备具有联锁控制功能。
(2) 单机:单个设备允许控制室操作, 在自动运行无法满足生产时允许单机进行灵活组合。
(3) 机旁:在岗位交接班和现场检修时, 允许对单个设备进行现场试机, 以确认设备是否正常, 运转完毕应打到联动状态。
2.3 自动控制设置
系统操作分为两部分:原料场自动控制系统由原四车间操作;高炉原一车间自动控制系统由原一车间操作。
(1) 原料场部分。 在中控室分别为操作站、 工程师站、通信站各配置1台计算机。原四车间操作员在此操作站对原四车间设备进行控制, 可以用工程师站监控整个系统工艺流程, 但通信站不允许运行OPC以外的软件。
(1) 操作界面:主要有报警一览、流程图、故障诊断。报警一览记录整个系统现场故障情况;流程图实现各种操作, 用于满足生产控制; 故障诊断显示DCS故障位置及故障类型, 以便维护人员快速处理故障。
(2) 流程图:由整个工艺流程图、受料及直拨供料系统自动操作、料场混匀及供料系统自动操作、A/L皮带单机操作和故障状态、G/B皮带单机操作及故障状态、电子秤共6幅画面组成, 设有6个切换按钮, 各画面可以任意切换。画面分为3 层: 首先进入主画面, 观察整个设备状态;再进入自动操作画面, 进行系统操作, 还可以在该画面监视系统对应设备的状态;最后进入单机操作及故障一览画面, 观察具体故障。
(2) 高炉原一部分。在#10转运站配置1台操作站, 虽然原一操作员只能控制原一设备, 但是可以在监控画面观察整个系统设备。
(1) 操作界面:操作界面与原料场部分相同。
(2) 流程图:由整个工艺流程图、K/S系统自动操作、P/G系统自动操作、K/S皮带单机操作和故障状态、P/G皮带单机操作及故障状态、矿槽料位共6幅画面组成, 设有6个切换按钮, 各画面可以任意切换。画面分层及相应功能仍与原料场部分相同。
3 系统联锁
(1) 系统控制方式: 各设备除L101、L102、L103外, 同时只允许被一个系统选上。 当L101、L102、L103的上游系统被选上时不允许下游系统再选, 只有在L101、L102、L103的下游系统先选上后才允许与上游系统进行组合。
(2) 启动:只有在下游设备运行5s后才允许上游设备启动。
(3) 顺停:只有上游设备停止并延时到后才能停止下游设备。
(4) 汽缷给料机:设6个仓选择, 1个时间设置框。选1个仓时, 就运行该仓对应的2台给料机;选2个仓时, 2个仓就各运转1台给料机, 5min后再切换到另外2台给料机, 以后便交替切换;选3个仓时同理, 同时选择仓量不能超过3个。A401 停止后给料机必须停止, 给料机停止不影响A401运行。
(5) #5 FCJ翻车机给料机: 设2 台给料机选择 (A101F、A102F) , 选1 台运行1 台, 选2 台同时运行2台, 不选不运行。A201停止后给料机就停止, 给料机停止不影响A201。
(6) YA101筛下皮带选择:选择过筛系统时, 允许对筛下的皮带是否随该系统运行进行选择。皮带被选上就参与控制, 同时具有相应的逻辑关系;未选上就不运行, 此时可以被其它系统使用。
(7) YA102筛子选择:YA102被选上, 就参与系统控制, 并具有相应的逻辑关系;未被选上, 则与系统无关。
(8) 系选条件: 只有该系统对应设备处于自动状态, 没有被其它系统选上并且无故障时该系统才能被选上。
(9) 预警:自动运行时, 响铃5s后开始启动设备, 设备运行时解除电铃。电铃以2s脉冲输出, 以防止系统启动时间过长而被烧毁。运行期间不允许有预警信号输出。系统未启动完毕就停止该系统设备, 则在清除系选后解除该系统对应设备的电铃。
(10) 选择功能:给料机系统选上后, 必须有1台以上给料机被选上才能启动该系统。当系统启动后, 选择给料机或筛子参与控制。若要齐停给料机或筛子上游设备, 则需重启该系统, 系统从设备停止处接着启动。筛下选择只有B301、G402具备系选条件时才能选上。
(11) 组合功能: 具有上下游关系的系统允许同时运行, 只有先选下游系统才能通选上游系统。2个系统组合时, 具有单个系统的逻辑关系。
4 系统实现及系统运行状况
4.1 系统操作
除停止、启动、顺停、急停、清除系选、电铃外, 点击各按钮需要确认才能生效, 确认对话框如图1所示。
(1) 自动控制。 只有设备在机旁打到联动位置时, 才能在计算机上进行自动操作。
具体步骤: 现场打到联动位置, 进入单机及故障画面, 点自动按钮, 此时设备状态栏一直显示 “自动”字样, 表示设备已处于自动状态, 为系选做好准备。
(2) 系统控制。 只有系统对应设备处于自动状态, 同时没有被其它系统选上, 并且各设备没有停机故障才能选上该系统, 选上后系选条件就不再影响系选信号。
具体步骤:进入自动操作画面, 点击系选按钮, 该系选按钮指示灯由红色变为绿色, 表示该系统已经选上, 同时自动操作画面左边的流程图对应设备变成红色闪烁;否则, 表示系统不具备选上条件, 流程图对应设备为红色。当系统设备全部停止后, 可以点击 “清除系选”按钮清除系选, 此时系选指示灯变成红色, 为选择其它系统做准备。
(1) 启动:只有选好系统后才能启动该系统的设备。具体操作:进入自动操作画面, 选择系统点击启动后该系统的所有设备开始响铃, 同时启动显示框显示 “启动”字样, 3s后消失, 用于确认操作。5s后开始启动未运行的最下游设备, 对应设备运行后解除该设备电铃;下游设备运行5s后自动启动其上游设备。 流程图里对应设备运行后, 由红色闪烁变为绿色, 当对应设备全部运行后, 该系统设备全部变为绿色。若整个系统启动超过4min, 则自动清除系统启动信号, 没有运行的设备会停止启动, 但不影响已经运行的设备。可以重点启动按钮来启动上游未启动设备, 当最后一个设备运行后解除启动信号。
(2) 顺停:当需要停止系统时, 选择该系统的顺停按钮, 该系统设备从最上游开始顺序停止, 当上游设备停止延时到后才能停止下游设备 (急停按钮对单机操作也有效) 。同时, 顺停显示框显示 “顺停”字样, 3s后消失, 用于确认操作。当系统所对应设备停止后, 流程图上该设备显示为红色闪烁。
(3) 急停:只有在紧急情况下才用急停按钮停止设备, 点击 “急停”后对应系统选上的设备齐停。同时, 急停指示框显示 “急停”字样, 3s后消失, 用于确认操作。此时流程图里该系统的所有设备变为红色闪烁。
(4) 清除系选:在系统所有设备没有运行的情况下, 点击 “清除系选”按钮, 系选指示灯变成红色, 流程图对应设备由红色闪烁变成红色。 同时, 清除系选指示框显示“清除系选”字样, 3s后消失, 用于确认操作。
4.2 单机控制
(1) 单机切换: 进入单机及故障画面, 点击设备单机按钮, 设备切换到单机操作方式。同时, 显示框一直显示“单机”字样, 表示该设备处于单机操作状态。
(2) 电铃:在单机操作方式下, 点击电铃按钮进行预警操作。电铃按钮为点动方式, 每点击1次保持5s。
(3) 启动:在单机操作方式时, 启动该设备运行。 有正转、 反转、 启动3 个按钮, 单击后显示框显示 “正转”、 “反转”或 “运行”字样, 指示该设备状态。
(4) 停止:在单机操作方式下, 点击停止按钮, 该设备便停止运行;同时, 显示框显示 “停止”字样。
4.3 机旁操作
在现场需要检修或交接班运转设备时, 在机旁操作箱把转换开关打到手动位置, 该设备便处于机旁操作方式, 并保持自动和单机状态, 同时在故障一览显示解除联动。
4.4 电子秤
电子秤有A401、A202、B301、G502、G406。每个电子秤设1个开始操作按钮、1个结束操作按钮, 选项有矿种选择、堆位号选择、瞬时量、累计量、交接班选择和操作员选择。接班时进行班次选择, 操作时在对应电子秤处进行堆位和矿种选择。点击开始按钮, 对应电子秤先对累计量清零, 同时数据库记录开始时间, 然后便开始对瞬时量进行累计。点击结束按钮, 该电子秤累计结束, 相关数据传给数据库。
4.5 故障显示
故障分为停机故障和非停机故障。发生停机故障时, 在3种操作方式下都可以直接停止故障设备。发生非停机故障时, 只进行报警不停止设备。在自动工作方式下, 发生停机故障时, 对应设备以及该设备上游的设备齐停, 不影响下游设备运行。
5 结束语
应用DCS集散控制系统对炼铁原料系统现有设备控制实施改造, 采用人性化理念, 使操作更简单;实时监控设备故障, 缩短了故障处理时间;优化工艺, 满足各种复杂控制方式, 为生产管理提供了可靠信息。本项目已经投入使用, 实际生产运行表明其达到了生产要求和设计的预期目标。
参考文献
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综合原料场 篇5
1 综合原料场现状
安钢为改善原料条件差的问题,于2003年成立安钢烧结原料场,作为安钢的专用原料场,经过6年多的建设、改造,安钢烧结原料场已成为较大的原料场之一。安钢烧结原料场堆场面积82万m 2,贮矿量可达140万吨,一次料场现占地面积14万m 2,拥有3条料线。安钢烧结原料场的混匀系统由一次料场、混匀工艺设施、回收料混匀场组成。混匀工艺是将一次料场堆取的原料送入8个混匀配料槽,按堆料计划由3 200圆盘给料机经皮带电子秤完成配料作业,再送至混匀堆料机进行人字型往返行走堆料,最后由双斗轮取料机送至烧结厂。
2 以块矿球团筛分系统为主的技术改造
新建2 000m 3级高炉是安钢“三步走”发展战略的重点工程。新建400m 2烧结机与之配套,为高炉提供烧结矿而球团块矿的受卸筛分贮存运输等工艺无处理场地。公司立足现有场地条件,实现结构优化,完成2 000m 3级高炉配套项目设计。2007年,公司经过多次设计论证,项目组决定在第一原料场建设球团块矿工程。利用现有工艺装备,与原有受卸系统对接,新建筛分系统及返粉运输系统,占用一次料场部分堆场,实现分品种缓冲堆存,新建和改造部分皮带机,与2 000m 3级高炉槽上运输系统对接,同时实现两座2 000m 3级高炉球团供应系统互为备用。
3 一次料场工艺设备改进
3.1 规范矿种布置
一次料场是在原场地基础上边生产、边建设,堆取料机在试运行初期暴露出设计、安装上的缺陷,为保证生产,部分汽车来料仍在一次料场人工卸车,加上建设前遗留下的矿堆,一次料场矿种布置不规范,部分堆取料机建堆,部分人工建堆。2006年10月堆取料机正常使用后,尽可能减少人工建堆,逐步按生产需求合理布置矿种。
3.2 改造堆取料机,提高设备作业率
由于堆取料机在设计安装方面存在许多问题,连续发生了回转机构错位、尾车塌落、防倾翻轮变形、滑线变形等设备事故。设备作业率低,不能满足一次料场堆料、取料工艺要求。通过计算校核,增加了配重,从根本上解决了回转机构的故障,重新加固尾车、校正滑线,保证堆取料机正常运转。
4 一次料场以扩大生产能力为主的原料场技术改进
一次料场以扩大生产能力为主进行原料场技术改进。料场经过建设和改造,工艺比较完善,能力相互匹配,主要有以下组成部分:
(1)受料系统。新建汽车受料槽12个,槽容150m 3,接受汽车来料。新建翻车机2台,主要翻卸烧结用铁矿粉,部分球团矿、块矿和焦化用煤。
(2)一次料场。一次料场占地约14万m 2堆放10余个矿种。采用三线三跨作业方式,相应配置三台斗轮堆取机,可同时进行两个矿种堆料作业和一个矿种取料作业,即“两堆一取”的作业模式。新增回收杂料配料槽8个,槽容180m 3,主要配加冶金废料,高炉槽下返矿等。堆料能力由800t/h提高至1 200～1 400t/h。料堆跨距加宽3m,单料条贮量增加约4万吨。取料能力由800t/h增加至1 000～1 200t/h。
(3)输送系统。对原皮带机提速改造,满足输送要求。
4.1 一次料场混匀工艺进一步优化的实践
众所周知,一次预混非常重要,其效果的好坏直接影响着混匀矿的质量。为了提高一次预混的效果,向混匀提供优质的原料,我们把质量工作的重点放在一次料场,主要抓了以下工作:料场改造,料位优化,堆取料工艺,进原料场原料质量台帐网络化等。
对一次料场的堆料工艺进行优化改造。球团块矿工程利用第一原料场现有的工艺装备,与原有受卸系统(汽车受料槽、2#翻车机)对接,改造现有A 102/A 302皮带机。新建筛分系统及返粉运输系统。与第二原料场的一次场对接,在第一原料一次场的E 101线上计划增加一台斗轮取料机,占用部分堆场,实现分品种缓冲堆存。新建K 201、K 202、K 203皮带机,原烧结矿运输线中的K 103皮带机经改造后,与2 000m 3高炉槽上运输系统对接,同时实现2 000m 3高炉球团供应系统互为备用。
该工程发挥了原有装备的工艺优势,提高了设备作业率;实现了高炉用球团、块矿的接受、筛分、贮存、运输等功能;满足高炉精料冶炼的要求,降低了入炉球团块矿的粉末含量,改善料柱透气性,并对单品种矿分堆存放,经堆取料机实现初步混匀,提高高炉的质量和产量,降低焦比,经济效益显著。
一次料场的改造集中在一次料场的A料场,因为在改造之前,A料场有的货位主要供炼铁使用存放球团、块矿,一台堆取料机工作,且A料场品种较多,有巴西块矿、加拿大球团、美国球、等品种,它们的供料比例都较大,对堆取料都有很大的影响。2007年上半年对A料场的堆取料设施进行了彻底的改造,在A料场东侧增设了一台斗轮取料机,使取料与堆取料机堆料不相冲突。通过改造之后,该料场向炼铁供球团、块矿与来料相冲突不能同时进行的矛盾现象得到彻底的改观,为混匀矿质量的进一步稳定打下了良好的基础。
4.2 堆料工艺优化改进
(1)一次料场堆型的改进
结合安钢一次料场的实际,考虑原料特性和生产用量,我们在布料中采取了平行并列布料方式和串联料堆相结合的方式。为了防止原料在堆料时发生粒度偏析,一次料场在堆料过程中对粒度较大的南非粉采取鳞状布料对巴西印度粉采取三菱形布料,精矿粉采用条形布料,即一次料场堆料原则:是原料粒级差大,用鳞状布料,粒级差小的用条形布料,粒级差中的用三棱型布料。
(2)一次料场堆料方式的优化
对料场堆料的作业设计要求:堆料悬臂置于料堆起点上开始堆料,悬臂随料堆的不断升高,按500mm节距仰起,当料堆逐渐堆集至料堆最高点时,堆料机不改变回转角度,走行至第二点开始堆料至同样高度,堆完一小堆行走一个距离,再堆一小堆,直至堆完整个料堆。
4.3 取料工艺改进
为减少粉矿在堆料过程中粒度偏析,取料采用斜坡取料法,即斗轮沿料堆的斜坡按照一定量的进给量。由上往下逐层旋转取料。悬臂按物料安息角的斜坡方向下降,每下降一次,行走机构斗微动一个距离,分层逐步取完。由于精矿建堆时,粒度偏析较小,取料采用旋转分层取料法。首先把斗轮置于料堆顶层,然后机构微动一个进给量,悬臂反复旋转取料至给足取料长度,料堆长度较长时,分段取料;料堆较短时,全层取料,分层取完。
5 结语
近年来,一次料场正常运行后,单品种矿初步混匀效果明显,混匀矿的质量在一定程度上得到改善,但个别月份并没有显著提高。这是因为一次料场还没全部规范,缓冲场地较小,仍有小部分汽车来料直接在一次料场卸料,加上部分改造没有完成,一次料场不能充分发挥作用,影响了混匀效果。
通过对堆取料机的改造,一次料场逐步正常运行,生产组织上尽可能减少人工建堆,避免边建堆边使用。根据原料特性合理按排堆料、取料作业。单品种矿在一次料场初步混匀,减少物料化学成分和粒度组成的波动,为二次料场混用奠定良好的基础。
通过采取一系列措施,提高了进厂原料的稳定水平,保证了混匀料质量,稳定了烧结生产,使混匀料和烧结矿质量均有了显著提高(见表1)。
原料场建成以来,混匀料的质量在不断提高,但与先进单位还存在一定的差距如能进一步解决好配料料仓料位计和原料成份反馈滞后的问题,将会进一步提高混匀料质量获得更大的经济效益。
参考文献
综合原料场 篇6
关键词：地下连续墙,导墙,泥浆护壁,钢筋笼,水下浇筑混凝土
0 引言
地下连续墙 (underground diaphragm wall) 是利用各种挖槽机械, 借助于泥浆的护壁作用, 在地下挖出窄而深的沟槽, 并在其内浇筑适当的材料而形成一道具有防渗 (水) 、挡土和承重功能的连续的地下墙体。地下连续墙具有墙体刚度大, 防渗性能好, 施工时振动小, 噪声低, 占地少, 可以贴近施工, 工效高, 工期短, 质量可靠, 经济效益高等优点, 因此自20世纪50年代开始使用以来, 随着施工技术和施工机械的改进, 被广泛的应用到各个行业的地下工程中。工业建筑施工中, 经常受场地周边建筑限制, 深基础施工时, 采用地下连续墙作地基处理及承重结构, 是最经济实用的。下面以太钢烧结原料场改造项目为例, 具体介绍地下连续墙在工业建筑中的应用。
1 工程概况
该项目为太钢原料场技改建设项目, 包括多个单项工程, 主要有翻车机室、汽车受料槽及火车清车槽、翻车机室和火车清车槽之间地下通廊、火车清车槽北头A1—转地下通廊等。施工现场位于太钢厂区内东北角, 旧一次料场区域内, 分布呈南北走向、互相连通贯穿在一起, 具体情况详见图1。
由图1可知, 场地周边环境复杂, 施工平面紧张, 新旧建筑距离较近, 如翻车机室到防风网立柱中心线最小距离不足5 m;同时具有地下障碍物多, 地下水位高, 地质条件复杂, 单体荷载大等特点, 因此翻车机室基础、汽车受料槽及火车清车槽基础、翻车机室和火车清车槽之间地下通廊、火车清车槽北头A1—转地下通廊均采用地下连续墙结构。
2 地下连续墙的施工工艺流程
施工工艺如下:
原有障碍物拆除和场地清理整平→前期打井降水 (主要服务于导墙开挖, 或在开挖期间采取明排水) →导墙开挖 (由南向北依次分区、分段开挖) →导墙施工→连续墙施工 (由南向北依次分区、分段施工) →东侧既有防风网设施保护→连续墙槽段接头高压旋喷桩封堵→分层开挖和设置支撑→主体结构逆作施工。
3 地下连续墙施工中的要点控制
3.1 导墙施工
本工程地表有厚度不均的杂填土层, 为保证导墙底部放置在原土层上, 导墙开挖深度为2.5 m深, 导墙为倒L形现浇钢筋混凝土结构, 厚度为250 mm, 采用双层双向14@200配筋, 混凝土采用早强C25。地下连续墙设计厚度为800 mm, 为满足机械工艺要求, 导墙成型后内侧净宽度控制在860 mm, 导墙多出60 mm部分应全部靠基坑外侧不能占用主体内衬结构位置。
导墙是控制地下连续墙各项指标的基准, 为保证连续墙平面位置和垂直导向, 导墙施工应严格按照以下施工流程进行:
测量放线→开挖沟槽→人工修坡和清底→导墙侧壁和顶部水平结构支模绑筋、混凝土施工→混凝土养护、拆模→导墙内回填土、设支撑。
3.2 护壁泥浆的配制与使用
泥浆在地下连续墙成槽过程中主要起护壁作用, 本工程连续墙深度范围内有两层砂层, 对成槽后的槽壁稳定性非常不利, 因此, 泥浆质量好坏直接影响到连续墙施工的质量与安全。
根据现场地质条件, 针对松散层及砂层的透水性及稳定情况, 泥浆采用优质膨润土泥浆, 泥浆配合比如下 (每立方米泥浆材料用量kg) :200目膨润土∶纯碱∶水∶增粘剂CMC为116∶1.8∶950∶0.8, 此配合比在施工中应根据试验槽段及实际情况再适当调整, 以使泥浆性能达到最佳状态。
泥浆制作过程直接影响泥浆质量, 应严格按照如下流程进行制作:先配制CMC溶液静置5 h, 按配合比在搅拌筒内加水, 加膨润土, 搅拌3 min后, 再加入CMC溶液。搅拌10 min, 再加入纯碱, 搅拌均匀后, 放入储浆池内, 待24 h后, 膨润土颗粒充分水化膨胀, 即可泵入循环池, 以备使用。
泥浆在存放过程中要保持流动状态, 在循环使用过程中, 泥浆性质恶化, 因此要不断检测泥浆的各项性能, 保证泥浆各项指标合乎规范要求。如果不能满足要求, 必须进行再生或调整。
3.3 成槽施工
3.3.1 挖槽设备及工艺
根据地质报告, 土层中含有两层砂层, 挖槽设备选用加重型液压导板抓斗, 图2为其施工流程图。
3.3.2 单元槽段划分和挖掘顺序
该项目地下连续墙施工共划分为72个槽段 (其中翻车机区域26个, 火车清车槽区域30个, A1—转地下通廊区域16个) , 标准槽段宽5 m。
注:1— (投入) 膨润土CMC, 纯碱;2—搅拌筒;3—旋流器;4—振动筛;5—排沙流槽;6—回收浆储存池 (待处理浆) ;7—再生浆池;8—液压抓斗;9—护壁泥浆液位;10—吊钢筋笼专用吊具;11—浇灌混凝土;12—钢筋笼搁置吊点;13—混凝土导管;14—锁口管;15—专用顶拔设备
单元槽段的挖掘顺序应保证抓斗在吃土阻力均衡的状态下挖槽, 即要么抓斗两边的斗齿都吃在实土中, 要么抓斗两边的斗齿都落在空洞中, 切忌抓斗斗齿一边吃在实土中, 一边落在空洞中。
3.3.3 挖槽机操作要点
挖槽机在挖土时应保证抓斗出入导墙时要轻放慢提, 防止泥浆掀起波浪, 影响导墙下面、后面的土层稳定;悬吊机具的钢索不能松弛, 应处于垂直张紧状态, 这是保证挖槽垂直精度必需做好的关键动作;要时刻关注侧斜仪器的动向, 及时纠正垂直偏差;成槽完毕或暂停作业时, 即令挖槽机离开作业槽段。
3.4 钢筋笼制作及吊装
3.4.1 钢筋笼制作
钢筋笼的制作是地下连续墙施工的一个重要环节, 应根据地下连续墙体配筋图和单元槽段的划分来制作。钢筋笼的制作中主要存在两方面的问题, 一是焊接质量, 二是制作进度。该项目主筋和水平筋全部采用直螺纹机械连接形式, 主筋和水平筋交叉点以焊接为主, 吊装点附近部位采用点焊。为保证质量所有操作人员必须持证上岗。
地下连续墙施工时, 如何准确控制预埋件位置是一个施工难题。该项目需要按设计要求预埋插筋和接驳器, 现场采取以下控制措施取得了良好的效果, 具体如下:
1) 准确计算每幅槽段钢筋笼上面固定的钢筋和接驳器标高, 采用钢筋笼顶部设置的吊筋来控制其高度位置上下不超过50 mm。
2) 为保证浇灌混凝土时放置导管时, 钢筋笼里有足够的空间, 暂时将下放导管位置1.0 m宽范围内预埋插筋和钢筋接驳器取消, 全部改成后期喜利得植筋的办法植入钢筋规格型号同预埋插筋和钢筋接驳器。
3.4.2 钢筋笼吊装
为了防止钢筋笼在起吊、拼装过程中产生不可复原的变形, 各种形状钢筋笼都设置纵横向桁架、吊点等施工用筋。该项目整幅钢筋笼最大吊装重量约36 t, 采用1台150 t履带吊和1台80 t履带吊一起配合吊装。图3为钢筋笼起吊过程。
3.5 水下浇筑混凝土
该项目导管内径为250 mm, 水下浇筑混凝土施工前要检查导管的泌水性, 符合要求后才能使用, 防止浇筑混凝土时有漏浆现象。下导管时要根据槽段深度控制导管长度, 符合规范要求的导管底要高于槽底30 cm~50 cm的条款。浇筑过程中, 为防止泥浆卷入导管内, 拆除导管时要根据混凝土上升高度控制导管拆除长度, 保证导管有足够的混凝土埋入深度, 一般为1.5 m~3 m。
该项目采用商品泵送混凝土, 强度C30, 防水P8, 坍落度180 mm~220 mm, 初凝时间5 h~6 h。开始浇灌时, 浇灌混凝土应满足开浇阶段混凝土量的需要。灌注过程中, 要勤测量混凝土面上升高度, 控制导管埋深, 灌注过程要连续进行, 中断时间不得超过30 min。为保证连续墙顶部混凝土浇灌质量, 连续墙顶需正常超灌500 mm高。为了保证导墙的稳定性, 除正常超灌外, 还应保证平直段每间隔一个槽段和所有转角槽段都多超灌至-1.0 m标高位置处, 另外在导墙上面有重型车辆行走的地方, 需要将相邻的两个槽段全部超灌至和导墙顶面平。正常超灌和多超灌部分待主体内衬结构时再凿除掉。
4 结语
地下连续墙在工业建筑中的应用, 充分发挥了地下连续墙贴近施工, 工效高, 工期短, 质量可靠, 经济效益高等优点, 但是地下连续墙又是一项质量要求高, 施工工序多, 并须在短时间内连续完成一个具有防渗 (水) 、挡土和承重等功能的地下隐蔽工程, 每一道工序施工质量好坏都直接影响着下一道工序的施工质量, 因此施工中必须严格按照施工方案和相关规范要求进行。
参考文献
[1]丛藹森.地下连续墙的设计施工与应用[M].北京:水利水电出版社, 2002.
[2]江景波, 赵志缙.建筑施工[M].上海:同济出版社, 1990.
[3]黄健梅.浅谈地下连续墙应用[J].广东建材, 2009 (4) :88-90.
国内蜡下油原料的综合利用 篇7
关键词：蜡下油,乙烯,润滑油基础油,凡士林,蜡,利用
1 前言
蜡下油是炼厂溶剂脱蜡脱油工艺的副产物,具有蜡含量高、性质稳定等特点。其生产工艺为:首先利用丁酮和甲苯混合溶剂易溶解油而难溶解蜡的特性,在低温下将润滑油料中的蜡结晶分离出来,分别得到脱蜡油和含油蜡;蜡中含有少量的油会影响其质量,需进一步利用溶剂的选择性或采用石蜡发汗的方法脱除蜡中残余的油,最终得到脱油蜡和蜡下油副产物。工艺流程如图1所示。
由于我国原油具有蜡含量高的特点,使我国成为世界石油蜡的生产和出口大国,因此具有丰富的蜡下油资源。在实际生产中,蜡下油大多被用作催化裂化原料,产品附加值低。本文就使用蜡下油生产乙烯、润滑油基础油、凡士林及蜡产品等高附加值产品的工艺进行综述,为蜡下油资源的高效利用提供思路。
2 用于生产乙烯
与轻柴油相比,蜡下油氢含量高、烷烃含量高、芳烃含量低。理论上,蜡下油是较好的裂解制乙烯原料。但由于其干点高,油品重,实际工业应用中,需解决对流段汽化、结焦及重质液相产品对急冷系统的影响等问题。
金宗贤等[1]详细分析了蜡下油在燕化SRT-Ⅳ-HC型裂解炉上进行工业裂解试验的各种情况,并提出了优化的工艺条件。蜡下油原料露点温度高,不易汽化,易于发生液相裂解聚合反应导致结焦。为了降低对流段的结焦趋势,需保证裂解原料在下部混合预热段(LMP段)入口达到100%汽化,并过热5～20℃。实际操作时,根据蜡下油原料情况,LMP段入口温度应保证大于400℃。随着原料进料量增大,LMP段入口温度逐渐降低,同时引风机负荷也逐渐增大,因此进料量需控制在一定范围内。
由于我国生产乙烯的轻质原料资源不足,曹湘洪[2]提出将常三、减一线油和蜡下油作乙烯原料的构想。模拟裂解炉(SRT-Ⅳ型)上试验结果表明,在相同的工艺条件下,蜡下油为原料的乙烯、丙烯、丁二烯的收率分别为31.6%、17.12%、7.03%,而轻柴油为原料的乙烯、丙烯、丁二烯收率分别为28.7%、14.26%、4.95%。使用蜡下油为原料时对流段、辐射段与废热锅炉的结焦量分别为使用轻柴油时的3.18、1.35、1.45倍。在工业试验中通过调整裂解炉的工艺条件,使得裂解炉的对流段、辐射段及废热锅炉的结焦速率得到了有效控制,运行周期可超过30天。
3 用于生产润滑油基础油
蜡下油中蜡含量高,具有较高的粘度指数,是生产超高粘度指数润滑油基础油较理想的原料。早期利用蜡下油生产润滑油基础油一般采用加氢处理与溶剂脱腊相结合的工艺[3,4],首先将油品进行加氢处理脱除硫、氮等杂质,经分馏后得到润滑油料,该部分润滑油料再通过溶剂脱腊除去蜡膏,得到润滑油基础油。由于工艺过程繁琐,润滑油基础油收率较低,因此实用价值较低。
异构脱蜡技术是上世纪90年代发展起来的润滑油基础油加氢新技术,通过将原料中的蜡组分异构成支链烷烃来生产低倾点、高粘度指数的基础油,具有原料适应性广,产品附加值高等特点。大庆炼化公司在国内最早引进了异构脱蜡技术,并在装置上进行了350SN酮苯蜡下油的工业试生产,基础油总收率在76%以上[5]。高桥石化润滑油加氢装置通过掺炼蜡下油来生产HVI-Ⅲ类基础油,产品质量稳定,收率达到50%以上[6]。
胡胜等[7]采用自制催化剂,以精制后的抚顺蜡下油作为原料,在反应压力12Mpa,温度370～390℃,空速0.5～1.0h-1和氢油比1000的工艺条件下,进行了异构脱腊试验。原料性质和试验结果分别见表1和表2。从表2中可以看出,低温、低空速条件下基础油收率较高温、高空速时高6%以上,但高温、高空速可以得到倾点更低、粘度指数较高的基础油产品。
孟宪筠等[8]以石蜡基原油酮苯脱蜡装置生产的蜡下油为原料,采用国产异构脱蜡催化剂,通过加氢处理-异构脱蜡工艺生产润滑油基础油,产品性质见表3。从实验结果可以看出,蜡下油异构脱蜡工艺生产的润滑油基础油粘度指数较高,能达到APIⅢ类基础油要求,润滑油馏分收率达到68%。
由上可见,采用异构脱蜡技术加工蜡下油,不但能够获得高品质的Ⅱ、Ⅲ类润滑油基础油,而且基础油收率较高,是蜡下油综合利用生产高附加值产品的理想工艺。
4 用于生产凡士林
近年来,随着蜡膏价格的上涨,原料成为生产凡士林急需解决的问题,生产企业纷纷开始扩大凡士林的原料范围[9]。中国石化荆门分公司石蜡车间利用轻脱蜡下油、减三线蜡下油、减四线蜡下油和80#微晶蜡,采用白土精制脱色、脱机械杂质的生产路线,生产出符合质量要求的医药黄凡士林。抚顺石油化工研究院也以未经溶剂精制的减二、减三线馏分油、脱蜡油和蜡下油作为凡士林原料的调合组分,开发出可以灵活地生产任意稠度凡士林的工艺方法。
5 用于生产蜡产品
近年来,随着优质石蜡基原油供应的减少,各炼油厂石蜡原料较为紧张。酮苯蜡下油中具有一定的石蜡潜含量,为了拓宽石蜡资源,可以从蜡下油中挖掘石蜡资源。
高桥石化炼油厂[10]使用减三线蜡下油经过石蜡发汗装置进行发汗,生产低熔点硬蜡。工业试生产结果表明,当减三线蜡下油的含油量大于20%时,要经过二次发汗才能得到低熔点的硬蜡;当原料的含油量小于20%时,经过一次发汗即可得到低熔点的硬蜡,低熔点硬蜡的综合收率为15%～19%。每吨减三线蜡下油经石蜡装置加工得到的产品,比经催化加工得到的产品净增效益100多元。
锦西石化[11]以减二线蜡下油为原料生产皂蜡,解决了常三线脱油蜡膏原料不足和产品个别指标偏低的问题。依据原料性质不同,需适当调整发汗的生产工艺;使用减二线蜡下油生产的皂蜡一般熔点较高、油含量较大,当这两个主要指标超过成品皂蜡的指标上限时,需要进行皂蜡组分之间的调合。实践证明,减二线蜡下油是生产皂蜡的好原料,可为企业创造可观的经济效益。
乳化炸药专用复合蜡是生产乳化炸药的油相材料,作为乳化炸药最重要的组分之一,应用前景十分广阔。张建雨[12]等以蜡下油为主要调和组分制备出植物型乳化炸药专用复合蜡。当植物蜡用量为16.7%、减五线馏分油用量为18.8%、减四线蜡下油用量为58.3%、微晶蜡用量为4.1%、石油树脂用量为2.1%时,制得的乳化炸药专用复合蜡性能最为优异。
南阳石蜡精细化工厂[13]以蜡下油为原料,相继开发了乳化炸药专用复合蜡以及软质蜡等市场前景看好的产品,实现了蜡下油利润的最大化。
6 结语