摘  要  文章通过对老区工艺设计的思考以及十几年生产实践的总结，在配合新区工艺设计时，提出了科学合理的、能更好地实现节能降耗目标的工艺设计优化建议，工程实施后，使新区的工艺技术比老区有了很大的进步，为总厂提升产能、提高质量、节能降耗和优质保供打下了坚实的技术基础。

关键词  老区  工艺设计 新区 进步

1  概述

    马钢港务原料总厂(原名港务原料厂)的老区，1993年5月投产，由码头和料场两部分组成，是集受入、贮存、混匀、中转和外供等诸多功能于一体的大型机械化原料厂。

    当时码头设有3个5000t级泊位、6台能力均为300t／h的带斗门机，年卸料292万吨，后方皮带机栈桥设有2条能力均为2000t／h的皮带机运输系统，通往一次料场。

    一次料场A、B、C、D4个料条，南北方向长条形集中平行布置，A、B料条各长615m，C、D料条各长635m，四个料条宽度都是63m(相邻ST轨道中心到RC中心的距离)，主要储存含铁粉矿、进口块矿和球团、熔剂、燃料等，共80．18万吨；设有2台堆料机(每台能力2000t／h)、3台取料机(每台能力1200t／h)。

    混匀料场设计年混匀量500万吨，BoyA、BoyB 2个料条按一堆一取进行作业，料堆操作系数为50％，轨道长度均为605m，料堆底宽33m；两个料条设有1台(双向)混匀堆料机(1900t／h)、2台混匀取料机(每台1500t／h)；1#混匀配料槽有4大(400 m³／个)4小(100 m³／个)8个矿仓，每个仓下配有一个定量圆盘给料装置；2个皮带机加槽系统，每个系统能力与一次料场取料机相匹配，为1200t／h；混匀堆料机采用”定起点定终点”堆积工艺。

    外供系统设计3条皮带机运输系统，每个系统能力为1200t／h。

    原料进入料场、混匀矿输出料场的过程中，按照国家标准，采用自动取制样设施进行取制样。

    老区料场的水陆运进料、混匀生产、内部返矿及装车、外供烧结和高炉各种原燃料等工艺功能的实现都由中央控制室工业计算机通过198个直供工艺控制流程来进行。

    老区料场的设计当时主要承担二机二炉(现二铁总厂2台300m²烧结机、2座2500m³高炉)所需原燃料的加工、储存和供应任务。

    为深挖系统潜力，实现马钢跨越式发展，2002年元月，公司对老区进行技术改造，增加了1座1000 m³高炉，2003年老区形成了二机三炉的生产规模，但我厂码头和料场的规模及设备、外供系统都维持原状，只是1#混匀配矿槽在原有8个矿仓的基础上增加了3个(大)矿仓。

    由于我厂原设计规模和系统生产能力与老区后来的保产要求不匹配，所以，提升我厂匀矿产能、保证优质，满足新的生产格局下公司老区铁前生产的物流需求，成为我厂各项工作的重中之重。

    2004年公司”十一五”规划，设计新建500万吨钢规模配套系统，我厂同步设计了新区料场，其主要承担新区三铁总厂2座4080m³高炉、2台360m²烧结机以及5座(其中三铁总厂2座、四钢轧总厂3座)日产500t生石灰的石灰窑所需的原燃料的加工、储存和供应任务。

2005年，我厂一次料场新区增加了E、F、G、H4个料条和2台堆料机、2台取料机、混匀料场增加了BoyC、BoyD2个料条和2台混匀堆料机、2台混匀取料机、2＃混匀配料系统；新建了向新烧结、新高炉以及新炼钢石灰窑供料的皮带机外供系统和计算机控制系统。

    由于我厂料场面积和码头卸船能力的限制，新区设计采用了港口集团协作进料作为补充进料的方式，将港口集团7—1码头及后方料场改造成为马钢新区熔剂专用码头和料场、8#码头及后方料场改造成为马钢新区块矿、球团专用码头和料场、9#及外贸码头改造成马钢进口粉矿专卸码头，含铁粉矿卸下后通过我厂皮带机系统的接运，直接输入我厂一次料场储存。

2   对老区工艺设计的思考

  2003年二铁总厂二机三炉格局形成后，我们进行了分析统计，每日需要消耗1．6万吨匀矿，这对实行封堆检修制的匀矿生产系统来说，扣除封堆检修和生产准备等时间，意味着我厂混匀矿造堆期间的产能必须超过2．5万吨／天，当年混匀造堆共30堆，其中有19堆的产能都在2万吨／天以下(平均为19379吨／天)，我们对这19堆生产过程中出现的影响因素进行了分类统计，发现有2个主要原因，一是每堆生产停机待料的时间平均为56．7小时，占全部影响因素的78．8 %；二是造堆系统设备故障时间平均为8．2小时，占全部影响因素的11．4％。我们感觉严重制约我厂老区混匀生产和系统保供任务的瓶颈有三点：

    (一)因设计原因导致混匀系统加槽能力不足、混匀产能受限：

    1．1#混匀配矿槽的4个小仓，设计仓容太小，利用率太低；

    2．混匀加槽系统只有2个，第三台取料机在外供间隙时间只能干等，无法进行加槽作业；

    3．一次料场取料机只有一种低速行走速度(7m／min)，每次正常换堆作业需走行30～40分钟，混匀加槽系统只能停机待料；

  4．配矿仓内未设计高分子衬板，仓内经常形成壁附料，降低了有效仓容，导致频繁加槽；

  5．混匀生产自动化程度低，只能在配料室进行半自动操作，作业过程靠人工多方组织和计算、记录，不仅生产组织耗时、费力，而且配料精度受到影响；

  6．未设计计量秤链码自动校验装置，生产时当计量秤不准需要标定时，必须人工从仓库搬运链码到现场，费时、费力还不安全，限制了混匀产能的提高；

  7．唯一的1台混匀堆料机通过换向实现2个混匀料条的堆积，使混匀堆料机作业率高达90 %以上，系统设备利用率不匹配，导致混匀堆料机故障率高；

  8．混匀堆料机采用”定起点定终点”堆积工艺，使料堆前、后都产生端部料，因端部料成分不均匀，必须返回一次料场，等待参与下次混匀生产。不仅降低了混匀矿的产量，而且因返回一次料场的作业需要占用水陆运进料系统，也降低了水陆运进料量。

  (二)设计的码头门机卸船效率不能满足公司后来日益提高的生产要求，加上原料运输有时不能按计划兑现，混匀生产需要的料不能及时进入料场，有时只能停机待料。

  (三)设计的外供能力与保产要求不匹配而使外供系统保产能力明显不足：

  1．供料全部通过设计的直供流程完成，由于路程太长，从一次料场取料机取出的第一斗原料，通过皮带机运输至少需要50分钟才能到达高炉矿槽，故每次供料占用系统时间太长。

  2．原设计只供应2个2500m³高炉和2台300m²烧结机的用料，实际情况是在设计能力以外又增加了一个1000 m³高炉的用料，使得外供系统能力明显不足。

  3．新区工艺设计的进步

  通过对老区工艺设计的思考与总结，在新区建设中，我们要求新区不能重复老区工艺，技术上必须有所进步，因为老区一次料场4个料条和混匀料场2个料条是为公司500万吨混匀矿规模以及5000m³高炉用料设计的，而新区一次料场、混匀料场的面积与老区相同，但新、老区却必须满足公司1200万吨混匀矿规模以及14000m³高炉用料和5个日产500吨生石灰的石灰窑的用料，料场能力不足和码头卸船能力不足的矛盾更加突出，尽管新区采用了港口集团协作进料的方式进行补充，但仍没有完全解决码头卸船和料场能力不足的问题，缺口仍很大。

  针对这种状况，我们在配合新区设计时，提出如下工艺设计理念，并在工程中得以实施，使新区的工艺比老区有了很大的进步：

    1．为使我厂码头卸船能力与后方皮带机系统能力匹配，消除”大马拉小车”现象，码头设备必须改造。已将4台门机(每台300t／h)更换成4台桥机(每台650t／h)，暂时保留了2台门机，以后逐步更换，大大提升了料场进料能力。

    2．新、老区料场必须形成有机整体，不能分置，双方走向必须打通，对老区局部改造，使新、老区具备互补功能，才能保证原料的优化配置以及生产组织的便捷、合理和顺畅。在这样的设计理念下，老区料场的2＃取料机增加了向新区供料的功能；新区料场的4#、5#取料机增加了向老区供料的功能，新、老区料场的原料品种以及取料机可以相互调配、相互补充。既能提高一次料场原料的周转率，又有利于取料机的作业平衡。

    3．老区现有的料场管理模式基本处于静态管理，不是真正意义上对作业效能的动态管理。新区设计采用计算机编制标准化、科学化的混匀生产作业计划和外供作业计划，提高了自动化管理水平，能实行料场作业效能的实时动态管理，提高料场设备的作业效率，从而实现”高效率低库存大缓冲”的良性循环，缓解料场不足的矛盾。

    4．针对一直困扰老区混匀加槽能力不足的问题，新区在设计上避免了老区的缺陷：(1)配矿槽全部采用大矿仓(10个)，避免了老区小矿仓一加就满、一用就空、频繁加料的现象，减少了更换品种次数和换品种时设备无效对位时间；(2)新区混匀采用3条皮带机加槽系统，比老区增加一个，提高了加槽能力；(3)一次料场取料机走行机构采用变频电机，实现了高速调车走行(15m／min)和工作走行(7 m／min)两种速度，提高了作业效率；(4)配矿槽矿仓内全部设计了高分子衬板，大大减少了壁附料，提高了矿仓有效利用率。

    5．新区21台计量秤全部配备了自动链码校验装置，避免了人工搬运链码标定时费时、费力、不安全、链码容易损坏的弊端，减少了浪费的时间，消除了一个限制混匀矿产能的不利因素。

    6．混匀生产实现了中央控制室全自动控制，作业过程由中控组织、计算机控制、计算和记录，不仅生产组织准确、方便、省时，而且提高了配料精度。

    7．为确保造堆系统能力的科学匹配，混匀料场每个料条分别配备了1台混匀堆料机和1台混匀取料机1封堆时每个系统每台设备都有一定的计划检修时间，减少了设备意外故障。

    8．新混匀堆料机采用了先进的”变起点定终点”堆积工艺，在混匀料场有效堆积范围内每完成一次来回走行堆积，下次堆积的起点位置就比上次缩短△L距离，终点位置不变。缩短的距离△L是一个常数，但端部延时是堆高的函数。采用这种工艺消除了混匀料堆的前端部料，增加了合格混匀矿的产量，而且无需占用系统返端部料，节约了生产时间、减少了能源浪费和设备的无效磨损，使有限的系统资源释放出来进行正常的水陆运进料作业。仅此一项工艺改进，按每吨混匀矿590元计(2006年财务结算值)，每年新区就比老区增加产值3540万元；节约(返料)能耗和(委托港口集团)原料装卸费159万元。

    目前我厂正在对老区的混匀堆料机进行技术攻关(改造)，准备将老区混匀堆料机也改变成”变起点定终点”堆积工艺，进一步降本增效。

    9．针对我公司配矿原料中所用高硅品种姑精的配比小、水分大、粘度大、成分波动大等特殊性，我们将小量程的圆盘放在10个仓的中间，大量程的圆盘放在出料皮带系统的开始位置，这样姑精就能在配料料层的中间，下部料层是配比较大的进口铁矿，在雨季，配料皮带上的下部大宗原料不仅可以吸收姑精中的大量水分，还能使姑精在沿途皮带机的几次倒运中，与上下其他的原料充分混合，提高混匀矿的质量。

    10．针对老区设计时只有直供方式而导致效率低的缺陷，我们在新区设计时从系统之间的相互切换上做文章，增加了”人“字形切换和”Y”形切换两种供料方式，编制了直供、切换、合流流程进行组合控制，使前一个运输流程的最后一斗原料进入皮带机运输系统几分钟后就可以对这个流程进行顺停，在流程顺停过程中，只要下一个流程中所需要的设备一旦被上一个流程释放，就立即启动下一个流程，解决了各系统作业时，因所需设备被上一个流程占用而必须等待、无法提高作业效率的问题。新区共编制了139个直供流程、10个合流流程和51个切换流程，提高了供料的运输效率、节约了能耗，提升了系统对高炉和烧结的保供能力。

我们还按此理念对老区工艺控制流程进行了修改，在老区原有198个直供流程的基础上，又增加了12个直供流程、115个切换流程和11个合流流程，仅此一项工艺改进，就为老区的混匀加槽作业每日多赢得3小时的加槽时间、每天能增加老区混匀矿产量约3000吨，老区每年可以节约能耗约90多万元。

    11．新区混匀加槽系统设计采用了3台红外线自动检测装置，对人槽原料的水分进行在线自动连续检测，并用计算机进行管理。水分仪系统检测精度达±1％，检测结果能全面和准确地反映出混匀大堆中各原料实际含水量，从而方便快捷地为第4Block调整时精确调整湿量配比提供可靠的依据。

  我厂混匀造堆品种多达8～9个，从1994年1月到2006年7月，每天所配各种原料的水分值都由人工取样，经4个小时烘干，再人工称量和人工计算，过程缓慢，且烘箱只有2个，每个班每个品种只能出一个水分值，称量天平的精度只有±5％，因此只能粗略地反映混匀大堆各原料的含水情况，在进行第4BLOCK调整时，会使整个大堆实际调整的干量与应该调整的干量存在一定的误差，使混匀矿最终成分与公司下达的”大致计划”产生一定的偏离。

  2006年8月我厂通过科研开发项目”混匀造堆原料水分自动在线检测系统”的研究，成功实现了老区混匀配料原料水分的在线自动检测，使精度由以前的±5％提高到土1％，提高了老区混匀配料水分调整的精度。因此新区建设时，我们也采用了红外线自动测水装置，以提高新区混匀配料水分调整的精度。

4   结束语

  通过对老区工艺设计的思考和十几年生产经验的总结，在配合新区设计时，提出了科学合理的、能更好地实现节能降耗目标的工艺设计优化建议，工程实施后，使新区的工艺技术比老区有了很大的进步，2006年12月我厂新区各系统全面投产，目前已初显成效，为总厂提升产能、提高质量、节能降耗和优质保供打下了坚实的技术基础。