钢厂智能料场如何节约千万成本？

矿石从开采、加工、贮存到入炉冶炼，中间流程复杂多样，对于设备、控制系统以及管理要求越来越高。现代化的原料场是提升钢铁企业在流程智能化的关键环节，能够为企业每年节省上千万的成本。

1 钢厂原料场简介

原料场是钢铁企业重要的组成部分，约占钢铁企业总面积8% ～ 18%，承担着钢铁企业95%以上的物料准备及处理功能，是重要的污染源之一，已成为钢铁企业的重点治理对象。原料准备系统作为钢铁工业的首道工序，主要任务是负责全厂大宗散状原料和燃料的受卸、储存、整粒、混匀等，并将经加工处理的各种物料送给高炉、烧结、石灰各用户，以保证正常连续的生产。

在我国，钢铁原料准备工艺技术比国外起步较晚，早期的原料场均为露天模式，原料的卸、堆、取作业仍保留部分人工作业方式。随着环境保护要求的日益严格，大型钢铁企业开始普遍对原料堆场和输送系统胶带机通廊进行封闭改造，从最初的集中或分散的机械除尘设施、带式输送机落料口的密封、露天堆场的洒水到现在的各种类型的封闭料场、全封闭的胶带机通廊、在环保方面已有了长足的进步。而智能化系统作为原料场的更尖端发展方向，近年来也越来越受到各大钢铁企业的重视。

2 现代智能原料场

2.1 原料场智能化的优点

（1）智能化料场通过各设备的自动控制代替了原有的人工现场操作和远程操作，实现整个原料系统的无人化，极大地节约人力成本，也减轻了操作人员的工作难度和劳动强度。 

（2）各操作系统实现智能化后，不再需要原有的人工判断时间，上下游设备的启动运行可以做到无缝衔接，提高了整个原料场的运行效率，设备的作业率则能得到一定程度的减低，从而延长了使用寿命。 

（3）传统的人工控制受限于操作人员的技术水平，难免发生操作失误，影响正常生产，甚至对人员的生命安全产生危险，而智能化系统则无此问题，系统的核心是软件，数据极易维护，根据现场情况不更换设备就能做到更新升级。智能化系统在生产中也可以储存大量的生产数据，对于原料工艺流程的优化是一份宝贵的材料。

2.2 原料场智能化的关键技术

全自动无人化堆取料机：无人操作的堆取料机不设操作人员，依远程控制或自动控制完成堆取作业，作业类型大致分为两种：远程控制作业和全自动作业。远程控制作业，即操作人员在中控室进行监控和调整，其需要设备本身至少应具备半自动功能，如果仅仅是远程手动作业，料场无人化则与之前的人工操作没有本质区别，因为中控人员每人仍旧只能操作单独的一台堆取料机。全自动作业则是较高程度的智能化，设备本身对料场和自身位置有认知能力，采用自动控制程序处理，完成自动堆取作业，并具备一定的紧急处理能力。对整个堆场以及堆取料机整机和悬臂位置采用GPS 定位。通过安装在塔架顶部的3D 扫描仪对料堆进行扫描，并利用GPS 的料场定位形成料堆和设备的电子图表。取料作业首先通过即时扫描和程序对电子图表的解析，实现堆取料机自动寻堆寻址，该模式下堆取料机可以准确行走对此系统涉及以下技术：料堆识别系统、工业电视系统、悬臂式堆取料机定位检测、斗轮运行检测、电话通讯系统、控制系统等。

料场三维成像技术： 已有应用三维全息摄影、超声波、微波、激光等设备对料堆的三维形状进行扫描的先例，在这几种仪器中，激光良好的对准性及非常小的发散角使仪器可进行点对点的测量，对粉尘、雨水、光线的敏感度最低，基本不受天气的影响，因此激光扫描仪成为料堆实时三维扫描的主要仪器。

2.3智能化原料场主要设备

1. 移动卸料车
2. 矿石振动筛
3. 半门式刮板取料机
4. 圆形堆取料机
5. 回转式堆料机
6. 滚筒式混匀取料机
7. 圆管带式输送机
滚筒式混匀取料机取料是目前国内混匀效果最好的取料机。

3 智能原料场建设及改造案例

3.1 某钢铁智能原料场改造

目前，该已经建成现代化的原料场，针对不同原燃料的存储和混匀方式主要分为：

（1）封闭式C 型料库：该烧结所需的含铁原燃料和高炉所需的块矿采用了环保封闭的C 型料库进行储存。C 型料库设4 个料条，每个料条长约500 m，宽约20 m。物料通过胶带机从顶部输入，经移动卸料车卸料，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、分类管理。

（2）封闭式圆形料场：圆形该烧结、炼铁所需的喷吹煤、无烟煤及焦化所需的焦煤均采用圆形料场进行贮存，如图3 所示。共设3 个直径100 m 的圆形料场，其中2 个圆形料场用来储存焦煤，另外1 个储存喷吹煤和无烟煤。物料由顶部通过胶带机输入，利用圆形堆取料机进行堆料作业，由刮板取料机取料经下部胶带机输出。料库内部使用的堆取料机为堆取一体化设备，堆取作业以同一回转主轴为回转中心，并可围绕回转主轴进行360°回转作业，对堆、取作业区域和设备干涉进行控制后，堆、取作业可以同时进行。

（3）原料存储筒仓：烧结生产所需的熔剂( 石灰石粉、白云石粉) ，球团生产所需的石灰石粉，均采用筒仓形式进行储存，如图4 所示。共设计8 个筒仓，每个筒仓直径为20 m。物料通过胶带机从顶部输入，经卸料车和布料装置将物料卸入筒仓内堆存，筒仓内的物料通过仓下部的给料设备再经仓下的输出胶带机输出。筒仓储存向空间高度发展，用地面积大大减小。

（4）封闭式混匀料场：烧结生产所需的混匀料，采用封闭式的混匀料场进行混匀、切取。混匀料场长约500 m，宽约100 m，料场内设2 个混匀料条，采用一堆一取制，一个堆料，另一个取料，交替接续使用，采用人字形料堆，由混匀堆料机进行往复平铺作业，每次作业平铺一层，每层的配料品种为6 ～ 12 种。

（5）自动混匀堆积：按照烧结对混匀矿质量的要求及可供选择的原料成分信息，通过混匀配料方案自动选取需要的原料，并计算出各个原料的湿量配比，将湿量配比转换成可被L1 系统配料皮带秤接收的参数，并下传给混匀配料系统。计算机系统根据物料存储位置、重量等信息启动混匀料上料流程，将需要的各种原料依次输送到各个配料槽内，然后由配料槽下的定量给料装置，按既定的配比向混匀输入皮带系统送料，最终向混匀堆料机下达堆料作业指令，混匀堆料机根据堆料场地、堆料作业数量、堆料方式等参数实现自动堆料作业。

3.2 某钢厂二料场改造

该厂目前有4 座高炉和3 台烧结机，配套设有2 个机械化原料场( 第一原料场、第二原料场) 和1 个临时料场，负责为烧结机提供含铁原料，并向高炉提供块矿和球团矿。开放式料场改造为封闭式料场方式及效果：
( 1) 环保封闭料棚采用M型大跨度网架封闭技术，两联跨跨度为212. 5 m。
( 2) M 型大跨度网架封闭料棚直段高度达到21 m，创行业网架封闭料棚直段高度之最。
( 3) 环保封闭料棚通风换气采用百叶窗自然通风方式。
( 4) 环保封闭料棚采用阳光板采光，确保棚内白天自然采光，夜间照明系统自动补光。
( 5) 料场内3台堆取料机实施自动化升级改造，实现人机分离、远程控制。
( 6) 棚内全场物料堆存实现100%全封闭。
( 7 ) 全场堆存物料实现自动喷淋系统100%全覆盖，实现棚内防尘抑尘。
( 8) 堆取料机上增设喷淋系统实现物料堆存源头防尘抑尘。
( 9) 料棚内实现全程监控无死角，辅助主控操作系统，确保现场无人值守。
( 10) 3#料棚实现射雾抑尘，最大限度地减少汽车受、卸物料产生的环境污染。
( 11) 物料输送胶带机通廊及转运站实现全封闭。
( 12) 全场物料输入、输出实现100%全封闭作业。
( 13) 全场雨水实现100%有组织排放。
( 14) 水泵房和消防泵房合建，实现100%无人值守。
( 15) 颗粒污染物排放质量浓度≤10mg /m3。
( 16) 岗位粉尘排放质量浓度≤8mg /m3。
( 17) 减少料堆表面洒水量80%以上。
( 18) 环保封闭后第二原料场一次性可堆存物料量3 × 105 t，向烧结供料量达到9. 125 ×106 t /a。
( 19) 环保封闭料棚具备防风、防雨和防冻功能，每年减少风雨引起的物料流损95% 以上，年节约物料损耗约4. 33 × 104 t，按照铁料为600 元/t 计算，则直接经济效益约2 600 万元/a。

3.3 某精品钢智能原料场建设

该精品基地建设规模为年产铁810 万t、钢850 万t、商品材约为790 万t，其最终目标是建设成为智能高效、绿色高端的最新现代化钢厂精品。高炉( 2 ×5 100 m3 ) 、烧结( 2 × 500 m2 ) 、球团( 150万t /a) 和电厂( 2 × 350 MW 燃煤发电机) 生产需要的原、燃料供应系统及其配套设施的设计、设备成套提供、建筑安装及相关服务。原料场主要由受卸设施、料场设施、混匀设施、供料设施、辅助设施等五大设施组成，总体具备公路、铁路和海运输送功能，是我国近年来已建设投产的规模较大、工艺复杂、技术先进、智能化程度最高、最具现代特色的环保型综合原料场。该工程于2015 年7 月开工建设，2017 年8 月一期工程全线投产。

3.4 某钢铁厂原料场改造

该钢厂原料场承担着东区烧结、高炉及球团的燃、原料供应。其组成主要包括炼铁系统和烧结系统，炼铁系统由1 座3 200 m3高炉、2 座2 000 m3 高炉及1 座900 m3 高炉组成，年生产能力700 万t; 烧结系统由1 台400 m2烧结机、1 台435 m2 烧结机及2 × 90 m2 烧结机组成，年生产能力875 万t。

原有系统的不足：
（1）粉尘污染严重，且冬季防冻成本高；
（2）贮存和供料能力不足；
（3）生产组织受限；
（4）混匀效果受限；
（5）改造施工难度大；

改造后优势：
（1）改善区域环境，减少扬尘损耗；
（2）提高了原料的堆存质量；
（3）提高料场空间利用率；
（4）提高物料运转效率，节约运行成本；
（5）储量增加，可持续发展；
（6）设备优化、降低投资；
（7）技术指标先进，降本增效。

4 智能料场总结

原料场是现代钢铁生产必备的一个环节，无论是长流程生产还是短流程生产，对于原燃料的装卸、贮存和输运都是必不可少的。当前情况下，中国国内钢铁企业仍存在很多开放式料场、全人工/半自动料场，在设备、控制和人员以及全流程配合等方面都存在问题，因此造成环境污染、料损严重、生产不稳定以及管理效率低，由此造成后道工序原料供应波动大，造成全流程生产成本大幅升高。因此，原料场的现代化建设和改造是关乎钢铁企业生产全流程的关键。目前，国内多家工程等公司和设计院都有很多设计案例和经验。在混料工艺以及相关智能化方面，仍然有很多工作要做。