滚筒渣处理装置电控系统配置方案浅析

杨 涛

（上海宝钢节能环保技术有限公司，上海 201999）

0 引言

随着国家经济的发展，国内装备制造业也取得了长足的进步，工业产值迅速增加的同时，生态环境破坏问题也越来越尖锐。由宝钢组织科研、协作开发、同时具有完全自主知识产权的滚筒法渣处理工艺是一种新型的渣处理技术。在多年的工程实践应用中，通过持续不断的改进和优化，其工艺技术改进很多，设备功能也更加完善，系统运行稳定。

1 滚筒渣处理工艺流程和设备构成

1.1 滚筒渣处理系统工艺流程

滚筒法渣处理工艺是将熔态钢渣在转动的滚筒内迅速的冷却、固态化、钢球挤压破碎、并一次完成钢渣的分离。工艺流程如下：转炉炼钢过程中产生的热态渣倒入渣罐内，通过渣罐车运送至渣处理车间，操作起重机将渣罐吊起，移动并放入倾翻装置台架上。由倾翻装置将炉渣均匀倒入转动的滚筒装置内，同时向滚筒内喷洒冷却水。借助扒渣机将难以流动的粘稠的钢渣扒入滚筒内处理。处理后的钢渣排出到组合式输送机上，再用斗提机输送至高位料仓储存。

滚筒渣处理装置处理过程中产生的蒸汽，由除尘风机引入除尘器，经喷淋除尘后排至大气。使蒸汽排放达到国家标准，有效地改善了环境。渣处理过程中产生的浊水经渣沟回流进沉淀池，经多级沉淀过滤后溢流进入清水池反复利用。

1.2 滚筒渣处理系统设备构成

滚筒渣处理系统主要由以下7 个单元组成：①滚筒装置；②输送单元；③储渣料仓；④渣罐倾翻装置；⑤扒渣机；⑥公用水系统；⑦除尘单元。

1.2.1 滚筒装置

滚筒渣处理装置工作制度为间断制工作（周期为45 min）。用于处理转炉熔态高温钢渣，装置包括如下几个部分：进料水冷漏斗、工艺筒体、支撑装置、传动装置、工艺喷淋系统、固定端盖、工艺平台、工艺介质。

滚筒装置采用单腔倾斜式滚筒。分别由大齿圈、小齿轮、万向联轴器、减速箱、传动电机构成，通过两套传动装置（200 kW×2 台，变频）提供动力，用于驱动滚筒转动工作。

1.2.2 输送单元

输送单元的作用是将处理后的钢渣从滚筒的排料口连续运送到钢渣储料仓。输送单元由组合式输送机、振动筛、斗提机等主要设备构成。

组合式输送机为密闭式，其具有漏渣清理功能。组合输送机由链板机、刮板机、传动系统、箱体，检修通道和冷却喷淋装置组成，刮板机布置在链板机下部，传动装置各自独立。刮板机和链板设备有卡阻检测发信功能。

振动筛的主要功能是筛选合格细料，其安装在组合式输送机的出料口处。上层大块料通过溜槽流向渣箱，下层小块料漏向斗提机进料口。

斗提机为密闭式结构，在其上部设有蒸汽排放口，其功能是将从振动筛下细钢渣提升并储存到料仓。斗链卡阻时、斗链断链时，设备有检测发信功能。

1.2.3 储渣料仓

储渣料仓主要用于储存处理后的钢渣。卸料阀安装布置在料仓下部锥形处出料口，为颚式卸料阀。仓壁振打电机位于料仓下部侧壁，两侧各一个，辅助卸料。

1.2.4 渣罐倾翻装置

渣罐倾翻装置设置在滚筒渣处理工艺平台上，液压泵站位于液压机房内。渣罐倾翻装置有以下3 个基本功能：支撑和抱紧渣罐、前后移动渣罐、倾倒回转渣罐。渣罐卡爪采用电液推杆，前后移动由液压缸驱动，倾倒回转由液压马达驱动。渣罐倾翻装置为机电一体化产品，通过这些动作功能，借助合理操作和控制，可实现可靠安全的进渣。

渣罐倾翻装置主要由液压站、支撑平台、倾翻台架、平移装置、锁紧机构、夹紧机构、传动装置、限位检测、拖链、润滑系统等组成。

（1）夹紧机构。每套夹紧机构有2 套卡爪，对称安装在倾翻台架上的两侧，由电液推杆驱动连杆和卡爪夹持渣罐耳轴，为了确保倾翻时的安全可靠，夹紧机构在夹紧后有液压自锁功能。

（2）平移装置为2 台独立的行走装置，对称布置在倾翻台架两侧。为液压缸驱动，分别驱动两侧的平移支座，同步平移。防止冲击偏载引起突发倾翻，一侧的平移支座上还设置1 套液压缸锁紧机构。

（3）倾翻传动装置。倾翻传动装置套装在倾翻台架耳轴上，支撑在平移装置上。传动装置采用低速大转矩液压马达与同轴行星减速器组合。

（4）限位、角位移及平移行走位移量检测。渣罐倾翻、平移、夹紧、锁紧等行程部位均设置限位开关，用以位置检测。渣罐倾翻角度采用编码器检测（DP 总线型），渣罐平移行走位移量采用编码器检测（DP 总线型），通过反馈调节保证两侧平移运行同步。

（5）液压站。液压站主要提供液压动力源。倾翻与扒渣机共用液压系统。渣罐走行和倾翻驱动采用比例阀控制。液压站配有过滤器、油温加热器、水循环冷却和液位变送器、测温传感器。

1.2.5 扒渣机

扒渣机为机电一体化产品，在滚筒渣处理工艺平台上部。工作时扒渣机的机械臂可以做伸缩、左右转动、上下摆动的动作，用于将渣罐中的流动性差的钢渣，扒入到滚筒进料口中。

1.2.6 除尘系统

除尘系统采用湿法初步除尘+湿电深度除尘的组合结构。主要设备包括：喷淋除尘塔、旋流脱水器、除尘风机、湿电除尘本体、排气筒等。

微波介质材料的研究主要采用谐振法和网络参数法测量被测物品的介电常数.常见易燃有机液体与水的介电常数差异较大，如表1所示.

1.2.7 公用水系统

公用水系统主要由浊循环水单元、工业水单元、加酸罐、污泥池、真空脱水机、龙门吊车等构成。

浊循环供水系统包括多级沉淀池、清水池、供水泵、管道阀组、水管等。循环泵组把水供到各用水点，回水通过回水沟汇入多级沉淀池，这样循环使用。

工业水供水系统包括蓄水池、工业供水泵、管道阀组、玻璃钢冷却塔等。使用后的回水回流到玻璃钢冷却塔，冷却处理后回到工业蓄水池，往复使用。

2 滚筒渣处理电控系统解决方案

国内某国有大型钢铁厂，拟在炼钢分厂炉渣间新配置滚筒法渣处理系统。

通过前期技术交流，现场调研，根据项目选址，拟定建设方案，主要建设内容如下：

（1）拆除4 座渣箱及相应设施：分步拆除现有5#、4#、3#、2#渣箱设施。

（3）在每套滚筒装置旁分别新建湿电除尘系统，对滚筒系统产生的含尘蒸汽进行除尘净化处理，共3 套。

（4）新建一座液压室，集中设置液压系统供1#倾翻装置及1#扒渣机、2#倾翻装置及2#扒渣机、3#倾翻装置及3#扒渣机使用。

2.1 供配电解决方案

（1）用电负荷。根据工艺总体配置方案，结合设备电气负荷表，经负荷计算，案例总装机容量约为4384 kW，计算负荷为：Pjs=2957 kW，Sjs=3490 kVA，cosφ=0.85。全部为AC 380 V/220 V 低压负荷。

（2）供电电源。案例拟取用两路电源（10 kV）进线。高压的进线电源拟取自案列转炉10 kV 高压配电室，需在该高压配电室10 kV I 段、II 段母排上各新增1 面高压馈电柜。新增高压开关柜的保护、控制信号接入现有综保后台。案例所有电设备均为三类负荷（火灾报警系统电源除外）。

（3）供配电系统。根据工艺设备分布情况，案例拟设置综合电气楼一座。电气室为两层结构，一层房间内设10 kV 负荷开关柜、干式变压器、变频器柜等。二层电气室内设MCC 柜组、PLC 柜等，另在二层设置1 个操作室。案例每套滚筒渣处理系统各设置1 组MCC 柜组，公用水系统另设置1 组MCC 柜组。

电气室内2 台干式变压器（10 kV，2000 kVA），1 台变压器下带公用水系统和1 套滚筒渣处理系统相关设备，另1 台变压器带2 套滚筒渣处理相关设备。两段低压母排设母联柜，2 台进线柜和母联柜之间设必要的电气联锁。当1 台变压器故障或检修时，另1 台变压器能保证公用水系统及任何1 套滚筒渣处理系统运行时的供电需求。

在2 套变压器前端设负荷开关柜，方便检修、维护。在电气室设1 套UPS 装置，为PLC 控制系统，HMI 操作站、重要的仪表等提供不间断电源。其他小功率电机，直接启动，采用断路器+接触器＋热继电器配置方案。

2.2 控制系统解决方案

案例自动化控制系统包括：PLC 控制柜、中控HMI 站、现场控制箱、中控室操作台、无线遥控器、现场各种机电一体品，智能仪表等。以PLC 为核心，形成一个有机的整体，自动化程度高。

（1）PLC 系统。案例每套滚筒渣处理系统各设置1 套PLC系统，每套系统单独运行，自成体系，互相不影响，系统间通过网络连接交换必要的通信信号。公用水系统设置1 套PLC 系统。公用单元相关设备由公用PLC 统一管理及调配。

（2）设备操作。滚筒渣处理的操作方式采用中控HMI 画面操作+遥控器操作，实现生产所需要的操作控制要求。所有的操作命令由PLC 程序统一处理。在中控室为每套滚筒渣处理系统各设由1 套HMI 操作站，公用水系统另设1 套HMI 操作站。每套操作站单独运行，互相不影响。

在现场设备附近设有操作箱，操作箱上配有“中央/现场”转换开关，设备启停按钮和状态信号灯。当操作箱选择“远程”时，系统为中央HMI 手动或PLC 后台控制方式。当选择“就地”时，设备为现场操作箱手动操作方式。操作箱的所有信号接入PLC系统，由PLC 程序统一处理。操作箱主要用于调试检修操作。在中央操作台上设置区域急停操作按钮，出现紧急情况时，用于急停流程，保护生命财产安全。

案例每套倾翻装置和扒渣机共用一个便携式无线遥控操作器，用于生产时的倒渣及扒渣作业。无线遥控器的操作信号通过接收器接收，接收器把DI、AI 信号反馈给PLC，由PLC 程序处理相关操作，联锁方便，安全高效。

3 结语

滚筒设备与渣罐倾翻装置、扒渣机形成三位一体处理模式，使系统的处理能力和对转炉渣的适应性得到提高。根据工艺配置方案，量身定做供配电方案和自动化控制系统方案。