滾筒渣處理裝置電控系統(tǒng)配置方案淺析

楊 濤

（上海寶鋼節(jié)能環(huán)保技術(shù)有限公司，上海 201999）

0 引言

隨著國家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，國內(nèi)裝備制造業(yè)也取得了長足的進(jìn)步，工業(yè)產(chǎn)值迅速增加的同時，生態(tài)環(huán)境破壞問題也越來越尖銳。由寶鋼組織科研、協(xié)作開發(fā)、同時具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的滾筒法渣處理工藝是一種新型的渣處理技術(shù)。在多年的工程實(shí)踐應(yīng)用中，通過持續(xù)不斷的改進(jìn)和優(yōu)化，其工藝技術(shù)改進(jìn)很多，設(shè)備功能也更加完善，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定。

1 滾筒渣處理工藝流程和設(shè)備構(gòu)成

1.1 滾筒渣處理系統(tǒng)工藝流程

滾筒法渣處理工藝是將熔態(tài)鋼渣在轉(zhuǎn)動的滾筒內(nèi)迅速的冷卻、固態(tài)化、鋼球擠壓破碎、并一次完成鋼渣的分離。工藝流程如下：轉(zhuǎn)爐煉鋼過程中產(chǎn)生的熱態(tài)渣倒入渣罐內(nèi)，通過渣罐車運(yùn)送至渣處理車間，操作起重機(jī)將渣罐吊起，移動并放入傾翻裝置臺架上。由傾翻裝置將爐渣均勻倒入轉(zhuǎn)動的滾筒裝置內(nèi)，同時向滾筒內(nèi)噴灑冷卻水。借助扒渣機(jī)將難以流動的粘稠的鋼渣扒入滾筒內(nèi)處理。處理后的鋼渣排出到組合式輸送機(jī)上，再用斗提機(jī)輸送至高位料倉儲存。

滾筒渣處理裝置處理過程中產(chǎn)生的蒸汽，由除塵風(fēng)機(jī)引入除塵器，經(jīng)噴淋除塵后排至大氣。使蒸汽排放達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)，有效地改善了環(huán)境。渣處理過程中產(chǎn)生的濁水經(jīng)渣溝回流進(jìn)沉淀池，經(jīng)多級沉淀過濾后溢流進(jìn)入清水池反復(fù)利用。

1.2 滾筒渣處理系統(tǒng)設(shè)備構(gòu)成

滾筒渣處理系統(tǒng)主要由以下7 個單元組成：①滾筒裝置；②輸送單元；③儲渣料倉；④渣罐傾翻裝置；⑤扒渣機(jī)；⑥公用水系統(tǒng)；⑦除塵單元。

1.2.1 滾筒裝置

滾筒渣處理裝置工作制度為間斷制工作（周期為45 min）。用于處理轉(zhuǎn)爐熔態(tài)高溫鋼渣，裝置包括如下幾個部分：進(jìn)料水冷漏斗、工藝筒體、支撐裝置、傳動裝置、工藝噴淋系統(tǒng)、固定端蓋、工藝平臺、工藝介質(zhì)。

滾筒裝置采用單腔傾斜式滾筒。分別由大齒圈、小齒輪、萬向聯(lián)軸器、減速箱、傳動電機(jī)構(gòu)成，通過兩套傳動裝置（200 kW×2 臺，變頻）提供動力，用于驅(qū)動滾筒轉(zhuǎn)動工作。

1.2.2 輸送單元

輸送單元的作用是將處理后的鋼渣從滾筒的排料口連續(xù)運(yùn)送到鋼渣儲料倉。輸送單元由組合式輸送機(jī)、振動篩、斗提機(jī)等主要設(shè)備構(gòu)成。

組合式輸送機(jī)為密閉式，其具有漏渣清理功能。組合輸送機(jī)由鏈板機(jī)、刮板機(jī)、傳動系統(tǒng)、箱體，檢修通道和冷卻噴淋裝置組成，刮板機(jī)布置在鏈板機(jī)下部，傳動裝置各自獨(dú)立。刮板機(jī)和鏈板設(shè)備有卡阻檢測發(fā)信功能。

振動篩的主要功能是篩選合格細(xì)料，其安裝在組合式輸送機(jī)的出料口處。上層大塊料通過溜槽流向渣箱，下層小塊料漏向斗提機(jī)進(jìn)料口。

斗提機(jī)為密閉式結(jié)構(gòu)，在其上部設(shè)有蒸汽排放口，其功能是將從振動篩下細(xì)鋼渣提升并儲存到料倉。斗鏈卡阻時、斗鏈斷鏈時，設(shè)備有檢測發(fā)信功能。

1.2.3 儲渣料倉

儲渣料倉主要用于儲存處理后的鋼渣。卸料閥安裝布置在料倉下部錐形處出料口，為顎式卸料閥。倉壁振打電機(jī)位于料倉下部側(cè)壁，兩側(cè)各一個，輔助卸料。

1.2.4 渣罐傾翻裝置

渣罐傾翻裝置設(shè)置在滾筒渣處理工藝平臺上，液壓泵站位于液壓機(jī)房內(nèi)。渣罐傾翻裝置有以下3 個基本功能：支撐和抱緊渣罐、前后移動渣罐、傾倒回轉(zhuǎn)渣罐。渣罐卡爪采用電液推桿，前后移動由液壓缸驅(qū)動，傾倒回轉(zhuǎn)由液壓馬達(dá)驅(qū)動。渣罐傾翻裝置為機(jī)電一體化產(chǎn)品，通過這些動作功能，借助合理操作和控制，可實(shí)現(xiàn)可靠安全的進(jìn)渣。

渣罐傾翻裝置主要由液壓站、支撐平臺、傾翻臺架、平移裝置、鎖緊機(jī)構(gòu)、夾緊機(jī)構(gòu)、傳動裝置、限位檢測、拖鏈、潤滑系統(tǒng)等組成。

（1）夾緊機(jī)構(gòu)。每套夾緊機(jī)構(gòu)有2 套卡爪，對稱安裝在傾翻臺架上的兩側(cè)，由電液推桿驅(qū)動連桿和卡爪夾持渣罐耳軸，為了確保傾翻時的安全可靠，夾緊機(jī)構(gòu)在夾緊后有液壓自鎖功能。

（2）平移裝置為2 臺獨(dú)立的行走裝置，對稱布置在傾翻臺架兩側(cè)。為液壓缸驅(qū)動，分別驅(qū)動兩側(cè)的平移支座，同步平移。防止沖擊偏載引起突發(fā)傾翻，一側(cè)的平移支座上還設(shè)置1 套液壓缸鎖緊機(jī)構(gòu)。

（3）傾翻傳動裝置。傾翻傳動裝置套裝在傾翻臺架耳軸上，支撐在平移裝置上。傳動裝置采用低速大轉(zhuǎn)矩液壓馬達(dá)與同軸行星減速器組合。

（4）限位、角位移及平移行走位移量檢測。渣罐傾翻、平移、夾緊、鎖緊等行程部位均設(shè)置限位開關(guān)，用以位置檢測。渣罐傾翻角度采用編碼器檢測（DP 總線型），渣罐平移行走位移量采用編碼器檢測（DP 總線型），通過反饋調(diào)節(jié)保證兩側(cè)平移運(yùn)行同步。

（5）液壓站。液壓站主要提供液壓動力源。傾翻與扒渣機(jī)共用液壓系統(tǒng)。渣罐走行和傾翻驅(qū)動采用比例閥控制。液壓站配有過濾器、油溫加熱器、水循環(huán)冷卻和液位變送器、測溫傳感器。

1.2.5 扒渣機(jī)

扒渣機(jī)為機(jī)電一體化產(chǎn)品，在滾筒渣處理工藝平臺上部。工作時扒渣機(jī)的機(jī)械臂可以做伸縮、左右轉(zhuǎn)動、上下擺動的動作，用于將渣罐中的流動性差的鋼渣，扒入到滾筒進(jìn)料口中。

1.2.6 除塵系統(tǒng)

除塵系統(tǒng)采用濕法初步除塵+濕電深度除塵的組合結(jié)構(gòu)。主要設(shè)備包括：噴淋除塵塔、旋流脫水器、除塵風(fēng)機(jī)、濕電除塵本體、排氣筒等。

微波介質(zhì)材料的研究主要采用諧振法和網(wǎng)絡(luò)參數(shù)法測量被測物品的介電常數(shù).常見易燃有機(jī)液體與水的介電常數(shù)差異較大，如表1所示.

1.2.7 公用水系統(tǒng)

公用水系統(tǒng)主要由濁循環(huán)水單元、工業(yè)水單元、加酸罐、污泥池、真空脫水機(jī)、龍門吊車等構(gòu)成。

濁循環(huán)供水系統(tǒng)包括多級沉淀池、清水池、供水泵、管道閥組、水管等。循環(huán)泵組把水供到各用水點(diǎn)，回水通過回水溝匯入多級沉淀池，這樣循環(huán)使用。

工業(yè)水供水系統(tǒng)包括蓄水池、工業(yè)供水泵、管道閥組、玻璃鋼冷卻塔等。使用后的回水回流到玻璃鋼冷卻塔，冷卻處理后回到工業(yè)蓄水池，往復(fù)使用。

2 滾筒渣處理電控系統(tǒng)解決方案

國內(nèi)某國有大型鋼鐵廠，擬在煉鋼分廠爐渣間新配置滾筒法渣處理系統(tǒng)。

通過前期技術(shù)交流，現(xiàn)場調(diào)研，根據(jù)項目選址，擬定建設(shè)方案，主要建設(shè)內(nèi)容如下：

（1）拆除4 座渣箱及相應(yīng)設(shè)施：分步拆除現(xiàn)有5#、4#、3#、2#渣箱設(shè)施。

（3）在每套滾筒裝置旁分別新建濕電除塵系統(tǒng)，對滾筒系統(tǒng)產(chǎn)生的含塵蒸汽進(jìn)行除塵凈化處理，共3 套。

（4）新建一座液壓室，集中設(shè)置液壓系統(tǒng)供1#傾翻裝置及1#扒渣機(jī)、2#傾翻裝置及2#扒渣機(jī)、3#傾翻裝置及3#扒渣機(jī)使用。

2.1 供配電解決方案

（1）用電負(fù)荷。根據(jù)工藝總體配置方案，結(jié)合設(shè)備電氣負(fù)荷表，經(jīng)負(fù)荷計算，案例總裝機(jī)容量約為4384 kW，計算負(fù)荷為：Pjs=2957 kW，Sjs=3490 kVA，cosφ=0.85。全部為AC 380 V/220 V 低壓負(fù)荷。

（2）供電電源。案例擬取用兩路電源（10 kV）進(jìn)線。高壓的進(jìn)線電源擬取自案列轉(zhuǎn)爐10 kV 高壓配電室，需在該高壓配電室10 kV I 段、II 段母排上各新增1 面高壓饋電柜。新增高壓開關(guān)柜的保護(hù)、控制信號接入現(xiàn)有綜保后臺。案例所有電設(shè)備均為三類負(fù)荷（火災(zāi)報警系統(tǒng)電源除外）。

（3）供配電系統(tǒng)。根據(jù)工藝設(shè)備分布情況，案例擬設(shè)置綜合電氣樓一座。電氣室為兩層結(jié)構(gòu)，一層房間內(nèi)設(shè)10 kV 負(fù)荷開關(guān)柜、干式變壓器、變頻器柜等。二層電氣室內(nèi)設(shè)MCC 柜組、PLC 柜等，另在二層設(shè)置1 個操作室。案例每套滾筒渣處理系統(tǒng)各設(shè)置1 組MCC 柜組，公用水系統(tǒng)另設(shè)置1 組MCC 柜組。

電氣室內(nèi)2 臺干式變壓器（10 kV，2000 kVA），1 臺變壓器下帶公用水系統(tǒng)和1 套滾筒渣處理系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備，另1 臺變壓器帶2 套滾筒渣處理相關(guān)設(shè)備。兩段低壓母排設(shè)母聯(lián)柜，2 臺進(jìn)線柜和母聯(lián)柜之間設(shè)必要的電氣聯(lián)鎖。當(dāng)1 臺變壓器故障或檢修時，另1 臺變壓器能保證公用水系統(tǒng)及任何1 套滾筒渣處理系統(tǒng)運(yùn)行時的供電需求。

在2 套變壓器前端設(shè)負(fù)荷開關(guān)柜，方便檢修、維護(hù)。在電氣室設(shè)1 套UPS 裝置，為PLC 控制系統(tǒng)，HMI 操作站、重要的儀表等提供不間斷電源。其他小功率電機(jī)，直接啟動，采用斷路器+接觸器＋熱繼電器配置方案。

2.2 控制系統(tǒng)解決方案

案例自動化控制系統(tǒng)包括：PLC 控制柜、中控HMI 站、現(xiàn)場控制箱、中控室操作臺、無線遙控器、現(xiàn)場各種機(jī)電一體品，智能儀表等。以PLC 為核心，形成一個有機(jī)的整體，自動化程度高。

（1）PLC 系統(tǒng)。案例每套滾筒渣處理系統(tǒng)各設(shè)置1 套PLC系統(tǒng)，每套系統(tǒng)單獨(dú)運(yùn)行，自成體系，互相不影響，系統(tǒng)間通過網(wǎng)絡(luò)連接交換必要的通信信號。公用水系統(tǒng)設(shè)置1 套PLC 系統(tǒng)。公用單元相關(guān)設(shè)備由公用PLC 統(tǒng)一管理及調(diào)配。

（2）設(shè)備操作。滾筒渣處理的操作方式采用中控HMI 畫面操作+遙控器操作，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)所需要的操作控制要求。所有的操作命令由PLC 程序統(tǒng)一處理。在中控室為每套滾筒渣處理系統(tǒng)各設(shè)由1 套HMI 操作站，公用水系統(tǒng)另設(shè)1 套HMI 操作站。每套操作站單獨(dú)運(yùn)行，互相不影響。

在現(xiàn)場設(shè)備附近設(shè)有操作箱，操作箱上配有“中央/現(xiàn)場”轉(zhuǎn)換開關(guān)，設(shè)備啟停按鈕和狀態(tài)信號燈。當(dāng)操作箱選擇“遠(yuǎn)程”時，系統(tǒng)為中央HMI 手動或PLC 后臺控制方式。當(dāng)選擇“就地”時，設(shè)備為現(xiàn)場操作箱手動操作方式。操作箱的所有信號接入PLC系統(tǒng)，由PLC 程序統(tǒng)一處理。操作箱主要用于調(diào)試檢修操作。在中央操作臺上設(shè)置區(qū)域急停操作按鈕，出現(xiàn)緊急情況時，用于急停流程，保護(hù)生命財產(chǎn)安全。

案例每套傾翻裝置和扒渣機(jī)共用一個便攜式無線遙控操作器，用于生產(chǎn)時的倒渣及扒渣作業(yè)。無線遙控器的操作信號通過接收器接收，接收器把DI、AI 信號反饋給PLC，由PLC 程序處理相關(guān)操作，聯(lián)鎖方便，安全高效。

3 結(jié)語

滾筒設(shè)備與渣罐傾翻裝置、扒渣機(jī)形成三位一體處理模式，使系統(tǒng)的處理能力和對轉(zhuǎn)爐渣的適應(yīng)性得到提高。根據(jù)工藝配置方案，量身定做供配電方案和自動化控制系統(tǒng)方案。