高炉渣处理的自动化应用

高炉渣处理的自动化应用
作者：李昆
来源：《消费电子》2012年第18期
摘要：高炉熔渣处理有许多种方法，本文针对设备结构简单、检修维护方便、设备重量轻、投资低、机械化和自动化程度，具有广阔的应用前景的方法做了详细介绍。

关键词：高炉炉渣处理；因巴法；转鼓脱水器
中图分类号：TF321.7 文献标识码：A 文章编号：1674-7712（2012）20-0061-01
一、高炉炉渣处理主流工艺分类
在高炉炼铁生产中，炉渣的处理方法分为干渣处理、水力冲渣方式进行，由于干渣处理环境污染较为严重，且资源利用率很低，故现在仅在事故应急处理时才采用干渣处理方式。

目前，高炉炉渣主要以水力冲渣处理方式，采用的处理工艺方法有：底滤法（OCP）、拉萨法（RASA）、因巴法（INBA）、图拉法（TYNA）等。

二、炉渣处理工艺选择
因巴法有布置紧凑，占地面积小，可实现整个流程机械化、自动化程度较高，水渣质量好，冲渣水闭路循环，水悬浮颗粒少，泵和管路的磨损小，无爆炸危险，安全程度较高，渣中含铁量高达20%左右时，该系统也能安全的进行炉渣的粒化，能彻底解决烟尘，蒸汽对环境的污染，达到零排放的目标等优点，也比较符合凌钢现阶段实际生产情况，故凌钢2300M3高炉渣处理工艺选择因巴法（图1）。

三、自动化控制系统
（一）控制方式
控制系统具有计算机一键启动、连锁自动启动、计算机手动启动、机旁手动启动，也可以混合启动。

1.计算机一键启动：根据生产工艺要求对主要设备进行检测，在满足启动条件时一键启动系统，由于本系统中设备都有备用设备故必须设定参与系统启动设备的启用及备用状态。

2.连锁自动启动：系统运行中可以选择开启或关闭连锁功能，在连锁功能开启状态下，当系统运行环境符合控制条件和工艺及设备联锁条件成立时，系统自动地完成一个设备的启动、停止控制。

3.计算机手动方式：在这种控制方式为，由人工在上位机进行单机设备的启停、开关或其他动作的控制。

4.机旁手动方式：在这种操作方式为，由人工在机旁进行单机设备的启停等操作，一般情况下是在设备异常、检修和调试时使用此控制方式。

（二）控制功能
一键启动系统，由于系统中冲渣泵、上塔泵、返渣泵各有三台，增压泵、溢流泵各有二台组成，冲渣泵、上塔泵、返渣泵为两用一备，需要在启动前选定两台工作泵和一台备用泵。

点击主画面上的一键启动准备，检测系统主要设备状态，如检测主要设备正常允许启动，则启动准备变成一键启动按钮，点击一键启动按钮弹出是和否，让岗位人员进行最终确认，点击是按钮系统将按照以下顺序启动：
皮带机→冷却塔→增压泵→压缩空气吹扫阀→转鼓脱水器→冲渣泵→上塔泵→返渣泵。

连锁功能：冷水池液位连锁、热水池液位连锁、集水池液位连锁。

（三）脱水转鼓的控制
1.由于因巴法工艺的控制核心在于控制脱水器的转速，脱水器依靠重力脱水，转速越慢，渣水分离越好，回水中含渣越少，皮带上的成品渣带水越少。

且不易返渣泵的堵塞，皮带不易向尾部涌渣造成压皮带的现象。

但靠操作人员随渣量调整脱水器转速不太现实，容易因操作人员操作失误造成压堵脱水器的事故。

故本系统根据转鼓脱水器的转矩自动控制转鼓脱水器转速。

2. PLC系统根据编写储存在其内部的转矩及转速曲线，计算出转鼓转速，实现转鼓自动调速。

曲线是转鼓转速与负荷转矩的关系，将测得的转矩值每0.25s采样一次，空载转矩M0，如图2所示。

图2
通过转鼓转速与负荷转矩的关系曲线，编写PLC程序实现了转鼓脱水器的自动调速。

（四）渣流量计算
渣流量根据下列公式计算：Q= K（M-M0）n
式中：Q-渣流量；
K-常数（需在调试期间设定）；
M-电机负荷实际转矩；
M0-转鼓空载转矩；
n-转鼓转速。

PLC程序在脱水器转矩大于空载转矩及脱水器转矩大于15N·m时，开时计算渣流量，根据渣流量及出渣时间程序自动计算出每次出渣的粒化渣总量。

并在操作画面上显示粒化的渣流量和计算出的粒化渣总量，可以将粒化渣总量累积，查看本日、本周、或本月的累积出渣量，还可以在本次出渣后将粒化渣总量清零，并显示清零的时间，进行一个班记录一次出渣总量，为高炉技术人员提供较准确的数据资源，为高炉技术人员对于高炉状况进行分析提供可靠数据，客观上反映出高炉炉况。

（五）人机界面
由于因巴系统涉及机械、电气、计量等多种专业，设备复杂，因此建立一套使用方便、功能强大的人机界面是非常必要的。

一方面为操作人员提供系统运行的主要参数，另一方面可以为维护人员提供故障信息参考，以便及时处理。

主要具有如下功能：1.画面显示工艺流程图以及各设备的工作状态；2.显示系统的各关键节点的流量、温度、压力、液位以及转鼓脱水器的状态；3.报警功能：系统显示关键节点的报警状态；4.趋势画面：显示主要参数的历史数据趋势图。

四结束语
新型因巴渣处理自控技术在2300m3高炉上的应用，提高了粒化效果；改善了转鼓脱水效果，提高了脱水器的利用率；解决了冲制熔渣时产生的大量有害蒸汽对环境的污染，环保条件得到了很大的改善；新因巴法蒸汽冷凝水回收循环使用，节约了大量用水，经济效益相当可观。

由于整个系统不但具有很高的自动化水平，而且能够方便、灵活地满足生产工艺要求，在控制上可以给操作人员带来极大的方便，避免了由于繁琐的误操作引起的停机状况，有利于减少设备的故障率、减轻工人的劳动强度，同时在职工的人身安全，环境保护方面也更有益处。

参考文献：
[1]周莲士.INBA水渣粒化系统简介[J].马钢技术，1995.
[2]王茂华.高炉渣处理方法[J].鞍钢技术，2006.
[3]周传典.高炉炼铁生产技术手册[M].北京：冶金工业出版社，2003.。