高爐渣處理的自動化應用

摘要：高爐熔渣處理有許多種方法，本文針對設備結構簡單、檢修維護方便、設備重量輕、投資低、機械化和自動化程度，具有廣闊的應用前景的方法做了詳細介紹。

關鍵詞：高爐爐渣處理；因巴法；轉鼓脫水器

中圖分類號：TF321.7 文獻標識碼：A 文章編號：1674-7712（2012）20-0061-01

一、高爐爐渣處理主流工藝分類

在高爐煉鐵生產中，爐渣的處理方法分為干渣處理、水力沖渣方式進行，由于干渣處理環境污染較為嚴重，且資源利用率很低，故現在僅在事故應急處理時才采用干渣處理方式。目前，高爐爐渣主要以水力沖渣處理方式，采用的處理工藝方法有：底濾法（OCP）、拉薩法（RASA）、因巴法（INBA）、圖拉法（TYNA）等。

二、爐渣處理工藝選擇

因巴法有布置緊湊，占地面積小，可實現整個流程機械化、自動化程度較高，水渣質量好，沖渣水閉路循環，水懸浮顆粒少，泵和管路的磨損小，無爆炸危險，安全程度較高，渣中含鐵量高達20%左右時，該系統也能安全的進行爐渣的粒化，能徹底解決煙塵，蒸汽對環境的污染，達到零排放的目標等優點，也比較符合凌鋼現階段實際生產情況，故凌鋼2300M3高爐渣處理工藝選擇因巴法（圖1）。

三、自動化控制系統

（一）控制方式

控制系統具有計算機一鍵啟動、連鎖自動啟動、計算機手動啟動、機旁手動啟動，也可以混合啟動。

1.計算機一鍵啟動：根據生產工藝要求對主要設備進行檢測，在滿足啟動條件時一鍵啟動系統，由于本系統中設備都有備用設備故必須設定參與系統啟動設備的啟用及備用狀態。

2.連鎖自動啟動：系統運行中可以選擇開啟或關閉連鎖功能，在連鎖功能開啟狀態下，當系統運行環境符合控制條件和工藝及設備聯鎖條件成立時，系統自動地完成一個設備的啟動、停止控制。

3.計算機手動方式：在這種控制方式為，由人工在上位機進行單機設備的啟停、開關或其他動作的控制。

4.機旁手動方式：在這種操作方式為，由人工在機旁進行單機設備的啟停等操作，一般情況下是在設備異常、檢修和調試時使用此控制方式。

（二）控制功能

一鍵啟動系統，由于系統中沖渣泵、上塔泵、返渣泵各有三臺，增壓泵、溢流泵各有二臺組成，沖渣泵、上塔泵、返渣泵為兩用一備，需要在啟動前選定兩臺工作泵和一臺備用泵。

點擊主畫面上的一鍵啟動準備，檢測系統主要設備狀態，如檢測主要設備正常允許啟動，則啟動準備變成一鍵啟動按鈕，點擊一鍵啟動按鈕彈出是和否，讓崗位人員進行最終確認，點擊是按鈕系統將按照以下順序啟動：

皮帶機→冷卻塔→增壓泵→壓縮空氣吹掃閥→轉鼓脫水器→沖渣泵→上塔泵→返渣泵。

連鎖功能：冷水池液位連鎖、熱水池液位連鎖、集水池液位連鎖。

（三）脫水轉鼓的控制

1.由于因巴法工藝的控制核心在于控制脫水器的轉速，脫水器依靠重力脫水，轉速越慢，渣水分離越好，回水中含渣越少，皮帶上的成品渣帶水越少。且不易返渣泵的堵塞，皮帶不易向尾部涌渣造成壓皮帶的現象。但靠操作人員隨渣量調整脫水器轉速不太現實，容易因操作人員操作失誤造成壓堵脫水器的事故。故本系統根據轉鼓脫水器的轉矩自動控制轉鼓脫水器轉速。

2. PLC系統根據編寫儲存在其內部的轉矩及轉速曲線，計算出轉鼓轉速，實現轉鼓自動調速。

曲線是轉鼓轉速與負荷轉矩的關系，將測得的轉矩值每0.25s采樣一次，空載轉矩M0，如圖2所示。

圖2

通過轉鼓轉速與負荷轉矩的關系曲線，編寫PLC程序實現了轉鼓脫水器的自動調速。

（四）渣流量計算

渣流量根據下列公式計算：Q= K（M-M0）n

式中：Q-渣流量；

K-常數（需在調試期間設定）；

M-電機負荷實際轉矩；

M0-轉鼓空載轉矩；

n-轉鼓轉速。

PLC程序在脫水器轉矩大于空載轉矩及脫水器轉矩大于15N·m時，開時計算渣流量，根據渣流量及出渣時間程序自動計算出每次出渣的粒化渣總量。并在操作畫面上顯示粒化的渣流量和計算出的粒化渣總量，可以將粒化渣總量累積，查看本日、本周、或本月的累積出渣量，還可以在本次出渣后將粒化渣總量清零，并顯示清零的時間，進行一個班記錄一次出渣總量，為高爐技術人員提供較準確的數據資源，為高爐技術人員對于高爐狀況進行分析提供可靠數據，客觀上反映出高爐爐況。

（五）人機界面

由于因巴系統涉及機械、電氣、計量等多種專業，設備復雜，因此建立一套使用方便、功能強大的人機界面是非常必要的。一方面為操作人員提供系統運行的主要參數，另一方面可以為維護人員提供故障信息參考，以便及時處理。

主要具有如下功能：1.畫面顯示工藝流程圖以及各設備的工作狀態；2.顯示系統的各關鍵節點的流量、溫度、壓力、液位以及轉鼓脫水器的狀態；3.報警功能：系統顯示關鍵節點的報警狀態；4.趨勢畫面：顯示主要參數的歷史數據趨勢圖。

四 結束語

新型因巴渣處理自控技術在2300m3高爐上的應用，提高了粒化效果；改善了轉鼓脫水效果，提高了脫水器的利用率；解決了沖制熔渣時產生的大量有害蒸汽對環境的污染，環保條件得到了很大的改善；新因巴法蒸汽冷凝水回收循環使用，節約了大量用水，經濟效益相當可觀。

由于整個系統不但具有很高的自動化水平，而且能夠方便、靈活地滿足生產工藝要求，在控制上可以給操作人員帶來極大的方便，避免了由于繁瑣的誤操作引起的停機狀況，有利于減少設備的故障率、減輕工人的勞動強度，同時在職工的人身安全，環境保護方面也更有益處。

參考文獻：

[1]周蓮士.INBA水渣粒化系統簡介[J].馬鋼技術，1995.

[2]王茂華.高爐渣處理方法[J].鞍鋼技術，2006.

[3]周傳典.高爐煉鐵生產技術手冊[M].北京：冶金工業出版社，2003.