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钢渣二次处理生产线电气自动化解决方案周勇（上海宝钢节能环保技术有限公司，上海宝山201999）摘要：钢渣二次处理工艺可改善目前钢渣原料和尾渣产品露天堆存及对周边环境的影响，同时提升尾渣产品的价值。结合实际工程项目案例，介绍了钢渣二次处理生产线的工艺及设备构成，以及介绍了电气自动化解决方案。关键词：钢渣二次处理；供配电；自动化中图分类号：TP23文献标识码：A文章编号：1672-1152（2023）09-0170-030引言我国政府把固体废弃物的综合利用作为循环经济的重要内容和社会发展的一项长远战略方针。在国家相关部门发布的 国家产业技术政策 中多次提出了开展“高炉渣和炼钢炉渣资源化技术”的一系列方针和政策，并提出冶金企业废渣“零”排放、“清洁生产”的目标。在此形势下，对钢厂钢渣二次处理生产线提供了一个很好的机遇。本生产线技术成熟、安全可靠、性价比高、自动化程度高。1钢渣二次处理工艺流程和设备构成某钢厂新建一条年处理 100 万 t 钢渣二次处理生产线，用于处置及贮存韶钢炼钢过程产生的转炉渣。转炉渣经过地平筛，筛下料（200 mm）经往复给料机和 1 号带式输送机转运至 1 号磁选筛分间。带式磁选机选出的金属料，落入一个 12 mm 的 3 号振动筛，筛出的12 mm 的物料落入 1 号料槽，料槽封闭并设有门，12 mm 的物料落入 4 号带式输送机去往提纯间。1 号带式输送机上物料经带式磁选机磁选后落入 1 号振动筛，筛下12 mm 落入 1 号磁选机进行磁选，磁选机出来的尾渣通过 3 号带式输送机、5 号带式输送机、7 号带式输送机最终送至成品间筒仓上方；磁选机出来的金属料与筛上料直接落入 4 号带式输送机并转运至提纯间，再经 1 号带式可逆输送机分配卸入 1 号/2 号中间仓。1 号/2 号中间仓内物料经给料机转运至对应的 1 号/2 号棒磨机。经过棒磨机提纯后的的物料落入 6 号带式输送机，物料输送至 2 号磁选筛分间，物料先进入 2 号振动筛，筛上物视为渣钢并落入 2 号料槽暂存；筛下物12 mm 物料落入 2号磁选机进行磁选，磁选机出来的尾渣落入 7 号带式输送机，也去钢渣成品仓；磁选机出来的金属料通过8 号带式输送机落入富集磁粉仓，由自卸车运至均质化生产线作为原料。7 号带式输送机转运到成品间后，可以通过犁式卸料器分流，再经 2 号带式可逆输送机分配落入 1 号/2 号钢渣仓，或直接经头部卸料至 3 号带式可逆输送机并分配到 3 号/4 号钢渣仓。钢渣二次处理生产线主要由以下设备组成。带式输送机设备：11 台，AC380 V 电机。往复给料机：2 台，能力为 100 t/h，电机功率为 4 kW。1 号振动筛：1 台，分级粒度为 12 mm，处理量为 180 t/h，电机功率为 7.5 kW2。2 号振动筛：1 台，分级粒度为12 mm，处理量为 120 t/h，电机功率为 5.5 kW2。3 号振动筛：1 台，分级粒度为 12 mm，处理量为 10 t/h，电机功率为 1.5 kW2。棒磨机：2 台，型式为干式，处理量为 80100 t/h，主电机功率为 10 kV/500 kW，筒体规格为 椎2 700 mm4 500 mm，最大装棒量为 20 t。1 号辊式磁选机：类型为双辊，处理量为 90 t/h，电机功率为 11 kW2，要求磁选后尾渣的金属，w（Fe）2%，铁精粉全铁品位（质量分数）50%。2 号辊式磁选机：型号为双辊，处理量为 120 t/h，电机功率为 11 kW2，要求磁选后尾渣的金属，w（Fe）2%，铁精粉全铁品位（质量分数）60%。带式磁选机：适合带宽为1 200 mm，电机功率为 22 kW2。1 号振动给料机：处理量为 180 t/h，电机功率为 2.2 kW2。2 号振动给料机：处理量为 120 t/h，电机功率为 1.5 kW2。除尘系统：含 5 台仓顶单体除尘器，2 套湿法除尘器，除尘风机功率分别为 185 kW1、160 kW1，喷淋泵，循环泵等。2钢渣二次处理电气自动化系统解决方案本案例电气设备总装机容量约 2 521 kW，其中高压设备 1 000 kW，低压设备 1 521 kW。低压视在功率约 1 165 kVA（补偿后），高压视在功率约 1 000 kVA，总视在功率约 2 165 kVA。用电设备除火灾报警设备外，其余均为三类负荷。工厂配电电压 AC 为 10 kV，动力电压 AC 为220/380 V，控制电压 AC 为 220 V、DC 为 220 V、DC收稿日期：2023-04-24作者简介：周勇（1982），江西新余人，本科，毕业于东北大学，工程师，研究方向为电气工程及其自动化。总第 212 期2023 年第 9 期山西冶金Shanxi MetallurgyTotal 212No.9，2023DOI:10.16525/14-1167/tf.2023.09.065生产实践2023 年第 9 期为 24 V，AC 为 380 V 低压配电系统为 TN-S 制。本案例新增一组高压开关柜，为棒磨机、动力变压器供电。高压系统采用一路进线，电源取自华欣变电所现有高压系统，需在现有高压柜旁拼接一面高压馈线柜。本案例新设 1 台变压器，为新建生产线的工艺设备、除尘系统、照明检修等设备供电。变压器电源取自新增电气室内的高压开关。根据工艺设备负荷及分布情况，在本区域设置电气室 1 座。电气室内设高压开关柜、直流屏、干式变压器、MCC 柜、PLC 柜等。在电气室设置 1 台 1 600 kVA的干式变压器，为新建生产线的工艺设备、除尘系统、照明检修等设备供电。在电气室内设置一组 MCC 柜，MCC 柜至干式变压器通过密集型母线槽连接。在变压器低压侧设低压无功功率补偿装置 1 套，补偿后整体功率因数不小于 0.92。在电气室设 1 套直流电源系统，为 10 kV 配电系统提供直流电源。在电气室设一套 UPS 装置，为 PLC 控制系统，重要的仪表等提供不间断电源。单点除尘器等设备为机电一体品，自带控制箱，其电源取自 MCC 柜。在车间内设若干动力配电箱为卷帘门、岗位风机、起重机、电动葫芦等设备供电，动力配电箱的电源取自电气室内 MCC 柜。在电气室、厂房及转运站设置若干照明配电箱，在厂房、转运站及除尘器区域设置若干检修电源箱，其电源都取自电气室内 MCC 柜。本案例棒磨机为 AC10 kV 设备，采用直接启动。2 台除尘风机 160 kW/185 kW 及振动筛采用低压变频控制。部分喷淋泵、循环泵采用低压软启动器驱动。其余电动机回路均采用塑壳断路器接触器热继电器的控制方案。新增高压开关柜拟采用户内铠装式金属封闭开关设备，中置式，防护等级 IP31。继电保护采用综合保护装置，除具有继电保护功能外，还应具有开关量输入输出、连续自检功能等。新增的 10/0.4 kV 变压器采用国产节能型干式自冷式变压器。低压柜采用固定柜体结构，柜内断路器选用国产优质品牌，分断能力不低于 50 kA，柜体防护等级不低于 IP31，每种控制单元均留备用回路。其他电气柜箱安装在电气室内IP31，安装在户外 IP55。UPS 电源柜以及 PLC 系统控制柜等均采用固定式柜体结构；柜体防护等级不低于IP31。所有动力电缆采用 ZR-YJV 型号电缆，信号控制电缆采用带屏蔽 ZR-KVVRP 型号。由于本案例皮带机较长，因此电缆路由较长，为了消除受感应电压的影响而产生设备误动作，动力电缆和控制电缆在电气室电缆沟内、皮带通廊桥加上都必须分层敷设。本案例采用德国 SIEMENS 公司系列的全集成自动化解决方案，设 1 套西门子 S7-1500 系列 PLC 控制系统，对新建钢渣二次加工线的工艺设备和公辅设施进行控制。2 套湿法除尘器作为远程 I/O 站,通过以太网方式接入本项目主控 PLC 系统，湿法除尘器的远程 PLC 急停信号通过点对点电缆硬接线方式与主控 PLC 系统连接。棒磨机集控柜、喷射润滑站、稀油润滑站、磁选机为机电一体品，其信号联系通过点对点电缆硬接线方式连接。PLC 控制系统主要设备包括3 台 PLC 控制柜、2 套 HMI 操作站、交换机等。在每套HMI 上都可以对整个系统进行监控、操作。系统控制方式分为：机旁手动/集中控制。现场操作设现场操作箱，操作箱的信号直接与 MCC 柜进行连锁，且现场操作为优先。本案例总共 IO 点数为：DI310 点、DO117点、AI44点、AO10 点。PLC 选用 SIEMENS 的 SIMATIC S7-1500 自动化产品（扫描周期可精确为微秒级，设计依据项目需要将主程序扫描周期设置为 50 ms，中断程序设置为100 ms，CPU 负荷不超过 50%），控制系统的 I/O 点数都预留 15%的备用量，每 1 类的卡件，至少有 1 块备用。DI/DO 模块选用 16 点 DC 24 V 模块，AI/AO 模块选用 8 点 DC 24 V 模块。模拟量均设置配电隔离器。PLC 系统供电选用西门子 SITOP 直流 DC 24 V电源供电。交换机选用多模光口。HMI 操作站：采用工业级工控机，Core i7-6700CPU、2 TB 硬盘、32 GB 内存、集成声、显卡、1 000 M以太网卡。显示器采用 32 英寸的彩色液晶显示器。配套键盘、鼠标。预装 Wi10 正版操作系统。本案例仪表主要检测控制项目如下：钢渣成品仓料位检测及高、低料位报警；磁选料仓料位检测及高、低料位报警；中间仓料位检测及高、低料位报警；散装成品重量称量-汽车衡；压缩空气总管压力、温度及流量检测；工业水供水总管流量检测；集中除尘系统包括 2 套除尘，其中除尘装置的仪控设备均由工艺设备成套提供，主要包括料位计、压力变送器、电接点压力表、温度检测、风机振动检测等。现场检测仪表及辅助仪表主要选用高精度、高可靠性、性能稳定、先进实用的产品或智能仪表。周勇：钢渣二次处理生产线电气自动化解决方案171窑窑山西冶金E-mail:第 46 卷温度检测采用铂热电阻（分度号 Pt100）；压力和差压测量采用具有 420 mA.DC 二线制输出、并带通讯功能的智能型变送器；料位计采用雷达式料位计，液位计则采用超声波液位计，筒仓接点料位采用阻旋式料位计或射频导纳料位计检测；流量检测根据其介质不同采用不同的流量计：气体介质采用孔板差压流量计；液体介质主要选用电磁流量计。开机前确认所有设备无报警，并处于远程状态，处于远程状态的设备名称从黑色变成绿色显示。14号钢渣仓不全处于超高料位的状态，此时才可正常启动设备。棒磨机组的一键启动条件：需要机组整体处于远程状态、并切换至手动模式，需要 6 号处于运行状态，慢传分离信号。一键启动后首先启动稀油润滑站，3 s后启动喷射润滑站，3 s 后启动振动给料机，3 s 后启动棒磨机高压电机。运行状态下，当触发稀油站故障信号、润滑站故障信号、振动电机故障信号、棒磨电机定子温度高于 110，电机轴承高于 90，电机振动值高于 7 mm/s 时，6 号皮带故障停机或手动停机时，均会触发整体机组停机。在自动运行的模式下，当前设备出现故障报警，则前级所有设备均自动停止，需要到现场维修、故障检查时把该设备及前一级的设备切换手动模式，以免发生故障复位后重新自动启动导致伤人事件。当设备出现故障时设备会变成红色，可通过右下角的报警记录按钮进入窗口查看故障原因。当出现设备启动超时故障或未到位故障时，可在该设备操作界面点击对应按钮进行复位。3结语本案例生产线已投产运营且系统稳定，受到业主好评。本案例通过电气自动化系统的实施有利地保证了钢渣二次处理生产线安全稳定、效率提升、节能环保、性价比高，具有较大推广应用价值。参考文献1周永彬.冶金电气自动化控制技术探析J.建筑工程技术与设计，2018（29）：3 095.2刘介才.工厂供电：第 5 版M.北京：机械工业出版社，2009.3刘涛，江力.电气控制与 PLCM.北京：北京理工大学出版社，2012.（编辑：苗运平）Electrical Automation Solution for Steel Slag Secondary Treatment Production LineZhou Yong（Shanghai Baosteel Energy Conservation and Environmental Protection Technology Co.,Ltd.,BaoshanShanghai 201999,China）Abstract:The secondary treatment process of steel slag can improve the current open-air storage of steel slag raw materials and tailingsproducts and their impact on the surrounding environment,while enhancing the value of tailings products.Based on actual engineeringproject cases,this article first introduces the process and equipment composition of the steel slag secondary treatment production line,andthen introduces the electrical automation solution.Key words:secondary treatment of steel slag;power supply and distribution;automation热量和气体流量的平衡和工艺参数的稳定，在很大程度上提升了石灰的产量和质量，并调动了员工立足岗位、自主创新的积极性。因此，对套筒窑换热器清理效率进行深入探索，研究应对换热器清理各环节时间长的问题及解决方法，对提高套筒窑的生产效率具有重要意义。参考文献1高克.套筒石灰窑换热器管束堵塞后快速检修技术研究D.淮南：安徽理工大学，2016.2高玉弟.石灰窑换热器管束内结瘤的原因及应对措施J.科技视界，2013（6）：48.（编辑：武倩倩）Practice of Improving Cleaning Efficiency of Socket Kiln Heat ExchangerLi Haiyang（Shougang Changzhi Iron&Steel Co.,Ltd.,Changzhi Shanxi 046031,China）Abstract:Sleeve kiln is used by more and more iron and steel production enterprises because of its compact structure,small footprint,lowenergy consumption,high lime activity,low overburning rate and obvious economic benefits.However,tube bundles of socket kiln heatexchanger are easy to be blocked,and the cleaning cycle is relatively short,the cleaning time is long,and the cleaning difficulty is great,which has a great influence on the condition of the socket kiln,and ultimately affects the output and quality.Therefore,it is of greatsignificance to improve the efficiency and shorten the cleaning time of sleeve kiln heat exchanger.Key words:sleeve kiln;heat exchanger;cleaning;time（上接第 134 页）172窑窑