賈海余 馬銀剛 王國(guó)新

（秦皇島宏興鋼鐵有限公司）

【摘要】在燒結(jié)整個(gè)生產(chǎn)工藝中，混合機(jī)加水的穩(wěn)定性極大的制約了燒結(jié)礦的質(zhì)量，一直以來(lái)都是一個(gè)難題。傳統(tǒng)方法是崗位工通過(guò)觀察、搓料來(lái)判斷混合料水分，進(jìn)而進(jìn)行調(diào)節(jié)，造成混合料水分波動(dòng)較大，影響燒結(jié)礦的質(zhì)量。所以實(shí)現(xiàn)混合機(jī)自動(dòng)加水、穩(wěn)定混合機(jī)制粒粒度是穩(wěn)定燒結(jié)礦的有效保證。

【關(guān)鍵字】混合機(jī)；水分；自動(dòng)加水

1  混合料加水的目的、作用及對(duì)生產(chǎn)的影響

燒結(jié)所使用的原料包含鐵原料、熔劑和燃料全部為粉末狀，0-3mm部分含量在80%以上，其中還有大量＜0.5mm的粉末狀物料。這樣細(xì)粒級(jí)的原料在進(jìn)行燒結(jié)時(shí)會(huì)嚴(yán)重影響燒結(jié)料層的透氣性，阻礙燒結(jié)過(guò)程的進(jìn)行。因此必須對(duì)各原料組分進(jìn)行混合與制粒，使其成為粒度相對(duì)均勻的混合料，來(lái)提高料層透氣性。由于這些物料自身都含有一定量的原始水分，但其水分達(dá)不到燒結(jié)要求，因此在燒結(jié)原料混合過(guò)程中要根據(jù)原始水分的大小在混合過(guò)程中補(bǔ)充水分。這個(gè)過(guò)程多用二次混合來(lái)進(jìn)行，一次混合的目的是加水潤(rùn)濕、混勻，而次混合除使物料混勻外其主要目的是制粒造球。

在粉狀的燒結(jié)料中加水有利于造球，改善料層透氣性，加快燒結(jié)反應(yīng)；水分可以使燒結(jié)料的表面變的潤(rùn)滑，降低物料表面粗糙度，減少氣流阻力；混合料中含有一定的水分，可以改善燒結(jié)料層的導(dǎo)熱性，使料層中熱交換條件變好；水份中H與OH有利于固體燃料燃燒反應(yīng)。

燒結(jié)混合料水分含量是燒結(jié)生產(chǎn)工藝中需要嚴(yán)格控制的參數(shù)之一，它直接影響燒結(jié)生產(chǎn)的效率。燒結(jié)混合料水分含量太小，粉狀混合料難以成球，燒結(jié)料層透氣性差負(fù)壓升高，機(jī)尾出現(xiàn)夾生料，燒結(jié)礦強(qiáng)度下降，成品率低，返礦量增加，降低生產(chǎn)效率。燒結(jié)混合料水分過(guò)大，雖然顆粒成球性能好，但會(huì)增加燒結(jié)過(guò)濕層的厚度，增加了氣流阻力料層透氣性惡化，降低垂直燃燒速度，同樣影響生產(chǎn)效率與燒結(jié)礦質(zhì)量。因此，有效控制燒結(jié)混合料的水分含量是燒結(jié)生產(chǎn)一直迫求的目標(biāo)。實(shí)現(xiàn)混合機(jī)自動(dòng)加水是穩(wěn)定燒結(jié)生產(chǎn)提升燒結(jié)產(chǎn)質(zhì)量的有效保證。

2  改造前混料系統(tǒng)現(xiàn)狀

本車間為222m²帶燒，配備20臺(tái)配料秤，通過(guò)1H-1膠帶機(jī)將混合料傳送至一混混合機(jī)中，落料到2H-1膠帶機(jī)，傳送至二混混合機(jī)。加水點(diǎn)在一混混合機(jī)，配備看水工一名，上料量或原料結(jié)構(gòu)改變時(shí)，根據(jù)估算時(shí)間，通過(guò)手動(dòng)開(kāi)關(guān)閥門，調(diào)節(jié)加水量。平時(shí)根據(jù)觀察2H-1膠帶機(jī)混合料情況，進(jìn)行適當(dāng)微調(diào)。此種加水方式無(wú)法保證水分的穩(wěn)定性。

3  傳統(tǒng)一混自動(dòng)加水實(shí)現(xiàn)方法

3.1  實(shí)現(xiàn)方法

在一混混合機(jī)與二混混合機(jī)之后加裝水分分析儀，一次混合機(jī)加水80%-90%,二次混合機(jī)進(jìn)行補(bǔ)水微調(diào)，以水分為基準(zhǔn)對(duì)調(diào)節(jié)閥PID調(diào)節(jié)，控制加水量在一個(gè)穩(wěn)定區(qū)間。

3.2  優(yōu)點(diǎn)

可以根據(jù)混合料水分對(duì)加水量進(jìn)行調(diào)節(jié)

3.3  缺點(diǎn)

（1）各配料秤下料并非一致不變，人為因素或非人為因素料下料量或下料結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，一次混合機(jī)加水調(diào)節(jié)要滯后5-10分鐘，二次混合機(jī)滯后1分鐘，無(wú)法及時(shí)做出反應(yīng)。

（2）由于燒結(jié)混合料成分復(fù)雜，同時(shí)受到粉塵、水蒸氣、光照、物料顏色影響，常規(guī)水分分析儀影響很難精確測(cè)量實(shí)際水分。

4  探索不同的自動(dòng)加水方式

常規(guī)的自動(dòng)加水更像是“事后補(bǔ)救”。我們認(rèn)為實(shí)現(xiàn)自動(dòng)加水的前提，是根據(jù)混合料各種原料原始水分含量，和對(duì)下料量變化的掌握，從而按時(shí)、按需調(diào)整加水量從而滿足生產(chǎn)需求。

5、混合機(jī)自動(dòng)加水可行性分析

5.1、自動(dòng)加水功能要求

  （1）生產(chǎn)穩(wěn)定狀態(tài)下可以隨時(shí)實(shí)現(xiàn)手動(dòng)、自動(dòng)切換

  （2）料批變動(dòng)時(shí)加水量可以自動(dòng)跟蹤

  （3）各配料秤下料有偏差時(shí)，一混加水能及時(shí)做出調(diào)整

  （4）加水量穩(wěn)定性偏差控制在±0.1%

  （5）混合機(jī)停機(jī)時(shí)加水閥自動(dòng)關(guān)閉

  （6）加水調(diào)節(jié)閥故障時(shí)可在線處理，不影響生產(chǎn)

5.2  難點(diǎn)

  （1）從配料稱開(kāi)始計(jì)算水分偏差，控制加水調(diào)節(jié)閥

  （2）每臺(tái)配料秤下料并非同時(shí)到達(dá)混合機(jī)

  （3)加水調(diào)節(jié)閥精度滿足控制要求

5.3  自動(dòng)加水原理

  （1）控制原理

穩(wěn)定生產(chǎn)時(shí)，在上料結(jié)構(gòu)恒定情況下，理論上加水量應(yīng)該時(shí)恒定值，但實(shí)際情況是由于料客觀原因如：料倉(cāng)、配料秤下料不穩(wěn)定等其他不確定性因素，造成下料不穩(wěn)定，引起水分波動(dòng)，所以最好從源頭解決水分不穩(wěn)定狀況。每班需要對(duì)混合料、混勻礦（含鐵礦）、石灰石粉、白云石粉、鐵皮、焦粉等進(jìn)行水分實(shí)際測(cè)量得出水分?jǐn)?shù)據(jù)，返礦、除塵灰水分不做水分檢測(cè)，輸入上位機(jī)畫(huà)面，一般按照0或者1進(jìn)行計(jì)算，一般情況下，混合料水分在6.9-7.1之間，可以以7.0水分為基準(zhǔn)值，通過(guò)計(jì)算各料種水分系數(shù)、下料量偏差值，可以得出每臺(tái)配料秤由于下料不穩(wěn)造成的水分偏差。生石灰不僅需在物理上有水分需求，參與反應(yīng)的化學(xué)水分也應(yīng)計(jì)算在內(nèi)。

（2）計(jì)算公式

物理水分：

        水分系數(shù)=實(shí)測(cè)水分-混合料水分

        下料偏差=實(shí)際下料量-設(shè)定下料量

        水分偏差=水分系數(shù)×下料偏差

        化學(xué)水分：

           CaO+H₂O=Ca(OH)₂

                生石灰的分子質(zhì)量為56，水的分子質(zhì)量為18，鈣點(diǎn)為85

        水分偏差（化）=生石灰下料偏差×0.85/56×18

（3）水分偏差累加

每臺(tái)配料秤距離一次混合機(jī)距離不同，同一時(shí)間落料并非同時(shí)到達(dá)一次混合機(jī)。經(jīng)過(guò)測(cè)算，每臺(tái)配料秤落料到達(dá)一次混合機(jī)時(shí)間如下

混合料從進(jìn)混合機(jī)到出混合機(jī)大約需要4分鐘，有較高容錯(cuò)能力，因此每臺(tái)配料秤到達(dá)一次混合機(jī)時(shí)間間隔按照5s計(jì)算，通過(guò)程序?qū)δ芡瑫r(shí)進(jìn)入一次混合機(jī)時(shí)的水分偏差進(jìn)行實(shí)時(shí)累積，得出總水量偏差，計(jì)算水量緩沖值，加水調(diào)節(jié)閥跟蹤水量緩沖值，進(jìn)行PID調(diào)節(jié)。

水量緩沖值=水量設(shè)定值+總水量偏差

（3）穩(wěn)定性調(diào)整

   為保證加水穩(wěn)定性，防止加水調(diào)節(jié)閥振幅過(guò)高或震蕩不停，在此設(shè)定調(diào)節(jié)區(qū)間，以水量緩沖值為基準(zhǔn)，上下浮動(dòng)區(qū)間設(shè)定為±0.2t，解決調(diào)節(jié)疲勞問(wèn)題。

（4）料批跟蹤

     料批變動(dòng)時(shí)根據(jù)加水量進(jìn)行跟蹤

     加水設(shè)定值（現(xiàn)）=加水設(shè)定值（原）/料批×（料批-原料批）

6  項(xiàng)目實(shí)施

6.1  硬件選型

 （1）電磁流量計(jì)：MFC10157110A005EH1401111

 （2）電動(dòng)調(diào)節(jié)閥：3610LSB-50

 （3）加水管道：DN100

6.2、硬件安裝示意圖

   電動(dòng)調(diào)節(jié)閥故障時(shí)、切換到手動(dòng)旁路，不影響正常生產(chǎn)

6.3  系統(tǒng)控制

     編制程序及上位機(jī)畫(huà)面，滿足條目3.1提出的系統(tǒng)要求

7  結(jié)論

改造后，通過(guò)一個(gè)月的觀察實(shí)踐進(jìn)行驗(yàn)證，水分穩(wěn)定性較人工調(diào)節(jié)有了顯著的提高，水分精度可控制在±0.2%之內(nèi)，有效降低了看水工的勞動(dòng)強(qiáng)度，減少了生產(chǎn)波動(dòng)，料層厚度可穩(wěn)定控制在900mm以上，燒結(jié)自返率下降了約1%。證明這種自動(dòng)加水模式科學(xué)可行，達(dá)到了預(yù)期效果。

出點(diǎn)火爐料層厚度可達(dá)930mm左右 。