CN102063131A - 一种用于烧结生产的自动混水控制系统 - Google Patents

Abstract

一种用于烧结生产的自动混水控制系统，包括第一次混合机，第二次混合机，多个红外水分仪，其中所述红外水分仪包括设置在第一次混合机出口处的第一红外水分仪和设置在第二次混合机出口处的第二红外水分仪，其特征在于，其它红外水分仪设置在的配料料仓处，通过设置在的配料料仓处的所述其它红外水分仪，汇总测量得出烧结原料中的原始含水量，为下一生产流程中的第一次加水混合提供水分控制的参照基础。另外分别在第一次混合机处和第二次混合机处设置加水闭环PID反馈控制。

Description

一种用于烧结生产的自动混水控制系统

技术领域

本发明涉及一种用于钢铁冶金中的粉矿处理系统，特别涉及一种用于烧结生产的自动混水控制系统。

背景技术

一般来说钢铁工业中的粉矿处理系统是首先将各种粉状含铁原料配入适量的燃料和熔剂，然后分批次加入适量的水并经混合和造球，最后在烧结设备上使物料发生一系列物理化学变化，将粉矿颗粒黏结成块的过程。

目前生产上广泛采用带式抽风烧结机生产烧结矿。烧结生产的工艺流程主要包括烧结原料的配比配料，即将适量的燃料和熔剂配入粉状含铁原料并且使烧结原料的配料成分均匀；其次还包括加入合适的水量，从而易于造球以获得粒度组成良好的烧结混合料，即分批次加入适量的水并经混合和造球；最后是烧结作业，这是烧结生产的中心环节，它主要包括布料、点火、烧结等主要工序，即在烧结设备上使物料发生一系列物理化学变化，将矿粉颗粒黏结成块。

在上述的烧结生产中，烧结混合料水分的控制是烧结生产的重要环节。烧结混合料水分是一个重要的参数，其不仅影响烧结速度，还影响最终烧结矿的成品率、生产率。一般来说，水分表面张力可以使烧结混合料小颗粒成球，水分的大小直接影响烧结过程的透气性，在混合料颗粒外面包裹着的水分可以起到润滑作用，燃烧时利于空气的通过，提高透气性。随着水分的增大，混合料透气性增大，提高生产率。但若水分过大，将在烧结断面上形成过湿带，使料层阻力变大，同时使能源消耗上升；若水分过小，则影响混合料造球效果，直接影响烧结过程的透气性。所以，一般对混合料水分控制的目标是要保持混合料中的水分稳定在一个利于烧结的值，波动范围不能太大，若水分波动过大时，对混合料的成球率及透气性的稳定性影响很大。

在现有技术中，配料后的烧结原料在两次混合机中混匀，并适当加水润湿，最后造球(制粒)。一般来说，第一次混合机加水，占目标水分的85％～90％(粗调)，加水量与烧结原料量和烧结原料含水量有关，第二次混合机加水占目标水分的10％～15％(细调)，使混合料达到规定的水分目标值，以利于混合料造球，保证烧结机有良好的透气性，提高烧结矿的产量和质量。

对于第一次混合机加水来说，当前并无对烧结原料的水分检测和加水控制装置，对原料含水量的测量完全由人工凭经验来完成，即操作人员通过观察配料后的烧结原料估算水分大小，并根据经验手动控制加水阀门，调节混合料中的水分。这样的做法很难精确地稳定第一混合加水后混合料中的水分，且滞后时间较长，造成混合料水分波动大。

在实际生产领域中，一般是在烧结机的第一次、二次混合机出口分别安装水分仪，给水管上增加流量控制回路。该回路中包含流量计、电动调节阀等设备，与调节装置组成一个综合控制系统。基于工艺要求的二次混合机混合料水分的设定值，与二次混合机出口的水分检测信号相比较，自动调节控制细调的给水量的大小，以达到细调混合料水分值稳定的目的。

随着钢铁企业生产规模的不断发展壮大，对混合料水分进行准确测定和自动控制的要求越来越高，传统的手工操作已经远远不能获得稳定的控制品质。因此，本领域非常需要一种自动混水控制系统，该系统通过两级混水的反馈控制能够自动地实现混合料中的水分稳定在一个利于烧结的数值，减少水分波动。

发明内容

根据本发明的自动混水控制系统解决了现有技术中的上述缺陷。

在本发明中，配料后的烧结原料要经过两次混合且每次混合都要加一定的水。其中第一次混合加水使混合料的含水量达到第一次混合加水设定的目标值，混合加水量与烧结原料量和烧结原料的原始含水量有关，第二次混合加水使混合料的含水量达到第二次混合加水设定的目标值、以利于混合料造球、保证烧结时的良好透气性、提高烧结矿的产量和质量。

根据本发明的一种用于烧结生产的自动混水控制系统，包括第一次混合机，第二次混合机，多个红外水分仪，其中所述红外水分仪包括设置在第一次混合机出口处的第一红外水分仪和设置在第二次混合机出口处的第二红外水分仪，其它红外水分仪设置在的配料料仓处，通过设置在的配料料仓处的所述其它红外水分仪，汇总测量得出烧结原料中的原始含水量，操作人员根据烧结原料量和烧结原料中的原始含水量以及第一次混水与第二次混水的比例，通过混水计算机专家系统设定第一次混合加水目标值。

在第一次混合机处，采用加水流量作为调节控制手段，设置在第一次混合机出口处的第一红外水分仪的测量值作为反馈值，PLC的PID控制器将所述反馈值与第一次混合加水目标值进行比较，经过综合处理后输出信号给设置在第一次混合机处的工艺水给水调节阀和泥浆给水调节阀，两给水调节阀根据接收的信号来控制阀位开度，从而形成第一次混合加水的闭环PID反馈控制。

通过第一次混合加水后，皮带上的第一红外水分仪进行水分测量和电子皮带称对物料流量进行测量，设定第二次混合加水目标值，采用前馈-反馈方式进行控制，经过PLC内部计算出第二次混合的加水量，设置在第二次混合机出口处的第二红外水分仪的测量值作为反馈值，PLC的PID控制器将所述反馈值与第二次混合加水目标值进行比较，经过综合处理后输出信号给设置在第二次混合机处的工艺水给水调节阀和水蒸气给水调节阀，两给水调节阀根据接收的信号来控制阀位开度，从而形成第二次混合加水的闭环PID反馈控制。

所述红外水分仪是根据OH分子键吸收特定波长的红外光能量的原理工作的。

所述第一次混合加水的总量控制在总加水量的85％～90％之间，所述第二次混合加水的总量控制在总加水量的10％～15％之间。

在第一次混合机处，经过自动配料系统配料后的、一次混合前的烧结原料通过输送皮带被输送入第一次混合机，经过加压的工艺水和泥浆分别经由两条管线注入第一次混合机从而与烧结原料进行第一次混合，在第一次混合机处的工艺水管线上，包括工艺水流量控制器、工艺水流量计、工艺水给水调节阀、工艺水开断阀门，其中工艺水流量控制器可经由远程计算机控制，在第一次混合机处的泥浆管线上，包括泥浆流量控制器、泥浆流量计、泥浆给水调节阀、泥浆开断阀门，其中泥浆流量控制器可经由远程计算机控制。

经过第一次加水混合后的烧结原料通过输送皮带被输送入第二次混合机，经过加压的工艺水和水蒸气分别经由两条管线注入第二次混合机从而与烧结原料进行第二次混合，在第二次混合机处的工艺水管线上，包括工艺水流量控制器、工艺水流量计、工艺水给水调节阀、工艺水开断阀门，其中工艺水流量控制器可经由远程计算机控制，在第二次混合机处的水蒸气管线上，包括水蒸气流量控制器、水蒸气流量计、水蒸气给水调节阀、水蒸气开断阀门，其中水蒸气流量控制器可经由远程计算机控制。

本发明通过在烧结原料的配料料仓处设置多个红外水分仪，可以测量出烧结原料中的原始水分含量，为下一生产流程中的第一次加水混合提供了水分控制的参照基础。本发明通过在第一次混合机和第二次混合机处分别设置上述PID闭环反馈控制，从而达到控制第一、二次混合加水的给水量、稳定第一、二次混合料最终水分的目的，从量化指标上讲，水分波动率减少了50％。

附图说明

将参照附图详细描述本发明。应当理解，附图仅仅是为了示例性的目的，而并不意在限定本发明，本发明的范围应当参照所附权利要求。

应当进一步理解，附图并不一定是按比例绘制的，除非另有说明，它们仅仅是为了示意性地示出在此描述的结构和方法。

图1示出根据本发明的混合加水系统的示意图；

图2示出根据本发明的配料的系统的示意图；

图3示出根据本发明的混合加水的PID闭环反馈控制的原理图。

具体实施方式

以下将结合附图对根据本发明的优选实施例进行详细说明。通过附图以及相应的文字说明，本领域技术人员将会理解本发明的特点和优势。

在本发明中，配料后的烧结原料要经过两次混合且每次混合都要加一定的水。其中第一次混合加水使混合料的含水量达到第一次混合加水设定的目标值，混合加水量与烧结原料量和烧结原料的原始含水量有关，第二次混合加水使混合料的含水量达到第二次混合加水设定的目标值、以利于混合料造球、保证烧结时的良好透气性、提高烧结矿的产量和质量。

在本发明的图1中示出混合加水系统的示意图，其中包括第一次混合机1a和第二次混合机2a。在第一次混合机处，经过自动配料系统配料后的、一次混合前的烧结原料通过输送皮带被输送入第一次混合机，经过加压的工艺水和泥浆分别经由两条管线注入第一次混合机从而与烧结原料进行第一次混合。在第一次混合机处的工艺水管线上，包括工艺水流量控制器1b、工艺水流量计、工艺水给水调节阀1c、工艺水开断阀门1d等，其中工艺水流量控制器可经由远程计算机控制。在第一次混合机处的泥浆管线上，包括泥浆流量控制器1e、泥浆流量计、泥浆给水调节阀1f、泥浆开断阀门1g等，其中泥浆流量控制器可经由远程计算机控制。

经过第一次加水混合后的烧结原料通过输送皮带被输送入第二次混合机，经过加压的工艺水和水蒸气分别经由两条管线注入第二次混合机从而与烧结原料进行第二次混合。在第二次混合机处的工艺水管线上，包括工艺水流量控制器2b、工艺水流量计、工艺水给水调节阀2c、工艺水开断阀门2d等，其中工艺水流量控制器可经由远程计算机控制。在第二次混合机处的水蒸气管线上，包括水蒸气流量控制器2e、水蒸气流量计、水蒸气给水调节阀2f、水蒸气开断阀门2g等，其中水蒸气流量控制器可经由远程计算机控制。

经过第二次加水混合后的烧结原料通过输送皮带被输送到烧结系统。

根据本发明的一种自动混水控制系统包括所述第一次混合机，所述第二次混合机，多个红外水分仪，其中所述红外水分仪包括设置在第一次混合机出口处的第一红外水分仪1h和设置在第二次混合机出口处的第二红外水分仪2h，其它红外水分仪设置在如图2所示的自动配料系统的配料料仓1-12、13A-13B处。

根据本发明，所述红外水分仪是根据OH分子键吸收特定波长的红外光能量的原理工作的。水分仪的探头里装有石英卤素灯泡，该灯发出的光线通过光学系统，产生以下两种波长的红外光束：一种为吸收波长，它的能量将被所要求检测物质里的水分子强烈吸收；另一种为参考波长，它的特点是其能量不被检测物质里的水分子吸收，但其他因素(如测量距离、材料颜色等)对它的影响与对吸收波长的影响相同。红外光束照到物料表面，然后又部分反射回来，通过精确测量吸收波长在被物质中水分吸收前后的能量的变化，并经数学函数的计算，得出一个和被测物质水分有一定比例关系的输出信号。

在若干混匀矿配料料仓处分别设置所述红外水分仪，所述红外水分仪实时测量每个混匀矿配料料仓中的水分，另外在其它配料料仓处也设置有相应数量的水分仪。通过设置在配料料仓处的红外水分仪，可以汇总测量得出烧结原料中的原始含水量。

操作人员根据基于烧结原料量和烧结原料中的原始含水量以及第一次混水与第二次混水的比例，通过混水计算机专家系统设定第一次混合加水目标值，总量控制在总加水量的85％～90％之间。

在第一次混合机处，采用加水流量作为调节控制手段，设置在第一次混合机出口处的第一红外水分仪的测量值作为反馈值，PLC的PID控制器将所述反馈值与第一次混合加水目标值进行比较，经过综合处理后输出信号给设置在第一次混合机处的工艺水给水调节阀1c和泥浆给水调节阀1f，两给水调节阀根据接收的信号来控制阀位开度，从而形成第一次混合加水的闭环反馈控制，进而达到控制第一次给水量、稳定第一次混合料最终水分的目的。

通过一混后，皮带上的第一红外水分仪进行水分测量和电子皮带称对物料流量进行测量，设定第二次混合加水目标值，采用前馈-反馈方式进行控制，经过PLC内部计算出第二次混合的加水量。设置在第二次混合机出口处的第二红外水分仪的测量值作为反馈值，PLC的PID控制器将所述反馈值与第二次混合加水目标值进行比较，经过综合处理后输出信号给设置在第二次混合机处的工艺水给水调节阀2c和水蒸气给水调节阀2f，两给水调节阀根据接收的信号来控制阀位开度，从而形成第二次混合加水的闭环反馈控制，进而达到控制第二次给水量、稳定第二次混合料最终水分的目的。

本发明的各实施例均采用了数据网络通讯、参数采集处理装置、混水量计算机专家系统、双环以太网、人机接口/编程器、PC服务器、PLC的中央处理器，各种远程输入/输出工作站等计算机软件/硬件系统以及工业自动控制装置。

本发明通过在烧结原料的配料料仓处设置多个红外水分仪，可以测量出烧结原料中的原始水分含量，为下一生产流程中的第一次加水混合提供了水分控制的参照基础。另外，本发明还在第一次混合机和第二次混合机处分别设置了PID闭环环反馈控制，从而达到控制第一、二次给水量、稳定第一、二次混合料最终水分的目的，从量化指标上讲，水分波动率减少了50％。

Claims (6)

1.一种用于烧结生产的自动混水控制系统，包括第一次混合机，第二次混合机，多个红外水分仪，其中所述红外水分仪包括设置在第一次混合机出口处的第一红外水分仪和设置在第二次混合机出口处的第二红外水分仪，其特征在于，

其它红外水分仪设置在的配料料仓处，通过设置在配料料仓处的所述其它红外水分仪，汇总测量得出烧结原料中的原始含水量，操作人员根据烧结原料量和烧结原料中的原始含水量以及第一次混水与第二次混水的比例，通过混水计算机专家系统设定第一次混合加水目标值；

在第一次混合机处，采用加水流量作为调节控制手段，设置在第一次混合机出口处的第一红外水分仪的测量值作为反馈值，PLC的PID控制器将所述反馈值与第一次混合加水目标值进行比较，经过综合处理后输出信号给设置在第一次混合机处的给水调节阀，给水调节阀根据接收的信号来控制阀位开度，从而形成第一次混合加水的闭环PID反馈控制；

通过第一次混合加水后，皮带上的第一红外水分仪进行水分测量和电子皮带称对物料流量进行测量，设定第二次混合加水目标值，采用前馈-反馈方式进行控制，经过PLC内部计算出第二次混合的加水量，设置在第二次混合机出口处的第二红外水分仪的测量值作为反馈值，PLC的PID控制器将所述反馈值与第二次混合加水目标值进行比较，经过综合处理后输出信号给设置在第二次混合机处的给水调节阀，给水调节阀根据接收的信号来控制阀位开度，从而形成第二次混合加水的闭环PID反馈控制。

2.根据权利要求1所述的自动混水控制系统，其特征在于，所述红外水分仪是根据OH分子键吸收特定波长的红外光能量的原理工作的。

3.根据权利要求1所述的自动混水控制系统，其特征在于，所述第一次混合加水的总量控制在总加水量的85％～90％之间，所述第二次混合加水的总量控制在总加水量的10％～15％之间。

4.根据权利要求1所述的自动混水控制系统，其特征在于，在第一次混合机处，经过自动配料系统配料后的、一次混合前的烧结原料通过输送皮带被输送入第一次混合机，经过加压的工艺水和泥浆分别经由两条管线注入第一次混合机从而与烧结原料进行第一次混合，在第一次混合机处的工艺水管线上，包括工艺水流量控制器、工艺水流量计、工艺水给水调节阀、工艺水开断阀门，其中工艺水流量控制器可经由远程计算机控制，在第一次混合机处的泥浆管线上，包括泥浆流量控制器、泥浆流量计、泥浆给水调节阀、泥浆开断阀门，其中泥浆流量控制器可经由远程计算机控制。

5.根据权利要求4所述的自动混水控制系统，其特征在于，经过第一次加水混合后的烧结原料通过输送皮带被输送入第二次混合机，经过加压的工艺水和水蒸气分别经由两条管线注入第二次混合机从而与烧结原料进行第二次混合，在第二次混合机处的工艺水管线上，包括工艺水流量控制器、工艺水流量计、工艺水给水调节阀、工艺水开断阀门，其中工艺水流量控制器可经由远程计算机控制，在第二次混合机处的水蒸气管线上，包括水蒸气流量控制器、水蒸气流量计、水蒸气给水调节阀、水蒸气开断阀门，其中水蒸气流量控制器可经由远程计算机控制。

6.根据权利要求1所述的自动混水控制系统，其特征在于，所述系统采用了数据网络通讯、参数采集处理装置、烧结原料的基本配料决策模型和动态配料模型、双环以太网、人机接口/编程器、PC服务器、PLC的中央处理器，各种远程输入/输出工作站等计算机软件/硬件系统以及工业自动控制装置。

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