CN102156486A - 一种烧结生产中混合料加水控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种烧结生产中混合料加水控制方法，用于混合料水分率控制，提高产品产量和质量，属于冶金烧结生产控制技术领域。实时测量各种原料重量、污泥流量、污泥密度、加水及加蒸汽的流量，各种原料含水量；对测量值进行滤波处理，对石灰的消化程度进行计算、判断；建立物料跟踪的数组，计算一混前含水量；对一混加入污泥和水量进行分配、控制；根据一混加入水量、一混后测得水分率以及二混后的目标值，对二混加入蒸汽和水量进行分配、控制。本发明烧结机混合料湿度控制技术反应速度快，控制精度高，能有效利用工业废弃物变废为宝，为钢铁冶金企业提供了最优的烧结机混合料湿度控制方案，可推广到同类烧结机上，具有很好的经济效益和社会效益。

Description

一种烧结生产中混合料加水控制方法

技术领域

本发明涉及一种烧结生产中混合料加水控制方法，用于混合料水分率控制，提高产品产量和质量，属于冶金烧结生产控制技术领域。

背景技术

烧结生产中混合料水分大小直接影响烧结机台车上混合料的透气性，从而影响烧结矿产量和质量。冶金企业常用的烧结混合料加水控制方法，不能克服大滞后环节的影响，往往造成超调。另外，现代烧结生产中，为保护环境，资源充分利用，常常在烧结混料过程中加入工业污泥，因此烧结中的水分主要来自工业污泥。由于工业污泥浓度不稳定，给加水量控制增加很大难度。

发明内容

本发明目的是提供一种烧结生产中混合料加水控制方法，利用物料跟踪技术，将各个现场仪表采集的数据，存储到足够长度的矢量数组中，这样就可以通过这些数据，实现超前控制，消除滞后影响，解决背景技术中存在的上述问题。

本发明的技术方案是：

一种烧结生产中混合料加水控制方法，包括如下工艺步骤：第一步，实时测量各种原料重量、污泥流量、污泥密度、加水及加蒸汽的流量，以及各种原料含水量；第二步，对测量值进行滤波处理，减小数据的波动对控制的影响；第三步，对石灰的消化程度进行计算、判断，计算依据为CaO跟H2O化学反应物质平衡以及石灰中CaO的含量；第四步，建立物料跟踪的数组，包括水的重量和各种原料的重量；第五步，计算一混前含水量；第六步，计算污泥中含水量；第七步，根据混合料来料含水量及目标值计算一混需增加水量，并对加入的污泥和水量进行分配、控制；第八步，根据一混加入水量、一混后测得水分率以及二混后的目标值，计算二混需增加的水量，对二混加入蒸汽和水量进行分配、控制；第九步，设置人机接口（HMI）操作画面，用于水分控制操作。

一混二混需增加水量是根据原料含水量和目标值计算得到。

测量污泥的质量流量和密度，根据污泥的密度与浓度关系方程计算出污泥中的水的重量和干料的重量。

一混以加入工业污泥为主，直接加水做补充，一混出口水分率达到约6%的设定值（根据工艺需要设定）；所说的工业污泥是指炼钢、连铸、轧钢环节中产生的粉尘经过干法或湿法除尘混入水。

二混以加入水和蒸汽实现水分率的精确调整，最终达到混合料约7%的水分率（根据工艺需要设定）。

本发明所述的烧结机是钢铁冶金行业的一个重要生产环节，其产品为烧结矿，是高炉炼铁的主要原料。烧结生产中混合料水分大小直接影响烧结机台车上混合料的透气性，从而影响烧结矿产量和质量。

本发明描述加水控制方法，分一混和二混分别进行水分率控制，其中二混后混合料的水分率为最终目标值，要求精度高。

本发明利用矢量数组的方法对物料进行跟踪，解决配料、加水控制中物料跟踪和过程大滞后问题。

本发明为冶金行业烧结生产中的一种提高产品产量和质量的控制技术，是用于混合料水分率控制的一种技术。

本发明具有以下技术特点：

（1）采用物料跟踪技术，解决配料、加水控制中物料跟踪和过程大滞后问题。烧结系统是个大的滞后系统，原料从配料室开始到烧结机机头的混合料仓，大约要十几分钟到几十分钟的时间（因工厂配料流程的差异而不同），要保证系统的稳定运行，必需要消除这一滞后。因此我们采用物料跟踪技术，将各个现场仪表采集的数据，存储到足够长度的矢量数组中，这样就可以通过这些数据，实现超前控制，消除滞后影响；

（2）采用数字滤波技术对数据进行处理，减小数据的波动，并且有效的减少了由于外界干扰系统产生的影响；

针对不同的数据（如，红外水分仪测量的水分率、圆盘给料机测量的料流量等等），以及控制系统的要求，采用不同的数字滤波方法，使参与控制的数据真实有效，且平缓，达到控制系统的稳定运行，减少执行系统频繁、大范围的波动；

（3）采用计算水分率控制一、二混加水量，采用前馈为主、反馈为辅的控制方式，解决了水分仪检测滞后，测量精度低这一问题，实现了烧结矿水分率的稳定控制。

在设计软件时，采用计算水分率，消除了由于混合料混合不均匀、颜色变化等对红外水分仪的影响。采用以前馈控制为主，反馈控制并用的控制方式。由于采用物料跟踪技术，一、二混加水量设定值跟随混合料来料含水量变化而变化，减小了控制的滞后；

（4）建立污泥流量与含水量数学模型，实现污泥与水的自动配加。

根据质量流量计测量的密度和流量，按如下方法计算污泥中的水的重量和干料的重量。

计算公式如下：

其中：无气隙干料的密度为

  ，通过实验室测量获得

混合物质量

，仪表测量数据

混合物密度，仪表测量数据

干料质量

水的质量

。

本发明的有益效果：第一、通过矢量数组技术，解决配料、加水控制中物料跟踪和过程大滞后问题，并且以前馈控制为主，反馈控制并用的控制方式，使控制及时、准确。第二、根据质量流量计测量的密度和流量，准确计算出污泥中的水的重量，解决了用污泥代替水加入混合料中的计量问题，使工业污泥得到有效利用。实现了保护环境、循环利用的目的。第三、以计算水分率代替测量水分率，使控制稳定，减小波动。混合料水分控制精度为：目标值±0.2%。第四、本发明为实时动态调节，使烧结机生产出的烧结矿质量能够长期稳定。第五、本发明可以独立成系统，也可以嵌入到烧结配料控制系统中。本发明的烧结混合料水分率控制技术，反应速度快，控制精度高，能够有效利用工业废弃物变废为宝，为钢铁冶金企业提供了最优的烧结机混合料水分控制方案，具有很好的经济效益和社会效益。

附图说明：

图1为本发明的一混湿度控制原理图；

图2为本发明的二混湿度控制原理图。

具体实施方式

以下结合附图，通过实施例对本发明作进一步说明。

一种烧结生产中混合料加水控制方法，包括如下工艺步骤：第一步，实时测量各种原料重量、污泥流量、污泥密度、加水及加蒸汽的流量，及各种原料含水量；第二步，对测量值进行滤波处理，减小数据的波动对控制的影响；第三步，对石灰的消化程度进行计算、判断；第四步，建立物料跟踪的数组，包括水的重量和各种原料的重量；第五步，计算一混前含水量；第六步，计算污泥中含水量；第七步，根据混合料来料含水量及目标值计算一混需增加水量，并对加入的污泥和水量进行分配、控制；第八步，根据一混加入水量、一混后测得水分率以及二混后的目标值，计算二混需增加的水量，对二混加入蒸汽和水量进行分配、控制；第九步，设置人机接口（HMI）操作画面，用于水分控制操作。

为了实现保护环境、循环利用、节约水资源，充分利用炼钢、连铸、轧钢等环节中产生的污泥，一混加入工业污泥，加水做补充，一混出口水分率达到6%左右。需要加水的设定值分为手动输入设定值和计算设定值两种，手动输入设定值是操作人员凭经验设定需要加水流量，计算设定值是根据来料含水量和一混后目标值的差值，计算出所需增加的水流量。一般以计算设定值为主，然后再分配给污泥和水，为分配系数，取值范围0--1。通过测量污泥密度和流量，计算出污泥的含水量，使一混的水量控制精度大大提高。

与一混水分控制类似，二混以加入水和蒸汽实现水分率的精调，最终达到混合料7%的水分率（实际以工艺设定值为准）。二混水分控制与一混比较，要求的控制精度更高，所以无论是水和蒸汽的流量检测值、二混后水分率的检测值，还是对调节阀门的控制输出和阀门的灵敏度等，都有更高要求。混合料水分控制软件投入使用后，混合料水分控制精度大大提高。

Claims (3)

1.一种烧结生产中混合料加水控制方法，其特征是包括如下工艺步骤：第一步，实时测量各种原料重量、污泥流量、污泥密度、加水及加蒸汽的流量，及各种原料含水量；第二步，对测量值进行滤波处理，减小数据的波动对控制的影响；第三步，对石灰的消化程度进行计算、判断；第四步，建立物料跟踪的数组，包括水的重量和各种原料的重量；第五步，计算一混前含水量；第六步，计算污泥中含水量；第七步，根据混合料来料含水量及目标值计算一混需增加水量，并对加入的污泥和水量进行分配、控制；第八步，根据一混加入水量、一混后测得水分率以及二混后的目标值，计算二混需增加的水量，对二混加入蒸汽和水量进行分配、控制；第九步，设置人机接口（HMI）操作画面，用于水分控制操作。

2.根据权利要求1所述之烧结生产中混合料加水控制方法，其特征在于一混二混需增加水量是根据原料含水量和目标值计算得到。

3.根据权利要求1所述之烧结生产中混合料加水控制方法，其特征在于所说的工业污泥是炼钢、连铸、轧钢环节中产生的污泥；需要加水的设定值分为手动输入设定值和计算设定值两种。

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