CN104495919A

CN104495919A - 金红石型钛白粉煅烧温度调节方法及其自动控制方法

Info

Publication number: CN104495919A
Application number: CN201510010370.8A
Authority: CN
Inventors: 肖利; 黎建明; 薛念福; 陈新红; 李里; 王显云; 王敏莉; 任艳丽
Original assignee: Pangang Group Panzhihua Iron and Steel Research Institute Co Ltd
Current assignee: Pangang Group Panzhihua Iron and Steel Research Institute Co Ltd
Priority date: 2015-01-09
Filing date: 2015-01-09
Publication date: 2015-04-08
Anticipated expiration: 2035-01-09
Also published as: CN104495919B

Abstract

本发明公开了一种根据转窑的具体产能情况对金红石型钛白粉煅烧温度的进行实时调节的金红石型钛白粉煅烧温度调节方法，该方法通过确定转窑以不同产能进行生产时，对应的煅烧温度；选择对应的晶型转变带的煅烧温度；通过对转窑在生产过程中煅烧温度的实时检测，然后对转窑煅烧温度进行调节；本发明还公开了一种金红石型钛白粉煅烧温度调节方法的自动控制方法，该方法通过检测装置传递转窑产能情况到PLC，然后PLC控制相应的温度调节设备对晶型转变带的煅烧温度进行调节；实现自动化控制。通过上述煅烧温度调节方法，能够降低生产能耗，保证钛白粉的成品质量，同时通过自动控制方法能够实现自动化控制，提高工作效率，降低生产成本。

Description

金红石型钛白粉煅烧温度调节方法及其自动控制方法

技术领域

本发明涉及钛白粉生产技术领域，尤其是一种金红石型钛白粉梯度煅烧温度调节方法以及一种金红石型钛白粉煅烧温度调节的自动控制方法。

背景技术

公知的：金红石型钛白粉是由添加盐处理剂及晶种的偏钛酸料经煅烧回转窑煅烧脱水、脱硫、晶型转变后得到。脱水、脱硫、晶型转变是由煅烧回转窑热烟气温度经逐渐降温实现。脱水带、脱硫带以及晶型转带的长度和温度可通过调节煅烧回转窑相关参数实现，同时脱水带、脱硫带以及晶型转带的长度和温度也决定了煅烧回转窑的产能、质量及节能状况，只有严格控制煅烧回转窑内各温度梯度长度和温度，才能实现有目的和节能煅烧。

由于添加盐处理剂及晶种的偏钛酸料在煅烧回转炉的晶型转变带发生晶型转变，因此晶型转变带的煅烧温度直接影响到金红石型钛白粉最终产品的质量。传统煅烧金红石型钛白粉过程中，一般对转窑内的煅烧温度不加以严格控制，而是以不断检测所得钛白粉的转变率和质量指标来调整燃烧室的供热，不可避免存在调整反应时间严重滞后，影响最终产品质量。同时为了获得较高的转变率，生产厂家往往通过提高煅烧温度进行加热，因此能耗高，生产成本较高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种金红石型钛白粉煅烧温度调节方法，该方法能够实现根据煅烧回转窑的具体产能对金红石型钛白粉煅烧温度进行实时调节，降低能耗，提高产品质量。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：金红石型钛白粉煅烧温度调节方法，包括以下步骤：

1)根据生产工艺要求，确定煅烧回转窑以不同产能进行生产时晶型转变带对应的煅烧温度；

2)根据煅烧回转窑的产能，确定晶型转变带的长度L，并在晶型转变带上安装温度检测器；

3)检测煅烧过程中煅烧回转窑的产能以及晶型转变带的实际煅烧温度T1；根据检测到的产能选定晶型转变带对应的煅烧温度T，比较T1和T；

当T1-T>12℃，则调节煅烧回转窑的煤气流量在现有值的基础上减少30m³/h，空气流量在现有值的基础上减少25m³/h；

当T1-T<-12℃，则调节煅烧回转窑的煤气流量在现有值的基础上增加30m³/h，空气流量在现有值的基础上增加25m³/h；

当︱T1-T︱≤12℃，则煅烧回转窑的煤气流量以及空气流量保持不变；

4)每隔时间间隔t重复步骤2)，所述t为2～5min。

进一步的，步骤2)中所述温度检测器为热点偶；步骤3)中通过热电偶检测金红石型钛白粉在晶型转变带的实际煅烧温度T1。

优选的，步骤4)中所述的时间间隔t＝5min。

通过上述金红石型钛白粉煅烧温度调节方法，由于在预定的时间间隔t对晶型转变带煅烧温度进行检测，并且通过检测的到的温度与工艺设定的温度进行比较，对煅烧温度进行调节，从而可以实现实时调节煅烧温度，根据转窑不同的产能选择对应的煅烧温度；从而避免了，由于煅烧温度过高或者过低造成金红石型钛白粉质量不合格；提高了金红石型钛白粉的质量，同时由于能够进行实时调整，减少了过烧现象，降低了能耗。

为了提高工作效率，降低工人工作强度；本发明还提高了一种实现金红石型钛白粉煅烧温度调节方法的自动控制方法，包括以下步骤：

a根据生产工艺要求，确定金红石型钛白粉煅烧回转窑以不同产能进行生产时对应的煅烧温度建立煅烧温度控制模型；将各个产能及对应的煅烧温度存储到PLC的存储地址中；在PLC上设置温度比较器、定时器以及选择模块；根据煅烧回转窑的产能，确定晶型转变带的长度L，并在晶型转变带上安装热电偶，热电偶通过变送器连接到PLC的输入端；

b根据煅烧回转窑生产过程中的产能；将煅烧回转窑产能通过数据转换器传送到PLC内；通过PLC内的选择模块，选定对应的煅烧温度T；

c通过PLC上设置定时器，每间隔预定的时间间隔t，PLC通过热电偶采集一次晶型转变带的实际煅烧温度T1；并存储到PLC的存储器内；所述t为2～5min；对每次采集到的T1和T通过PLC内设置的温度比较器进行比较；

当T1-T>12℃，则PLC控制煅烧回转窑煤气流量在现有值的基础上减少30m³/h，空气流量在现有值的基础上减少25m³/h；

当T1-T<-12℃，则PLC控制煅烧回转窑煤气流量在现有值的基础上增加30m³/h，空气流量在现有值的基础上增加25m³/h；

当︱T1-T︱≤12℃，PLC控制煅烧回转窑煤气流量以及空气流量维持原有状态。

进一步的，金红石型钛白粉煅烧温度调节方法的自动控制方法，还包括以下步骤：通过西门子界面设计软件SIMATIC WinCC进行界面设计，设置一个用于PLC输入识别标记的输入输出标记框以及一个用于显示检测得到煅烧温度的显示模块。

上述金红石型钛白粉煅烧温度调节的自动控制方法，通过PLC自动化控制，实现金红石型钛白粉煅烧温度调节；避免了人工采集和计算煅烧温度；降低了工人的工作难度，减少了人工工作量；节约了人力资源，降低了生产成本。

附图说明

图1为本发明实施例中金红石型钛白粉煅烧温度调节方法的流程图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进一步说明。

本发明所述的金红石型钛白粉煅烧温度调节方法，包括以下步骤：

2)根据煅烧回转窑的实际生产产能，确定晶型转变带的长度L，并在晶型转变带上安装温度检测器；

4)每隔时间间隔t重复步骤2)，所述t为2～5min。

在步骤1)中根据生产工艺要求，确定金红石型钛白粉煅烧回转窑以不同产能进行生产时对应的晶型转变带的煅烧温度。

煅烧窑以不同产能进行生产时，根据生产经验煅烧窑的晶型转变带的煅烧温度不同。因此在生产过程中通过累计的经验值以及进行相应的工业试验确定煅烧回转窑以不同产能进行生产时对应晶型转变带的煅烧温度。由于在煅烧回转窑以不同产能进行生产，金红石型钛白粉煅烧过程中煅烧温度不同；然而煅烧温度直接影响到金红石型钛白粉最终产品的质量。因此通步骤1)中确定煅烧回转窑以不同产能进行生时，对应的煅烧温度能够保证金红石型钛白粉最终产品的质量；降低废品率，降低生产成本。由于各个生产厂家的生产工艺要求以及生产设备均存在差异；因此每个生产厂家在金红石型钛白粉煅烧生产过程中转窑的不同产能对应的煅烧温度不同。每个生产厂家可以根据自身的生产设备以及生产工艺要求，进行工业试验获得煅烧回转窑以不同产能进行生产时，晶型转变带的煅烧温度。由于煅烧回转窑的产能小于60％额定产能时；属于不正常生产；因此不需要进行工业试验。

在步骤2)中根据煅烧回转窑的实际生产产能，确定晶型转变带的长度L，并在晶型转变带上安装温度检测器；由于随着产能发生变化，需要的晶型转变带的长度L也在发生变化。通过生产过程中累计的经验值或者通过工业试验，确定晶型转变带的长度L一般在十分之一窑长到五分之一窑长之间。具体晶型转变带长度由各个生产厂家的设备和工艺参数决定。为了使得晶型转变带实际煅烧温度的检测精准，通过实际生产产能确定晶型转变带准确的长度，从而避免将脱硫带划分到晶型转变带内；造成检测误差；通过该步骤可以避免在煅烧回转窑进行煅烧的过程中测量到的晶型转变带的实际煅烧温度的误差；提高实际煅烧温度的检测精度。

在步骤3)中检测煅烧过程中煅烧回转窑的产能以及晶型转变带的实际煅烧温度T1；根据检测到的产能选定晶型转变带对应的煅烧温度T，比较T1和T；

当T1-T>12℃，则调节煅烧回转窑的煤气流量在现有值的基础上减少30m³/h，空气流量在现有值的基础上减少25m³/h；通过减少煤气流量以及空气流量，从而可以降低煅烧温度。

当T1-T<-12℃，则调节煅烧回转窑的煤气流量在现有值的基础上增加30m³/h，空气流量在现有值的基础上增加25m³/h；通过增加煤气流量以及空气流量，从而可以升高煅烧温度。

当︱T1-T︱≤12℃，则煅烧回转窑的煤气流量以及空气流量保持不变。

步骤3)通过检测到的实际煅烧温度T1，对煤气流量以及空气流量进行实时调整，由于煤气流量以及空气流量直接影响到煅烧温度，因此通过调节煤气流量以及空气流量实现对煅烧温度的调节。从而避免金红石型钛白粉煅烧生产过程中出现煅烧温度过低或煅烧温度过高；从而可以保证对煅烧温度的及时调节，提高产品的质量。同时对转窑生产过程中的实际产能进行检测，根据实际生产产能确定的煅烧温度T对转窑的煅烧温度进行调节；使得调节更加精准。所述转窑的产能是指单位时间内生产出钛白粉成品的量。

在步骤4)中每隔时间间隔t重复步骤3)，所述t为2～5min。按预定的时间间隔t检测晶型转变带的实际煅烧温度T1以及转窑产能；根据检测到的产能，选定转窑对应的煅烧温度T；实现了对煅烧温度的实时检测；避免了检测的偶然性；同时根据每次检测到的数据按照步骤3中的调节方式对煅烧转炉的煤气流量和空气流量进行了调节；从而实现了连续的调整，保证了煅烧回转窑的晶型转变带的煅烧温度始终满足生产工艺的要求，从而提高了产品质量，降低了废品率，节约了生产成本。

上述金红石型钛白粉煅烧温度调节方法，通过对煅烧温度实时检测，然后实时调整；在预定的时间间隔t对煅烧温度进行检测，并且通过检测的到的温度与工艺设定的温度进行比较，对煅烧温度进行调节，从而可以实现实时调节煅烧温度，根据转窑不同的产能选择对应的煅烧温度；从而避免了由于煅烧温度过高或者过低造成金红石型钛白粉质量不合格；提高了金红石型钛白粉的质量。

具体的，步骤2)中所述温度检测器为热点偶；步骤3)中通过热电偶检测金红石型钛白粉在晶型转变带的实际煅烧温度T1。通过热电偶对测金红石型钛白粉在转窑内的煅烧温度T1进行检测，检测精度较高，保证了检测的准确性。同时热电偶检测到的数据可以通过变送器输送到PLC，有利于实现自动化控制。

具体的，步骤4)中所述的时间间隔t＝5min。由于检测时间间隔越短，更能实现检测和调整的及时性。然而煅烧温度是根据空气流量和煤气流量进行调节的，需要一段反应时间，才能使得煅烧温度发生变化；在较短的时间内煅烧温度变化较小；因此检测时间太短会得到大量无用数据增加工作量。间隔时间太长会造成检测不及时，不能对煅烧温度实现及时调整；因此优选为5min。

本发明还提供了一种实现金红石型钛白粉煅烧温度调节方法的自动控制方法，包括以下步骤：

步骤a中将煅烧回转窑以不同产能进行生产时对应的井下转变带的煅烧温度存储在PLC内；同时在PLC内设置了温度比较器、定时器以及选择模块；并且将晶型转变带安装的热电偶通过变送器连接到PLC输入端，因此为自动化调节提高了基础。

在步骤b中根据煅烧回转窑在生产过程中的实际产能通过PLC控制煅烧回转窑晶型转变带的煅烧温度。从而可以使得

在步骤c中根据检测煅烧过程中晶型转变带的实际煅烧温度，根据实际煅烧温度和工艺要求的温度进行比较，然后根据比较结果对空气流量和煤气流量进行调节，从而实现对煅烧温度的调节。由于是根据煅烧过程中的实际煅烧温度对煅烧温度进行调节，因此调节精度较高。同时每间隔时间间隔t分别进行一次调节，从而保证了调节的连续性和及时性。通过控制晶型转变带的煅烧温度，提高了最终产品的质量。

在述金红石型钛白粉煅烧温度调节的自动控制方法中，通过PLC对金红石型钛白粉煅烧温度调节方法中的步骤进行自动化控制，通过PLC上的定时器按时间间隔t检测煅烧温度，使得检测更加及时，以及通过比较器对检测到的煅烧温度与工艺要求的煅烧温度进行比较，避免人工进行计算的工作量，提高了工作效率。同时通过PLC能够及时对相应的设备进行控制条件转窑煤气流量、空气流量实现及时反馈，及时调节煅烧温度，保证金红石型钛白粉成品的质量。因此该方法在保证生产质量的同时提高了工作效率，降低了工作难度，降低了生产成本。

为使得控制快捷方便，进一步的，金红石型钛白粉煅烧温度调节的自动控制方法，还包括以下步骤通过西门子界面设计软件SIMATIC WinCC进行界面设计，设置一个用于PLC输入识别标记的输入输出标记框；以及一个用于显示检测得到煅烧温度的显示模块。通过PLC的控制界面，使得输入简便，同时输出直观。

实施例

某企业生产一种金红石型钛白粉，设计产能4万吨，转窑直径3.6m，长度58m，原始工艺情况如下：

实施过程如下：

(1)通过产能、煤气流量、空气流量、窑速等的调整，确定该转窑的晶型转变带长度为6.5m。

(2)通过不同产能的工业试验，确定产能与煅烧温度之间的关系，并建立工艺控制表1，表1为部分产能对应的煅烧温度。

表1 产能与其对应的煅烧温度

序号	产能	温度℃
			1	60％设计产能	825
2	80％设计产能	845
			3	100％设计产能	865

注：设计产能是指煅烧转炉制造时，设计的额定产能。

(3)选择测温热电偶，并在(1)所确立的金红石型钛白粉长度6.5m处打孔安装。

①选择热电偶

名称	分度	量程	备注
				热电偶	K	0-1300℃	铠装

②安装热电偶及配套的温度变送器，在6.5m长晶型转变带上打孔安装热电偶。

③把经变送器的4-20mA电流信号接入PLC模拟量输入模块。

④经数模转换，在PLC内把传入的温度值识别为T1。

(4)进行HMI控制界面的修改设计

通过西门子界面设计软件SIMATIC WinCC进行界面设计，以能输入步骤(2)中所描述的工艺控制表“计算机输入识别标记”和显示热电偶温度。

①创建一个输入输出标记框，作为“计算机输入识别标记”输入窗口。

②创建一标签框以显示热电偶的实际值。

(5)通过PLC对转窑的煅烧温度进行调节

①把表1中所描述的工艺控制参数描述成PLC内识别的逻辑控制程序。

②确定检测扫描的执行周期为t，t为5分钟；即PLC每隔5分钟采集一次转窑的煅烧温度和转窑的产能；

③对每次采集到的数据进行处理，根据采集到的转窑产能，选定对应的煅烧温度T。

确定调整规则，当︱T1-T︱>12℃，则进行调整。T为转炉当前生产产能对应的煅烧温度；T1为检测到转窑中的实际煅烧温度。

④当T1-T>12℃，则煤气流量按照现有值-30立方米，空气流量按现有值-25立方米进行调整。

⑤当T1-T<-12℃，则煤气流量按照现有值+30立方米，空气流量按现有值+25立方米进行调整。

⑥当︱T1-T︱≤12℃，则煤气流量以及空气流量不进行调整。

通过对本发明的实施，原始工艺情况发生较大变化：

(1)质量不合格率下降为6～11％，整体下降近5个百分点。

(2)现有生产控制，生产钛白粉的煤气单耗为从13.2～14.8GJ/t下降为12.3～13.7GJ/t，下降近1GJ/t。

金红石型钛白粉正废次品差价按4000元/t处理，1GJ煤气按照45元计，则产生的直接经济效益为：W＝0.05×4×4000+4×45＝980(万元)。

通过本发明所述的金红石型钛白粉煅烧温度调节方法及其自动控制方法在上述实施例中的应用，从而提高了煅烧温度调节精度，保证了成品质量；同时实现了实时调节，自动化调节，降低了工人劳动强度，提高了生产效率，降低了生产成本。

Claims

1.金红石型钛白粉煅烧温度调节方法，其特征在于包括以下步骤：

3)检测煅烧过程中煅烧回转窑的实际产能以及晶型转变带的实际煅烧温度T1；根据检测到的产能选定晶型转变带对应的煅烧温度T，比较T1和T；

4)每隔时间间隔t重复步骤3)，所述t为2～5min。

2.如权利要求1所述的金红石型钛白粉煅烧温度调节方法，其特征在于：步骤2)中所述温度检测器为热点偶；步骤3)中通过热电偶检测金红石型钛白粉在晶型转变带的实际煅烧温度T1。

3.如权利要求1所述的金红石型钛白粉煅烧温度调节方法，其特征在于：步骤4)中所述的时间间隔t＝5min。

4.实现如权利要求1所述的金红石型钛白粉煅烧温度调节方法的自动控制方法，其特征在于包括以下步骤：

5.如权利要求4所述的金红石型钛白粉煅烧温度调节的自动控制方法，其特征在于：还包括以下步骤：通过西门子界面设计软件SIMATIC WinCC进行界面设计，设置一个用于PLC输入识别标记的输入输出标记框以及一个用于显示检测得到煅烧温度的显示模块。