CN105314365B - 在线监测熔剂质量变化的方法 - Google Patents

Abstract

本发明是一种在线监测熔剂质量变化的方法,包括：控制系统启动发生命令，使螺旋给料机运行；插板阀打开，料仓内的物料开始被切出；通过速度传感器检测螺旋给料机转速，并存储；当被切出物料到达称量传感器时读出物料瞬时输送量Q；根据存储器读出的物料被切出时螺旋给料机的转速计算出理论瞬时输送量Q_o；根据Q、Q_o计算偏差；判断偏差变化是否在设定的范围：若否，则进行中控操作调整；若是，则不作中控操作调整。本发明可以在线自动监测熔剂的质量变化，便于远离现场的中央控制室的操作工及时发现质量变化并采取操业调整，减少烧结质量的波动，实现BTP图形饱满、料层温度相对均匀、透气性好等烧结效果，以提高烧结成品率和降低工序能耗。

Description

在线监测熔剂质量变化的方法

技术领域

本发明涉及熔剂质量监测技术，更具体地说，涉及在一种在线监测熔剂质量变化的方法。

背景技术

钢铁冶炼大量使用烧结矿有利于降低高炉冶炼成本，因此高效的生产烧结矿始终是钢铁冶金领域业界不断努力探索的方向。

烧结常规使用的熔剂性原料有：生石灰、石灰石、蛇纹石和白云石。其中生石灰(CaO)在烧结过程中发挥中至关重要的作用：添加生石灰可以改善烧结的诸多冶炼指标，生石灰与水反应生成氢氧化钙(Ca(OH)₂)的放热反应，所放出的消化热能提高混合料的料温，而烧结生产实践表明：混合料料温提高，对降低烧结燃料比有益；消化后的Ca(OH)₂亲水性好，有利于混合料造球，能改善烧结透气性，促进烧结过程。其中蛇纹石、白云石等熔剂原料的添加，不仅起到调整碱度、改善烧结过程，还能改善高炉的冶炼性能。因此，生石灰等烧结熔剂物料质量的变化，直接影响烧结过程，最终影响烧结矿的物理化学指标。

近年来，铁矿石等原燃料价格一路攀升，为了降低生产成本和采购成本，企业不仅需要加大对廉价矿的使用力度，同时需将原先稳定、单一的供应商变成多家同时供货。尤其是烧结熔剂性原料，如生石灰采购由3～4家供应商承担，同时向一个槽供货。自产的生石灰则有时夹杂着除尘粉。石灰石、蛇纹石和白云石因水分、粒度、结块等原因，质量也随时发生变化。

不同供应商供应的物料，质量不尽相同。为了加强质量检控，企业一般制定有详细的取样分析计划，每个班的操作工按照取样标准进行取样、送样，但每天的分析结果出来时，取样时间对应的原料可能已经使用完毕，即使质量异常，也无法及时的指导生产操作，因此质量监控存在一定的滞后性。同时常规使用的CFW定量给料装置等设备，可以确保较为精确的小时切出量，但对于原料质量的变化，亦无计可施。此外，对于质量时好时坏的原料，受人员定岗定编的配置因素制约，现场操作工亦不可能一直守候监视。一旦生石灰等熔剂原 料的质量发生变化，中央控制室的操作工却无法及时知晓和操业调整，对烧结过程极其不利，如会导致透气性恶化、BTP温度过低、碱度异常、返矿率大幅上升，最终导致烧结产量减少，工序能耗增加，从而增加烧结工序的生产成本。

发明内容

本发明目的提供一种在线监测熔剂质量变化的方法，可以在线自动监测生石灰等熔剂的质量变化，便于远离现场的中央控制室的操作工及时发现质量变化，并采取操业调整，以减少烧结质量的波动，实现BTP图形饱满、料层温度相对均匀、透气性好等烧结效果，最终提高烧结成品率，降低工序能耗。

为实现上述目的，根据本发明一方面提供一种在线监测熔剂质量变化的设备包括控制系统、操作显示系统、料仓、插板阀、螺旋给料机、变频电机、速度传感器、称量传感器、皮带；控制系统设有存储器，操作显示系统显示监测数据以实时预警，插板阀安装在料仓的锥体形出料斗上，螺旋给料机位于锥体形出料斗的出口端部，变频电机驱动螺旋给料机，速度传感器安装在变频电机上，称量传感器固定在皮带上随之运行。

根据本发明另一方面提供一种在线监测熔剂质量变化的方法，包括：

控制系统启动发生命令，依次使皮带运行、使变频电机运行并驱动螺旋给料机运行；

使插板阀打开，使料仓内的物料开始被切出；

通过速度传感器检测螺旋给料机的转速n，并传输存储器存储；

当被切出的物料到达称量传感器时，称量传感器读出物料瞬时输送量Q；

根据存储器读出的物料被切出时对应的螺旋给料机的转速n_o,自动计算出理论瞬时输送量Q_o；

根据Q、Q_o计算偏差R，

判断R变化是否在设定的范围：若否，则进行中控操作调整；若是，则不作中控操作调整。

理论瞬时输送量Q₀根据以下公式计算：Q₀＝47φ.β.r.n₀.S.D²(单位：t/h)

其中：φ——物料填充系数；β——螺旋给料机倾角系数；

r——物料堆积密度，t/m³；n₀——螺旋给料机的转速，r/min；

S——螺距，m；D——螺旋给料机直径，m

所需存储器位个数其中，T₁为速度传感器、称量传感器的数据采样 周期，T₀为物料自螺旋给料机切出后输送到称量传感器所需时间，T₁＜T₀。

转速存储和读取方法包括：初时传递顺序，存储器位为B₁、B₂...B_k，初始值为0，当插板阀打开开始切料时，速度传感器开始检测和传输螺旋给料机的转速n，并通过数据传递模块(JUMP)按顺序分别填充B₁、B₂...B_k；覆盖顺序：当B_k位填满后，新检测到的转速覆盖之前的转速，使B₂、B₃...B_k存储位的数据顺序填充B₁、B₂...B_k-1存储位，计算理论瞬时输送量Q₀所需的转速n₀即为B₁存储位的转速；存储器位归零：系统停机后，存储器位为B₁、B₂...B_k的数值均变成初始值0。

R变化的设定的范围为80～100％；如R的范围为80～100％时，操作工不做操业调整，当R＜80或R＞100％时，操作工及时采取相关操作，确保烧结顺行。

控制系统根据称量传感器的数据进行累加计量，及时通过变频电机调整螺旋给料机的转速n，从而确保螺旋给料机的切出量总量准确。

T₁较佳地设定为200ms或500ms。

本发明的有益效果是：在线及时监测生石灰等熔剂物料的质量变化，迅速发现质量异常，并作出操业调整，确保了烧结矿成分的稳定；减轻了烧结过程的恶化现象，BTP图形饱满、料层温度相对均匀，且处在可控状态，BTP图形不会出现矮瘦形、陡状形和平状形等异常图形；消除了受熔剂质量波动导致的高返矿率现象，提高了烧结成品率，降低了工序能耗。监测数据直观显示在操作显示系统中控操作画面上，配备预警功能，操作简捷、方便，可靠性高。

附图说明

图1是本发明一个实施例的在线监测熔剂质量变化的设备的示意图；

图2是采用图1的本发明设备实施的本发明一个实施例的在线监测熔剂质量变化的方法的流程图；

图3是是图2的本发明一个实施例的方法中转速存储示意图。

具体实施方式

为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明。首先需要说明的是，本发明并不限于下述具体实施方式，本领域的技术人员应该从下述实施方式所体现的精神来理解本发明，各技术术语可以基于本发明的精神实质来作最宽泛的理解。在附图中相同 的附图标记表示相同的部分。

如图1所示，本发明一个实施例的在线监测熔剂质量变化的设备包括控制系统和操作显示系统(未标示)、料仓1、插板阀2、螺旋给料机3、变频电机4、速度传感器5、称量传感器6、皮带7。控制系统设有存储器(图3)，操作显示系统显示监测数据以实时预警，插板阀2安装在料仓1的锥体形出料斗1a上，螺旋给料机3位于锥体形出料斗1a的出口端部1a’，变频电机4驱动螺旋给料机3，速度传感器5安装在变频电机4上，称量传感器6固定在皮带7上随之运行。

采用图1的设备实施的本发明一个实施例的在线监测熔剂质量变化的方法，其工作流程如图2所示，包括：当控制系统启动命令发出后，系统自下游顺序启动，使皮带7运行，随后螺旋给料机3的变频电机4和螺旋给料机3运行，最后插板阀2打开，料仓1内的物料(未标示)开始被切出；当插板阀2打开，开始切料的同时，速度传感器5开始检测螺旋给料机3的转速n，并传输给控制系统的存储器。当螺旋给料机3切出的物料到达称量传感器6所处位置时，称量传感器6读出该批物料实际瞬时输送量Q，控制系统同时从存储器中读出该批物料切出时对应的螺旋给料机转速n₀，并根据转速n₀，计算机自动计算出该转速下的理论瞬时输送量Q₀，理论瞬时输送量Q₀(单位：t/h)根据以下公式计算：

Q₀＝47φ.β.r.n₀.S.D²

其中：φ——物料填充系数；β——螺旋给料机倾角系数；

r——物料堆积密度(t/m³)；n₀——螺旋给料机的转速(r/min)；

S——螺距(m)；D——螺旋给料机直径(m)

根据Q、Q_o计算偏差R，称量传感器6读出的该批物料实际瞬时输送量Q(单位：t/h)与理论瞬时输送量Q₀多数情况下存在偏差，

偏差度R实时显示在中控操作画面上，并根据设定的报警条件进行预警。根据R的变化情况，中控操作工就可以及时检测生石灰等物料的质量变化情况，如R的范围为80～100％时，操作工不做操业调整，当R＜80或R＞100％时，操作工及时采取相关操作，确保烧结顺行。

根据称量传感器6的数据，控制系统可以进行累加计量，及时通过变频电机4调整螺旋给料机3的转速n，从而确保螺旋给料机的切出量总量准确。

速度传感器5的数据采样周期为T₁，物料自螺旋给料机3切出后，输送到称量传感器6所需时间为T₀(T₁＜T₀)。控制系统配备一个存储器，存储器位为B₁、B₂...B_k，其中所需存储器位个数速度传感器5、称量传感器6的数据采样 周期均为T1，常规为200ms或500ms，可根据需要任意修改。

如图3所示，转速存储和读取方法为：①初时传递顺序：存储器位为B₁、B₂...B_k，初始值为0，当插板阀2打开，开始切料时，速度传感器5开始检测和传输螺旋给料机3的转速n，并通过JUMP模块(数据传递)按顺序分别填充B₁、B₂...B_k。②覆盖顺序：当B_k位填满后，新检测到的转速覆盖之前的转速，覆盖方法为：B₂、B₃...B_k存储位的数据顺序填充B₁、B₂...B_k-1存储位₍如B₂存储位填充B₁存储位₎，新检测的转速则填充到B_k存储位，计算理论瞬时输送量Q₀所需的转速n₀即为B₁存储位的转速。③存储器位归零：系统停机后，存储器位为B₁、B₂...B_k的数值均变成初始值0。

从以上的较佳实施例的说明中可知，本发明具有以下技术效果：

(1)在线及时监测生石灰等熔剂物料的质量变化，迅速发现质量异常，并作出操业调整，确保了烧结矿成分的稳定。

(2)减轻了烧结过程的恶化现象，BTP图形饱满，料层温度相对均匀，且处在可控状态，BTP图形不会出现矮瘦形、陡状形和平状形等异常图形。

(3)消除了受熔剂质量波动导致的高返矿率现象，提高了烧结成品率，降低了工序能耗。

监测数据直观显示在中控操作画面上，并配备预警功能，操作简捷、方便，可靠性高。

现以生石灰熔剂为例，说明本发明方法的实际运用情况如下：

实例1：

物料填充系数φ：0.33，螺旋给料机倾角系数β：1，物料堆积密度r：0.9t/m³，螺旋给料机的转速n：90r/min，螺距S：0.25m；螺旋直径D：0.25m，根据公式1计算得出理论瞬时输送量Q₀：25t/h，该批物料实际瞬时输送量Q：19t/h，偏差度R＝19/25100％＝76％。

当偏差度R频繁出现R＜80％报警时，工艺上不作调整，但要密切注意排出量是否正常，设备是否存在跑偏、卡物等现象，并通知巡检人员去现场查看，处理好设备问题，确保负荷率正常。

实例2：

如实例1所述，当偏差度R为80％～100％，属于正常状态，不做任何调整。

实例3：

如实施例1所述，当偏差度R为100％～120％，并频繁出现瞬间超过120％报警时，此时生石灰大多存在粒度变粗、颜色灰暗的现象，需及时减少搅拌机 添加水配比0.1～0.2％，必要时增加焦粉0.5％，密切跟踪烧结矿中CaO含量的变化。

实例4：

如实例1所述，当偏差度R＞120％，并频繁出现超过140％报警时，需采取大幅度降低烧结机机速，减少上料量，石灰石配比增加等操作，确保烧结过程不被恶化。

本发明提供了在线监测熔剂质量变化的设备和方法，适用于高炉工艺、烧结工艺或其它冶金工艺。

应理解，在阅读了本发明的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (5)

1.一种在线监测熔剂质量变化的方法，其特征在于，包括以下步骤：

控制系统启动发生命令，依次使皮带运行、使变频电机运行并驱动螺旋给料机运行；

使插板阀打开，使料仓内的物料开始被切出；

通过速度传感器检测螺旋给料机的转速n，并传输存储器存储；

当被切出的物料到达称量传感器时，称量传感器读出物料瞬时输送量Q；

根据存储器读出的物料被切出时对应的螺旋给料机的转速n_o,自动计算出理论瞬时输送量Q_o；

根据Q、Q_o计算偏差R，

判断R变化是否在设定的范围：若否，则进行中控操作调整；若是，则不作中控操作调整；

所述转速的存储和读取方法包括：初时传递顺序，存储器位为B₁、B₂...B_k，初始值为0，当插板阀打开开始切料时，速度传感器开始检测和传输螺旋给料机的转速n，并通过数据传递模块(JUMP)按顺序分别填充B₁、B₂...B_k；覆盖顺序：当B_k位填满后，新检测到的转速覆盖之前的转速，使B₂、B₃...B_k存储位的数据顺序填充B₁、B₂...B_k-1存储位，计算理论瞬时输送量Q₀所需的转速n₀即为B₁存储位的转速；存储器位归零：系统停机后，存储器位为B₁、B₂...B_k的数值均变成初始值0。

2.根据权利要求1所述的在线监测熔剂质量变化的方法，其特征在于，所述存储器的位个数其中，T₁为速度传感器、称量传感器的数据采样周期，T₀为物料自螺旋给料机切出后输送到称量传感器所需时间，T₁＜T₀。

3.根据权利要求1所述的在线监测熔剂质量变化的方法，其特征在于，所述数据采样周期T₁设定为200ms或500ms。

4.根据权利要求1所述的在线监测熔剂质量变化的方法，其特征在于，所述偏差R变化的设定范围为80～100％；如R的范围为80～100％时，操作工不做操业调整，当R＜80或R＞100％时，操作工及时采取相关操作，以确保烧结顺行。

5.根据权利要求1所述的在线监测熔剂质量变化的方法，其特征在于，还包括所述控制系统根据称量传感器的数据进行累加计量，及时通过变频电机调整螺旋给料机的转速n，从而确保螺旋给料机的切出量总量准确。