MM710-21CS红外水分测量控制系统在混合制粒车间的应用

王琳 刘松

摘要：烧结料在混合过程中需加水润湿并制粒，以改善混合料透气性，增加通过料层的风量，达到提高烧结矿产、质量的目的。混合料水分的准确检测和自动控制是烧结工艺中不可缺少的环节，烧结料水分的相对稳定对烧结过程的顺利进行以及实现烧结生产优质、低耗至关重要，烧结工作者为此做了大量的工作，其中引进MM710-21CS水分测量控制系统就是一次有益的尝试。近一年的应用结果表明，烧结机上料系统变、停料次数大为减少，烧结矿产量增加，吨烧结矿燃料消耗和煤气消耗下降，取得了较好的经济效益。

关键词：MM710-21CS； 混合制粒

中图分类号：TQ630文献标识码： A

一、混合制粒工艺流程

1.混合设备的作用

混合设备是烧结厂主要设备之一。混合设备设置在配料设备与烧结机之间，为烧结机提供混合均匀适合烧结的原料。系统工艺流程如图1所示 。

图1 混合、制粒工艺流程图

2. 影响混合造球的因素

（1） 原料性质的影响

混合过程中，添加水量直接影响混合效果，而添加水量与矿种有密切关系，以褐铁矿和镜铁矿为主要原料的混合料水分较高

（2） 添加剂的影响

添加少量消石灰或生石灰可以改善混合制粒过程，提高小球强度，添加生石灰后小于0.25mm粒级的含量明显下降。

（3）添加水量的影响

烧结料的水分必须严格控制，烧结料的十一水量为7%，当水分波动范围超过±0.5%时成球率显著降低。

一次混合的目的在于混匀，应在沿混合机的长度方向均匀加水，二次混合主要作用是造球，给水位置应设在混合机的給料端，混合时加水量分配：一次混合的加水量一般要占总量的80%~90%；二次混合加水量仅为10%~20%。

二、混合料水分的自动控制系统

混合料的添加水量以一次混合为主，它与原料量及原料的含水量有关，其一次混合加水控制系统如图2所示。

图2 一次混合加水控制系统图

F1— 一次混合加水量，kg；M1— 一次水分率设定值，%；

W1— 一次混合加水前配合料量，kg；H1— 一次混合加水前配合料含水量，kg

一次混合加水后，在二次混合中还需加适当的水量，以便混合料成球，保证烧结时的透气性。其自动自动控制系统如图3所示。

图3 二次混合加水自动控制系统（一）

F2— 二次混合加水量，kg；M2— 二次水分率设定值，%；

W2— 二次混合加水前原料量，kg；H2— 二次混合加水前前原料含水量，kg

一次、二次混合料的加水量都与原料的重量和含水量有关，因此，在自动控制一、二次混合加水时都需用这两个信号直接进行自动跟踪，跟踪的原料量和原料含水量由计算装置计算，作为一、二次混合加水自动控制的前馈信号；在混合料仓中安装中子水分计，或在运输混合料的带式输送机上安装宏伟水分仪，测定混合料的含水量作为二次混合加水自动控制的反馈信号，组成前馈——反馈控制系统。

当计算得到一、二次加水量时“0”时，发出指令，关闭一、二次加水阀门。若二次目标水分率与u混合料仓水分计测量的水分值之差超过一定范围并延续到规定的时间时，则显示异常状态。

由于原料重量和原料含水量的检测点到混合料的加水点以及从混合机加水点到混合仓测水点的距离很长，因此前馈控制和反馈控制一般采用及计算机或智能仪表来实现。

如果在靠近混合机前用原料重量和原料水分检测装置，则二次混合加水自动控制不需要用原料量或原料含水量来实现自动跟踪。自动控制系统如图4所示。

图4 二次混合加水自动控制系统（二）

三、MM710-21CS水分测量控制系统工作原理

MM710-21CS水分测量控制系统的基本测量原理，是基于水分对特定波长的红外线的选择吸收特性，由水分检测仪的光源发出红外光，经透镜、滤光盘和反射镜将平面光反射到被测物料上，其中一部分红外光被吸收，另一部分红外光散射后经凹面镜聚焦到光电转换元件上，受光元件将光信号转换成电信号，这个信号的大小与被测物料的含水量有关，输出信号经放大，变换成统一标准信号用于显示、记录、控制或传送给计算机系统进行相关处理，并配有自动调节阀进行自动控制。

四、MM710-21CS水分测量控制系统中MM710红外水分仪的创新点

内置电气处理单元，智能化探头。特有增强型滤光镜镀膜技术。红外灯泡：经老化处理，寿命更长；经预调制，安装/更换时毋须光路校准；功率更大，红外光强度更大。直流无刷马达，转速高达每分钟6000-8000转，有效提高了检测速度，增加了综合抗干扰能力。波长数：最多可达10个波长，消除各种行业应用的环境影响。离轴光收集镜：更加充分利用红外光能，增强仪器的稳定性。增加光束分离器反射镜，增强红外光能。LAPDOG光束分离器光孔编码细化，使红外光在探测器上分布更均匀。增大了取样面积；由原40毫米圆周块增加到60毫米，扩大了取样率。内部快速诊断装置，降低维护成本。窗口污染检测装置：当窗口水蒸气和尘埃凝集在探头镜上达一定程度时（对检测发生影响以前），该装置会自动提示，操作人员擦试干净后毋须再校正，减少了人为依赖性和风险。（有空气清洁窗时，不会有凝结情况出现）统一热度感应器，使探头免受过高温度影响，同时自动复位保险丝防止了意外损坏。

五、应用MM710-21CS水分测量控制系统对烧结生产的影响

为了考察混合、制粒车间安装MM710-21CS水分测量控制系统后对烧结生产的影响，我们以8月份烧结生产指标作为基准期，9月5日至10月4日作为试验期，进行对比分析。试验期与基准期烧结生产条件基本相同。

1.安装MM710-21CS水分测量控制系统，操作规范化，生产良性发展

MM710-21CS水分测量控制系统投入使用以后，由于水分检测准确，并能够自动控制，使烧结系统的岗位操作更加趋于规范，配料室因水分波动而引起的上料量改变（变料）和缓料（停料）次数明显减少，具体数据见表1。

表1水分波动引起停、变料次数（次）

变料 停料 合计 日平均

基准期 178 378 556 17.94

试验期 108 195 303 10.10

增、减（±） -70 -183 -253 -7.84

由表1可以看出：烧结混合料系统安装MM710-21CS水分测量控制系统后，由于对混合料水分稳定控制，使烧结生产得以顺行。基准期与试验期比较，变料次数由178次减少到108次，减少了70次；停料次数由378次，降低到195次，降低了183次。

2.安装MM710-21CS水分测量控制系统后，烧结技术指标变化

实现混合料水分自动控制后，烧结生产过程稳定，烧结矿产量提高，质量改善，同时由于混合料水分控制适宜，有利于烧结过程热传递，使烧结矿的燃料消耗下降，基准期与试验期烧结矿技术指标见表2。

表2 安装MM710-21CS水分测量控制系统前后烧结矿技术指标对比

日产量

t 台时产量

t/h 利用系数

t/m2.h 燃料消耗

Kg/t 煤气消耗

m3/t

基准期 11277 119.61 1.329 43.66 5.62

试验期 11305 119.97 1.333 40.10 5.22

比较 +28 +0.36 +0.004 -3.56 -0.40

表2结果显示出：安装MM710-21CS水分测量控制系统后，烧结矿产量提高，质量改善，固体燃料和点火燃料下降。基准期与试验期相比，烧结矿日产量增加28吨；每吨烧结矿的固体燃料消耗下降了3.56Kg；点火煤气消耗降低了0.4m3。

3.安装MM710-21CS水分测量控制系统后，烧结矿物化指标变化

烧结混合料水分控制适宜后，烧结过程热传递相对稳定，热利用率良好，有利于烧结过程的固相反应，在烧结矿FeO降低的条件下，转鼓指数还略有升高，具体指标见表3。

表3 安装MM710-21CS水分测量控制系统前后烧结矿物化指标对比

TFe

% FeO

% R

倍 转鼓指数

+6.3mm% 筛分指数

-5mm%

基准期 58.32 9.41 1.80 85.59 1.28

试验期 58.11 9.01 1.81 85.61 1.28

增、减± -0.21 -0.40 +0.01 +0.02 0

表3的统计结果表明：在烧结矿碱度水平控制相同的条件下，基准期与试验期相比，烧结矿FeO含量由9.41%降低到9.01%，降低了0.4%；而烧结矿的转鼓指数不但没有下降，却增加了0.02%，这对于实施精料方针是十分有利的。

4.MM710-21CS水分测量控制系统测量精度可以满足烧结生产要求

MM710-21CS水分测量控制系统测量精度为±0.3%，自2007年10月19日投入自动调控后，我们用常规的水分烘干法与MM710-21CS水分测量控制系统检测的水分进行比较得知，其测量精度完全达到设计要求。以2007年10月20日至11月19日的生产统计数据为例，采用烘干法测定的混合料水分平均值为6.3%，采用MM710-21CS水分测量控制系统测定的混合料水分平均值为6.4%，误差只有0.1%，完全达到设计和使用要求，检测对比情况见图5。

六、烧结生产应用MM710-21CS水分测量控制系统的意义

MM710-21CS水分测量控制系统在混合、制粒车间应用近三个月，使用结果表明，它具有安装调试简单，生产使用方便，检测度灵敏可靠，水分调节准确等特点。改变了传统的凭借经验来判断混合料水分含量的方法，用先进的计算机控制技术准确对烧结混合料水分进行测定和调节。生产岗位操作人员只要根据要求设定混合料水分的中限值，该控制系统就会完全进行自动测量调节，使混合料水分在最短时间内就可以达到生产要求，为烧结优质、高产、低耗奠定了基础，同时又大大的减轻了岗位工人的劳动强度。

七．经济效益分析

烧结混合料系统应用MM710-21CS水分测量控制系统测定烧结料水分后，不仅提高了混合料水分测定的准确率，同时又减少了烧结过程水分的波动，使烧结矿固体燃料和点火煤气消耗均有不同程度的降低。根据基准期与试验期对比结果，每吨烧结矿固体燃料消耗降低3.56㎏，点火煤气消耗降低0.4m3，如果固体燃料每吨230元，点火煤气每立方米按0.26元，则仅降低燃耗和煤气消耗两项，每吨烧结矿即可创效益：（3.56㎏÷1000×230元/吨）＋（0.4m3×0.26元/m3）=0.92元。

以一烧车间02年产烧结矿401万吨计，即每年可创经济效益：

401万吨×0.92元/吨 =370.04万元

八、结论

1. MM710-21CS水分测量控制系，不仅对混合料水分含量进行准确测定，而且还能实现水分的自动控制，完全可以应用于烧结混合料水分的在线检测和自动调节。

2.生产应用结果表明，采用MM710-21CS水分测量控制系，由于混合料水分稳定，促进生产过程的良性循环，有利于烧结矿产、质量的提高。

3.使用MM710-21CS水分测量控制系前后对比，烧结矿产量提高，固体燃料消耗降低3.56㎏/t，点火煤气降低0.4m3/t,每年仅节约固体燃料和点火煤气即可创效益370.04万元。

4.MM710-21CS水分测量控制系投入生产使用后，减轻了工人的劳动

强度，对提高劳动生产率，减员增效创造了有利条件。

5.烧结生产欲增产降耗，使用MM710-21CS水分测量控制系不失为一

种有效的途径。