混合料水分测定精度改造综述

贺鹏 彭凌云

摘 要 本文简述了新钢烧结厂4#、5#烧结机为改善烧结原料水分测定精度，采用微波水分仪替代传统红外水分测定取得的效果。

关键词 红外水分测定;微波水分测定;效果

概况

烧结厂4#、5#烧结机先后于2001年、2004年投产，其两台烧结机共用一套上料系统，在一次混合机和5#机二次混合机分别装有两套红外自动加水系统。由于原有红外测水仪使用年限长，设备已损坏无法修复。现加水都是采用人工肉眼判断水分，然后调节水泵加水，由于员工技能和责任心的差异，在实际生产中混合料水分由于未及时调整波动大，直接影响烧结生产的稳定和烧结矿的产、质量，进而影响高炉的稳定顺行。

1改造可行性分析

由于原有设备红外测水仪在使用过程中受到物料颜色变化、种类、光线、粉尘和蒸汽等影响测量准确性，并且红外水分仪只能测量烧结料的表面水分，不能测量皮带上整个料层的水分含量，测量误差较大，以上因素造成红外水分仪使用效果不佳。

然而微波水分仪可以完全穿透过程物料，所有的物理性水分都能被测定，这不仅适用于表面的水分，而且也适于内部的水分。该技术保证了装置很高的测量准确性和精度，物料的颜色和表面结构不会影响测量结果。

微波水分在线分析仪测量原理：微波是一种高频电磁波，微波透射介质时产生的衰减、相位改变主要由介质的介电常数、介质损耗角正切值决定。水是一种极性分子，水的介电常数和介质损耗角正切值都远高于一般介质。通常情况，含水介质的介电常数和损耗角正切值的大小主要由它的水分含量决定。微波从位于输送皮带下方的微波发射源发射出来，透过皮带及物料后被皮带上端的微波接收器接收，根据微波功率的衰减和相位移的改变，即可计算物料中的水分含量[1]。

微波水分在线分析仪的优点：

（1）可以穿透过皮帶上的物料，测的是物料表面及内部的整体水分，而不只是表面水分。

（2）可以测量烧结混合料整体的实时水分和平均水分，不同于抽样测量和离线测量，提供瞬时测量值（实时测试）来用于过程控制

（3）不受烧结混合料堆积高度、密度、温度、颜色等影响;

（4）不受环境粉尘，水蒸气因素影响，抗干扰能力强;

（5）发射能量低，不会改变物料的性质，安全可靠;

（6）非接触测量：不会磨损探头，不会粘着物料，不会影响生产过程;

（7）高精度：精度±0.2%;

（8）内置校准曲线，一次校准成功后，无须经常校准;

（9）安装简易、多种通讯方式、可与称重系统共同配合使用。

（10）高可靠性、免维护、使用寿命长、运行成本低。

综上所述，微波检测水分不受物料颜色变化、种类、光线、粉尘和蒸汽等影响，适应比较恶劣的工况，并且微波水分在线分析仪能够穿透物料，测量整个料层的厚度，测量的水分值更加准确，经过了解，其他钢厂已广泛使用，效果比较理想，能满足工艺使用要求，能实现稳定、准确、快速调节自动加水，为稳定烧结系统生产提供可靠保障。

适宜的水分是烧结混合料烧结过程顺利进行的必要条件之一。合适的水分可以改善料层透气性，导热性，以及减少混合料之间的气流阻力和对固体燃料有助燃作用。烧结混合料水分的控制是烧结生产的重要环节，不仅影响垂直烧结速度，还影响烧结矿的成品率、生产率和转鼓指数。混合料水分小，烧结速度快，但成品率低，返矿大，转鼓指数下降;混合料水分大，烧结速度慢，生产率低，各种消耗也增加。由于水分的影响当烧结矿进入环冷机后，经过环冷鼓风机的鼓风效果，未完全燃烧的烧结矿继续燃烧，造成环冷烧结矿冷却不下来，易产生烧结红矿，进入成品系统后直接烧坏皮带的生产事故。现4#、5#机每班都有因水分波动直接影响烧结过程稳定的现象，烧结矿产质量波动大，也影响高炉稳定生产。

我厂已经于2017年10月在4、5#烧结机新投入使用智能微波水分在线分析仪系统，5#烧结机按混合料420t/h计算，每秒混合料通过量为117kg/s，现增加水量1吨，分两次完成，先增加0.5吨，再增加0.5吨，即每秒增加0.28kg水量，加完后含水量应变化：0.28/（117+0.28）*100%=0.159%，测算水分仪灵敏度：当烧结料水分变化0.238%时，已从曲线图上明显看出，智能微波水分在线分析仪加水系统反应快速，调节灵敏准确，误差小于±0.2%，达到了生产工艺要求，完全克服了以前红外水分仪测量误差大，易受工况及环境条件改变的影响，并且日常维护简单。

2改造内容

烧结机加水点分别位于一次混料机、二次混料机滚筒后，因此三台微波测水仪分别安装在一混后皮带、二混后皮带、可以更快速的测量混合后烧结料含水量，利于智能加水系统及时进行水分值调整，把水分控制在工艺要求的目标值，达到稳定烧结矿质量的目的[2]。

3改造效果

效益：每月增加产量的效益：30吨×30天×15元（固定费）=13500元/月;

4#机固体燃耗下降0.15kg/吨，按产量3000吨/天计算：

3000×30×0.15÷1000×720 =9720元/月

合计：13500+9720=23220元/月;

5#机固体燃耗下降0.15kg/吨，按5900吨/天计算：5900×30×0.15÷1000×720=19116元/月

每月增加产量的效益：50吨×30天×15元（固定费）=22500元/月;

合计：19116+22500=41616元/月;

4结束语

利用微波式测水方法，淘汰了旧有的红外测水方式，能很好地规避红外测水的缺陷。虽然微波测水的方式，其工作原理中要求的基础数据较红外测试方式要多，但是在精准程度上大大优于红外测水方式，而基础条件的供给也并非难以解决。综上所述，微波水分仪是较红外水分仪更高一代的测水仪器，可简单有效提高水分率的测定精准值。

参考文献

[1] （美）Vincent. J. Urick（文森特. J. 尤里克），Jason D. McKinney（詹森 D.麦金尼），Keith J. Williams（基思 J. 威廉斯）.微波光子学基础[M].北京：中国工信出版集团，2017：39.

[2] 梁昌洪.简明微波[M].北京：高等教育出版社，2006：201.