一種用於燒結生產的自動混水控制系統的製作方法

2023-04-26 14:47:31 1

專利名稱：一種用於燒結生產的自動混水控制系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於鋼鐵冶金中的粉礦處理系統，特別涉及一種用於燒結生產的 自動混水控制系統。
背景技術：
一般來說鋼鐵工業中的粉礦處理系統是首先將各種粉狀含鐵原料配入適量的燃 料和熔劑，然後分批次加入適量的水並經混合和造球，最後在燒結設備上使物料發生一系 列物理化學變化，將粉礦顆粒黏結成塊的過程。目前生產上廣泛採用帶式抽風燒結機生產燒結礦。燒結生產的工藝流程主要包括 燒結原料的配比配料，即將適量的燃料和熔劑配入粉狀含鐵原料並且使燒結原料的配料成 分均勻；其次還包括加入合適的水量，從而易於造球以獲得粒度組成良好的燒結混合料，即 分批次加入適量的水並經混合和造球；最後是燒結作業，這是燒結生產的中心環節，它主要 包括布料、點火、燒結等主要工序，即在燒結設備上使物料發生一系列物理化學變化，將礦 粉顆粒黏結成塊。在上述的燒結生產中，燒結混合料水分的控制是燒結生產的重要環節。燒結混合 料水分是一個重要的參數，其不僅影響燒結速度，還影響最終燒結礦的成品率、生產率。一 般來說，水分表面張力可以使燒結混合料小顆粒成球，水分的大小直接影響燒結過程的透 氣性，在混合料顆粒外面包裹著的水分可以起到潤滑作用，燃燒時利於空氣的通過，提高透 氣性。隨著水分的增大，混合料透氣性增大，提高生產率。但若水分過大，將在燒結斷面上 形成過溼帶，使料層阻力變大，同時使能源消耗上升；若水分過小，則影響混合料造球效果， 直接影響燒結過程的透氣性。所以，一般對混合料水分控制的目標是要保持混合料中的水 分穩定在一個利於燒結的值，波動範圍不能太大，若水分波動過大時，對混合料的成球率及 透氣性的穩定性影響很大。在現有技術中，配料後的燒結原料在兩次混合機中混勻，並適當加水潤溼，最後造 球(制粒)。一般來說，第一次混合機加水，佔目標水分的85% 90% (粗調)，加水量與 燒結原料量和燒結原料含水量有關，第二次混合機加水佔目標水分的10% 15% (細調)， 使混合料達到規定的水分目標值，以利於混合料造球，保證燒結機有良好的透氣性，提高燒
結礦的產量和質量。對於第一次混合機加水來說，當前並無對燒結原料的水分檢測和加水控制裝置， 對原料含水量的測量完全由人工憑經驗來完成，即操作人員通過觀察配料後的燒結原料估 算水分大小，並根據經驗手動控制加水閥門，調節混合料中的水分。這樣的做法很難精確地 穩定第一混合加水後混合料中的水分，且滯後時間較長，造成混合料水分波動大。在實際生產領域中，一般是在燒結機的第一次、二次混合機出口分別安裝水分儀， 給水管上增加流量控制迴路。該迴路中包含流量計、電動調節閥等設備，與調節裝置組成一 個綜合控制系統。基於工藝要求的二次混合機混合料水分的設定值，與二次混合機出口的 水分檢測信號相比較，自動調節控制細調的給水量的大小，以達到細調混合料水分值穩定的目的。隨著鋼鐵企業生產規模的不斷發展壯大，對混合料水分進行準確測定和自動控制 的要求越來越高，傳統的手工操作已經遠遠不能獲得穩定的控制品質。因此，本領域非常需 要一種自動混水控制系統，該系統通過兩級混水的反饋控制能夠自動地實現混合料中的水 分穩定在一個利於燒結的數值，減少水分波動。

發明內容
根據本發明的自動混水控制系統解決了現有技術中的上述缺陷。在本發明中，配料後的燒結原料要經過兩次混合且每次混合都要加一定的水。其 中第一次混合加水使混合料的含水量達到第一次混合加水設定的目標值，混合加水量與燒 結原料量和燒結原料的原始含水量有關，第二次混合加水使混合料的含水量達到第二次混 合加水設定的目標值、以利於混合料造球、保證燒結時的良好透氣性、提高燒結礦的產量和 質量。根據本發明的一種用於燒結生產的自動混水控制系統，包括第一次混合機，第二 次混合機，多個紅外水分儀，其中所述紅外水分儀包括設置在第一次混合機出口處的第一 紅外水分儀和設置在第二次混合機出口處的第二紅外水分儀，其它紅外水分儀設置在的配 料料倉處，通過設置在的配料料倉處的所述其它紅外水分儀，匯總測量得出燒結原料中的 原始含水量，操作人員根據燒結原料量和燒結原料中的原始含水量以及第一次混水與第二 次混水的比例，通過混水計算機專家系統設定第一次混合加水目標值。在第一次混合機處，採用加水流量作為調節控制手段，設置在第一次混合機出口 處的第一紅外水分儀的測量值作為反饋值，PLC的PID控制器將所述反饋值與第一次混合 加水目標值進行比較，經過綜合處理後輸出信號給設置在第一次混合機處的工藝水給水調 節閥和泥漿給水調節閥，兩給水調節閥根據接收的信號來控制閥位開度，從而形成第一次 混合加水的閉環PID反饋控制。通過第一次混合加水後，皮帶上的第一紅外水分儀進行水分測量和電子皮帶稱對 物料流量進行測量，設定第二次混合加水目標值，採用前饋-反饋方式進行控制，經過PLC 內部計算出第二次混合的加水量，設置在第二次混合機出口處的第二紅外水分儀的測量值 作為反饋值，PLC的PID控制器將所述反饋值與第二次混合加水目標值進行比較，經過綜 合處理後輸出信號給設置在第二次混合機處的工藝水給水調節閥和水蒸氣給水調節閥，兩 給水調節閥根據接收的信號來控制閥位開度，從而形成第二次混合加水的閉環PID反饋控 制。所述紅外水分儀是根據OH分子鍵吸收特定波長的紅外光能量的原理工作的。所述第一次混合加水的總量控制在總加水量的85% 90%之間，所述第二次混 合加水的總量控制在總加水量的10% 15%之間。在第一次混合機處，經過自動配料系統配料後的、一次混合前的燒結原料通過輸 送皮帶被輸送入第一次混合機，經過加壓的工藝水和泥漿分別經由兩條管線注入第一次混 合機從而與燒結原料進行第一次混合，在第一次混合機處的工藝水管線上，包括工藝水流 量控制器、工藝水流量計、工藝水給水調節閥、工藝水開斷閥門，其中工藝水流量控制器可 經由遠程計算機控制，在第一次混合機處的泥漿管線上，包括泥漿流量控制器、泥漿流量計、泥漿給水調節閥、泥漿開斷閥門，其中泥漿流量控制器可經由遠程計算機控制。經過第一次加水混合後的燒結原料通過輸送皮帶被輸送入第二次混合機，經過加 壓的工藝水和水蒸氣分別經由兩條管線注入第二次混合機從而與燒結原料進行第二次混 合，在第二次混合機處的工藝水管線上，包括工藝水流量控制器、工藝水流量計、工藝水給 水調節閥、工藝水開斷閥門，其中工藝水流量控制器可經由遠程計算機控制，在第二次混合 機處的水蒸氣管線上，包括水蒸氣流量控制器、水蒸氣流量計、水蒸氣給水調節閥、水蒸氣 開斷閥門，其中水蒸氣流量控制器可經由遠程計算機控制。本發明通過在燒結原料的配料料倉處設置多個紅外水分儀，可以測量出燒結原料 中的原始水分含量，為下一生產流程中的第一次加水混合提供了水分控制的參照基礎。本 發明通過在第一次混合機和第二次混合機處分別設置上述PID閉環反饋控制，從而達到控 制第一、二次混合加水的給水量、穩定第一、二次混合料最終水分的目的，從量化指標上講， 水分波動率減少了 50%。


將參照附圖詳細描述本發明。應當理解，附圖僅僅是為了示例性的目的，而並不意 在限定本發明，本發明的範圍應當參照所附權利要求。應當進一步理解，附圖並不一定是按比例繪製的，除非另有說明，它們僅僅是為了 示意性地示出在此描述的結構和方法。圖1示出根據本發明的混合加水系統的示意圖；圖2示出根據本發明的配料的系統的示意圖；圖3示出根據本發明的混合加水的PID閉環反饋控制的原理圖。
具體實施例方式以下將結合附圖對根據本發明的優選實施例進行詳細說明。通過附圖以及相應的 文字說明，本領域技術人員將會理解本發明的特點和優勢。在本發明中，配料後的燒結原料要經過兩次混合且每次混合都要加一定的水。其 中第一次混合加水使混合料的含水量達到第一次混合加水設定的目標值，混合加水量與燒 結原料量和燒結原料的原始含水量有關，第二次混合加水使混合料的含水量達到第二次混 合加水設定的目標值、以利於混合料造球、保證燒結時的良好透氣性、提高燒結礦的產量和質量。在本發明的圖1中示出混合加水系統的示意圖，其中包括第一次混合機Ia和第二 次混合機加。在第一次混合機處，經過自動配料系統配料後的、一次混合前的燒結原料通過 輸送皮帶被輸送入第一次混合機，經過加壓的工藝水和泥漿分別經由兩條管線注入第一次 混合機從而與燒結原料進行第一次混合。在第一次混合機處的工藝水管線上，包括工藝水 流量控制器lb、工藝水流量計、工藝水給水調節閥lc、工藝水開斷閥門Id等，其中工藝水流 量控制器可經由遠程計算機控制。在第一次混合機處的泥漿管線上，包括泥漿流量控制器 le、泥漿流量計、泥漿給水調節閥If、泥漿開斷閥門Ig等，其中泥漿流量控制器可經由遠程 計算機控制。經過第一次加水混合後的燒結原料通過輸送皮帶被輸送入第二次混合機，經過加壓的工藝水和水蒸氣分別經由兩條管線注入第二次混合機從而與燒結原料進行第二次混 合。在第二次混合機處的工藝水管線上，包括工藝水流量控制器2b、工藝水流量計、工藝水 給水調節閥2c、工藝水開斷閥門2d等，其中工藝水流量控制器可經由遠程計算機控制。在 第二次混合機處的水蒸氣管線上，包括水蒸氣流量控制器加、水蒸氣流量計、水蒸氣給水調 節閥2f、水蒸氣開斷閥門2g等，其中水蒸氣流量控制器可經由遠程計算機控制。經過第二次加水混合後的燒結原料通過輸送皮帶被輸送到燒結系統。根據本發明的一種自動混水控制系統包括所述第一次混合機，所述第二次混合 機，多個紅外水分儀，其中所述紅外水分儀包括設置在第一次混合機出口處的第一紅外水 分儀Ih和設置在第二次混合機出口處的第二紅外水分儀池，其它紅外水分儀設置在如圖2 所示的自動配料系統的配料料倉1-12、13A-13B處。根據本發明，所述紅外水分儀是根據OH分子鍵吸收特定波長的紅外光能量的原 理工作的。水分儀的探頭裡裝有石英滷素燈泡，該燈發出的光線通過光學系統，產生以下兩 種波長的紅外光束一種為吸收波長，它的能量將被所要求檢測物質裡的水分子強烈吸收； 另一種為參考波長，它的特點是其能量不被檢測物質裡的水分子吸收，但其他因素(如測 量距離、材料顏色等)對它的影響與對吸收波長的影響相同。紅外光束照到物料表面，然後 又部分反射回來，通過精確測量吸收波長在被物質中水分吸收前後的能量的變化，並經數 學函數的計算，得出一個和被測物質水分有一定比例關係的輸出信號。在若干混勻礦配料料倉處分別設置所述紅外水分儀，所述紅外水分儀實時測量每 個混勻礦配料料倉中的水分，另外在其它配料料倉處也設置有相應數量的水分儀。通過設 置在配料料倉處的紅外水分儀，可以匯總測量得出燒結原料中的原始含水量。操作人員根據基於燒結原料量和燒結原料中的原始含水量以及第一次混水與第 二次混水的比例，通過混水計算機專家系統設定第一次混合加水目標值，總量控制在總加 水量的85% 90%之間。在第一次混合機處，採用加水流量作為調節控制手段，設置在第一次混合機出口 處的第一紅外水分儀的測量值作為反饋值，PLC的PID控制器將所述反饋值與第一次混合 加水目標值進行比較，經過綜合處理後輸出信號給設置在第一次混合機處的工藝水給水調 節閥Ic和泥漿給水調節閥If，兩給水調節閥根據接收的信號來控制閥位開度，從而形成第 一次混合加水的閉環反饋控制，進而達到控制第一次給水量、穩定第一次混合料最終水分 的目的。通過一混後，皮帶上的第一紅外水分儀進行水分測量和電子皮帶稱對物料流量進 行測量，設定第二次混合加水目標值，採用前饋-反饋方式進行控制，經過PLC內部計算出 第二次混合的加水量。設置在第二次混合機出口處的第二紅外水分儀的測量值作為反饋 值，PLC的PID控制器將所述反饋值與第二次混合加水目標值進行比較，經過綜合處理後輸 出信號給設置在第二次混合機處的工藝水給水調節閥2c和水蒸氣給水調節閥2f，兩給水 調節閥根據接收的信號來控制閥位開度，從而形成第二次混合加水的閉環反饋控制，進而 達到控制第二次給水量、穩定第二次混合料最終水分的目的。本發明的各實施例均採用了數據網絡通訊、參數採集處理裝置、混水量計算機專 家系統、雙環乙太網、人機接口 /編程器、PC伺服器、PLC的中央處理器，各種遠程輸入/輸 出工作站等計算機軟體/硬體系統以及工業自動控制裝置。
本發明通過在燒結原料的配料料倉處設置多個紅外水分儀，可以測量出燒結原料 中的原始水分含量，為下一生產流程中的第一次加水混合提供了水分控制的參照基礎。另 外，本發明還在第一次混合機和第二次混合機處分別設置了 PID閉環環反饋控制，從而達 到控制第一、二次給水量、穩定第一、二次混合料最終水分的目的，從量化指標上講，水分波 動率減少了 50%。
權利要求
1.一種用於燒結生產的自動混水控制系統，包括第一次混合機，第二次混合機，多個紅 外水分儀，其中所述紅外水分儀包括設置在第一次混合機出口處的第一紅外水分儀和設置 在第二次混合機出口處的第二紅外水分儀，其特徵在於，其它紅外水分儀設置在的配料料倉處，通過設置在配料料倉處的所述其它紅外水分 儀，匯總測量得出燒結原料中的原始含水量，操作人員根據燒結原料量和燒結原料中的原 始含水量以及第一次混水與第二次混水的比例，通過混水計算機專家系統設定第一次混合 加水目標值；在第一次混合機處，採用加水流量作為調節控制手段，設置在第一次混合機出口處的 第一紅外水分儀的測量值作為反饋值，PLC的PID控制器將所述反饋值與第一次混合加水 目標值進行比較，經過綜合處理後輸出信號給設置在第一次混合機處的給水調節閥，給水 調節閥根據接收的信號來控制閥位開度，從而形成第一次混合加水的閉環PID反饋控制；通過第一次混合加水後，皮帶上的第一紅外水分儀進行水分測量和電子皮帶稱對物料 流量進行測量，設定第二次混合加水目標值，採用前饋-反饋方式進行控制，經過PLC內部 計算出第二次混合的加水量，設置在第二次混合機出口處的第二紅外水分儀的測量值作為 反饋值，PLC的PID控制器將所述反饋值與第二次混合加水目標值進行比較，經過綜合處理 後輸出信號給設置在第二次混合機處的給水調節閥，給水調節閥根據接收的信號來控制閥 位開度，從而形成第二次混合加水的閉環PID反饋控制。
2.根據權利要求1所述的自動混水控制系統，其特徵在於，所述紅外水分儀是根據OH 分子鍵吸收特定波長的紅外光能量的原理工作的。
3.根據權利要求1所述的自動混水控制系統，其特徵在於，所述第一次混合加水的 總量控制在總加水量的85% 90%之間，所述第二次混合加水的總量控制在總加水量的 10% 15%之間。
4.根據權利要求1所述的自動混水控制系統，其特徵在於，在第一次混合機處，經過自 動配料系統配料後的、一次混合前的燒結原料通過輸送皮帶被輸送入第一次混合機，經過 加壓的工藝水和泥漿分別經由兩條管線注入第一次混合機從而與燒結原料進行第一次混 合，在第一次混合機處的工藝水管線上，包括工藝水流量控制器、工藝水流量計、工藝水給 水調節閥、工藝水開斷閥門，其中工藝水流量控制器可經由遠程計算機控制，在第一次混合 機處的泥漿管線上，包括泥漿流量控制器、泥漿流量計、泥漿給水調節閥、泥漿開斷閥門，其 中泥漿流量控制器可經由遠程計算機控制。
5.根據權利要求4所述的自動混水控制系統，其特徵在於，經過第一次加水混合後的 燒結原料通過輸送皮帶被輸送入第二次混合機，經過加壓的工藝水和水蒸氣分別經由兩條 管線注入第二次混合機從而與燒結原料進行第二次混合，在第二次混合機處的工藝水管線 上，包括工藝水流量控制器、工藝水流量計、工藝水給水調節閥、工藝水開斷閥門，其中工藝 水流量控制器可經由遠程計算機控制，在第二次混合機處的水蒸氣管線上，包括水蒸氣流 量控制器、水蒸氣流量計、水蒸氣給水調節閥、水蒸氣開斷閥門，其中水蒸氣流量控制器可 經由遠程計算機控制。
6.根據權利要求1所述的自動混水控制系統，其特徵在於，所述系統採用了數據網絡 通訊、參數採集處理裝置、燒結原料的基本配料決策模型和動態配料模型、雙環乙太網、人 機接口 /編程器、PC伺服器、PLC的中央處理器，各種遠程輸入/輸出工作站等計算機軟體/硬體系統以及工業自動控制裝置。
全文摘要
一種用於燒結生產的自動混水控制系統，包括第一次混合機，第二次混合機，多個紅外水分儀，其中所述紅外水分儀包括設置在第一次混合機出口處的第一紅外水分儀和設置在第二次混合機出口處的第二紅外水分儀，其特徵在於，其它紅外水分儀設置在的配料料倉處，通過設置在的配料料倉處的所述其它紅外水分儀，匯總測量得出燒結原料中的原始含水量，為下一生產流程中的第一次加水混合提供水分控制的參照基礎。另外分別在第一次混合機處和第二次混合機處設置加水閉環PID反饋控制。
文檔編號G05D11/13GK102063131SQ201010556518
公開日2011年5月18日 申請日期2010年11月16日 優先權日2010年11月16日
發明者呂斌 申請人:呂斌