混合料水分測定精度改造綜述

賀鵬 彭凌云

摘 要 本文簡述了新鋼燒結廠4#、5#燒結機為改善燒結原料水分測定精度，采用微波水分儀替代傳統紅外水分測定取得的效果。

關鍵詞 紅外水分測定;微波水分測定;效果

概況

燒結廠4#、5#燒結機先后于2001年、2004年投產，其兩臺燒結機共用一套上料系統，在一次混合機和5#機二次混合機分別裝有兩套紅外自動加水系統。由于原有紅外測水儀使用年限長，設備已損壞無法修復。現加水都是采用人工肉眼判斷水分，然后調節水泵加水，由于員工技能和責任心的差異，在實際生產中混合料水分由于未及時調整波動大，直接影響燒結生產的穩定和燒結礦的產、質量，進而影響高爐的穩定順行。

1改造可行性分析

由于原有設備紅外測水儀在使用過程中受到物料顏色變化、種類、光線、粉塵和蒸汽等影響測量準確性，并且紅外水分儀只能測量燒結料的表面水分，不能測量皮帶上整個料層的水分含量，測量誤差較大，以上因素造成紅外水分儀使用效果不佳。

然而微波水分儀可以完全穿透過程物料，所有的物理性水分都能被測定，這不僅適用于表面的水分，而且也適于內部的水分。該技術保證了裝置很高的測量準確性和精度，物料的顏色和表面結構不會影響測量結果。

微波水分在線分析儀測量原理：微波是一種高頻電磁波，微波透射介質時產生的衰減、相位改變主要由介質的介電常數、介質損耗角正切值決定。水是一種極性分子，水的介電常數和介質損耗角正切值都遠高于一般介質。通常情況，含水介質的介電常數和損耗角正切值的大小主要由它的水分含量決定。微波從位于輸送皮帶下方的微波發射源發射出來，透過皮帶及物料后被皮帶上端的微波接收器接收，根據微波功率的衰減和相位移的改變，即可計算物料中的水分含量[1]。

微波水分在線分析儀的優點：

（1）可以穿透過皮帶上的物料，測的是物料表面及內部的整體水分，而不只是表面水分。

（2）可以測量燒結混合料整體的實時水分和平均水分，不同于抽樣測量和離線測量，提供瞬時測量值（實時測試）來用于過程控制

（3）不受燒結混合料堆積高度、密度、溫度、顏色等影響;

（4）不受環境粉塵，水蒸氣因素影響，抗干擾能力強;

（5）發射能量低，不會改變物料的性質，安全可靠;

（6）非接觸測量：不會磨損探頭，不會粘著物料，不會影響生產過程;

（7）高精度：精度±0.2%;

（8）內置校準曲線，一次校準成功后，無須經常校準;

（9）安裝簡易、多種通訊方式、可與稱重系統共同配合使用。

（10）高可靠性、免維護、使用壽命長、運行成本低。

綜上所述，微波檢測水分不受物料顏色變化、種類、光線、粉塵和蒸汽等影響，適應比較惡劣的工況，并且微波水分在線分析儀能夠穿透物料，測量整個料層的厚度，測量的水分值更加準確，經過了解，其他鋼廠已廣泛使用，效果比較理想，能滿足工藝使用要求，能實現穩定、準確、快速調節自動加水，為穩定燒結系統生產提供可靠保障。

適宜的水分是燒結混合料燒結過程順利進行的必要條件之一。合適的水分可以改善料層透氣性，導熱性，以及減少混合料之間的氣流阻力和對固體燃料有助燃作用。燒結混合料水分的控制是燒結生產的重要環節，不僅影響垂直燒結速度，還影響燒結礦的成品率、生產率和轉鼓指數。混合料水分小，燒結速度快，但成品率低，返礦大，轉鼓指數下降;混合料水分大，燒結速度慢，生產率低，各種消耗也增加。由于水分的影響當燒結礦進入環冷機后，經過環冷鼓風機的鼓風效果，未完全燃燒的燒結礦繼續燃燒，造成環冷燒結礦冷卻不下來，易產生燒結紅礦，進入成品系統后直接燒壞皮帶的生產事故。現4#、5#機每班都有因水分波動直接影響燒結過程穩定的現象，燒結礦產質量波動大，也影響高爐穩定生產。

我廠已經于2017年10月在4、5#燒結機新投入使用智能微波水分在線分析儀系統，5#燒結機按混合料420t/h計算，每秒混合料通過量為117kg/s，現增加水量1噸，分兩次完成，先增加0.5噸，再增加0.5噸，即每秒增加0.28kg水量，加完后含水量應變化：0.28/（117+0.28）*100%=0.159%，測算水分儀靈敏度：當燒結料水分變化0.238%時，已從曲線圖上明顯看出，智能微波水分在線分析儀加水系統反應快速，調節靈敏準確，誤差小于±0.2%，達到了生產工藝要求，完全克服了以前紅外水分儀測量誤差大，易受工況及環境條件改變的影響，并且日常維護簡單。

2改造內容

燒結機加水點分別位于一次混料機、二次混料機滾筒后，因此三臺微波測水儀分別安裝在一混后皮帶、二混后皮帶、可以更快速的測量混合后燒結料含水量，利于智能加水系統及時進行水分值調整，把水分控制在工藝要求的目標值，達到穩定燒結礦質量的目的[2]。

3改造效果

效益：每月增加產量的效益：30噸×30天×15元（固定費）=13500元/月;

4#機固體燃耗下降0.15kg/噸，按產量3000噸/天計算：

3000×30×0.15÷1000×720 =9720元/月

合計：13500+9720=23220元/月;

5#機固體燃耗下降0.15kg/噸，按5900噸/天計算：5900×30×0.15÷1000×720=19116元/月

每月增加產量的效益：50噸×30天×15元（固定費）=22500元/月;

合計：19116+22500=41616元/月;

4結束語

利用微波式測水方法，淘汰了舊有的紅外測水方式，能很好地規避紅外測水的缺陷。雖然微波測水的方式，其工作原理中要求的基礎數據較紅外測試方式要多，但是在精準程度上大大優于紅外測水方式，而基礎條件的供給也并非難以解決。綜上所述，微波水分儀是較紅外水分儀更高一代的測水儀器，可簡單有效提高水分率的測定精準值。

參考文獻

[1] （美）Vincent. J. Urick（文森特. J. 尤里克），Jason D. McKinney（詹森 D.麥金尼），Keith J. Williams（基思 J. 威廉斯）.微波光子學基礎[M].北京：中國工信出版集團，2017：39.

[2] 梁昌洪.簡明微波[M].北京：高等教育出版社，2006：201.