球團環冷機給料斗料位的檢測及控制方案

球團礦是煉鐵的重要原料，生產球團礦的方法大致有以下幾種：豎爐球團、帶式球團以及鏈篦機—回轉窯—環冷機球團（以下簡稱鏈回環球團），目前豎爐球團、帶式球團在國內已基本上被鏈回環球團取代。如下圖所示：

1.環冷機給料斗料位的檢測及控制的必要性

環冷機的作用是將回轉窯出口處1000℃左右的成品球團冷卻至100℃左右，然后輸送至成品系統。工作原理如下。

高溫成品球團礦固定篩篩除超粒的大塊，篩下合格部分進入環冷機給料斗，在給料斗內形成料柱，料柱下方為平料坨，成品球團礦經平料坨在環冷機臺車上鋪平后由環冷鼓風機冷卻，冷卻后經環冷卸礦槽從環冷機排出，再經板式給礦機輸送至成品系統。圖1所示為此過程的簡單示意圖。

圖1：環冷機給料斗料位的檢測過程示意圖

在生產過程中，如果料柱過高，超過擋墻，物料會從擋墻上溢出，環冷機臺車上物料會過厚且不平整，從而影響環冷機的冷卻效果，物料不易冷卻到設計溫度；如果不形成料柱，平料坨碰不到物料，無法起到平料作用，環冷機臺車上物料也不會平整，甚至會有部分位置漏風，同樣影響環冷機的冷卻效果。因此，料柱高度應該保持在一定范圍內。這樣，就需要檢測料柱高度，最好是連續測量，至少應該設置上下料位測量。

2.環冷機給料斗料位的檢測方法

環冷機給料斗處物料溫度高達1000℃左右，回熱風溫度也接近1000℃，又有200mm左右的耐火隔熱材料，回轉窯下料處還有固定篩，接觸式測量如導波雷達、射頻導納、重錘等承受不了這樣的高溫；非接觸式測量如超聲波、雷達、激光料位計等可以在外部采取冷卻措施，但又不容易找到既能躲開固定篩、又能躲開物料的合適安裝位置；給料斗自身結構也決定無法采用稱重方法。

目前，國外一些球團廠使用高溫熱成像儀或高溫攝像頭監視料位，國內也有一家采用。這種方法是一種光學成像方法，現場采用光學鏡頭，將熱圖像轉換為電信號，將圖像傳輸到集中控制室，為操作人員提供可視的參考信息。高溫熱成像儀監視的是一個區域的溫度，可間接反映受料槽槽位，但其輸出是幾個特定位置的溫度值與槽位不成線性關系，很難與環冷機速度形成閉環控制。

經過對環冷機設備圖紙研究以及球團現場進行考察、反復論證，在采用高溫熱成像儀的同時，可在環冷機給料槽處設個兩個微波料位開關，料位開關處沒有物料時，微波由發射器發出，穿透耐火層，發射到接收器，接收器接收到微波，發出無料信號；反之，如果料位開關有料時，微波穿透耐火層后，受到物料的阻擋，被物料吸收，接收器接收到的微波強度就會減弱甚至消失，發出有料信號。料位開關安裝位置如圖2所示。

3.環冷機給料斗料位的控制

檢測環冷機給料斗料位的目的是為了控制料位，使料位保持在上下限范圍內。控制料位的方法有兩種途徑；一是改變排料量，二是改變給料量。

3.1改變排料量

可以通過調整環冷機速度改變環冷機給料斗的排料量。當料位到達上料位時，環冷機逐步加速，保持一定時間，再次判斷料位是否還處于上料位狀態，如果不處于上料位，環冷機不再加速，保持速度不變，直至下料位狀態出現；如果仍處于上料位，則繼續加速、保持、判斷，直至上料位狀態消失，恢復正常，環冷機不再加速，保持速度不變，直至下料位狀態出現；當料位達到下料位時，則與上料位相反，環冷機逐步減速，保持一定時間，再次判斷料位是否還處于下料位狀態，如果不處于下料位，環冷機不再減速，保持速度不變，直至上料位狀態出現；如果仍處于下料位，則繼續減速、保持、判斷，直至下料位狀態消失，料位恢復正常，環冷機不再減速，保持速度不變，直至下料位狀態出現。

3.2改變給料量

從上面情況看，似乎只要調整環冷機速度就可以實現環冷機給料斗料位控制，不必再調整給料量，其實不然，在環冷機臺車料層厚度保持一定、環冷風機鼓風量不變的情況下，環冷機速度變化會直接引起環冷機排料溫度的變化。環冷機速度過快，排料溫度提高，超過一定溫度后會燒壞成品礦運輸皮帶；反之，環冷機速度過低，排料溫度太低，則環冷機能力過剩、產量降低，沒有充分利用設備能力，造成投資及能源的浪費。因此環冷機速度只能在一定范圍內調整。在環冷機速度調整到該范圍的上限或下限后，短時間內仍無法使環冷機給料斗料位恢復到正常范圍內，則需要調整給料斗的給料量。

環冷機上游設備有造球定量給料機、造球機、轉運皮帶、擺動膠帶機、寬皮帶、多輥布料機、鏈篦機、回轉窯等，要改變給料斗的給料量只有調整造球定量給料機的給料量。由于每臺造球定量給料機的給料量是經過造球實驗確定的，不應隨便改變，只有通過增減造球機工作的數量改變總的造球定量給料機的給料量。另外，從造球定量給料機到環冷機給料斗之間設備較多，有一定的滯后時間，這在確定環冷機速度調整范圍時必須考慮。

綜上所述，環冷機給料斗料位的檢測及控制是鏈回環球團控制中的一個重要環節，在鏈回環球團工藝中具有極其重要的作用。

4.J-CONTROL環冷機給料機給料斗料位開關的介紹

J-CONTROL微波物位開關是由中外合資公司：際科工業控制系統（天津）有限公司生產，產品具有優點如下：

①產品滿足CE認證,SIL3認證，ATEX防爆認證；

②料位開關采用非接觸式微波原理測量，頻率采用24GHZ，水平檢測范圍可達0~110m；

③微波接收器采用10連LED液晶顯示，方便調節接受強度；

④發射器和接收器具有至少4個通信頻道選擇功能，保證在高位、高高位、低位、低低位同時安裝時，避免各通信頻道間的干涉；

⑤微波開關能夠穿透玻璃、陶瓷、干耐火磚等絕緣物（導電率低的物質），利用微波的這一特性實現穿過絕緣物倉壁來檢測內部料位；

⑥.產品適用于重載、高溫、高壓等物料工況；

⑦.接收器具有延時調整功能，通過延時旋鈕，可實現0~10s范圍內的延時設定；

⑧.微波接收器具有接受器動作值調整設定功能，通過LED顯示面板，可以確定不同動作值，以便適用于各種不同介電系數的物料產品；

⑨微波接收器和發射器采用同頻寬幅電源110~270VAC供電，接收器可輸出N0或NC信號，寬電壓輸入范圍可有效防止因電網波動帶來的開關被燒壞的情況；

⑩.發射器和接收器連接外殼采用鋁合金材質，安裝接頭采用SUS304材質，接收端和發射端頭部采用進口PEEK材質。

5.J-CONTROL微波料位開關在干熄焦一次除塵（1200℃工況）應用