J-CONTROL球团环冷机给料斗料位的检测及控制方案

球团矿是炼铁的重要原料，生产球团矿的方法大致有以下几种：竖炉球团、带式球团以及链篦机—回转窑—环冷机球团（以下简称链回环球团），目前竖炉球团、带式球团在国内已基本上被链回环球团取代。如下图所示：

1.环冷机给料斗料位的检测及控制的必要性

环冷机的作用是将回转窑出口处1000℃左右的成品球团冷却至100℃左右，然后输送至成品系统。工作原理如下。

高温成品球团矿固定筛筛除超粒的大块，筛下合格部分进入环冷机给料斗，在给料斗内形成料柱，料柱下方为平料坨，成品球团矿经平料坨在环冷机台车上铺平后由环冷鼓风机冷却，冷却后经环冷卸矿槽从环冷机排出，再经板式给矿机输送至成品系统。图1所示为此过程的简单示意图。

图1：环冷机给料斗料位的检测过程示意图

在生产过程中，如果料柱过高，超过挡墙，物料会从挡墙上溢出，环冷机台车上物料会过厚且不平整，从而影响环冷机的冷却效果，物料不易冷却到设计温度；如果不形成料柱，平料坨碰不到物料，无法起到平料作用，环冷机台车上物料也不会平整，甚至会有部分位置漏风，同样影响环冷机的冷却效果。因此，料柱高度应该保持在一定范围内。这样，就需要检测料柱高度，最好是连续测量，至少应该设置上下料位测量。

2.环冷机给料斗料位的检测方法

  环冷机给料斗处物料温度高达1000℃左右，回热风温度也接近1000℃，又有200mm左右的耐火隔热材料，回转窑下料处还有固定筛，接触式测量如导波雷达、射频导纳、重锤等承受不了这样的高温；非接触式测量如超声波、雷达、激光料位计等可以在外部采取冷却措施，但又不容易找到既能躲开固定筛、又能躲开物料的合适安装位置；给料斗自身结构也决定无法采用称重方法。

目前，国外一些球团厂使用高温热成像仪或高温摄像头监视料位，国内也有一家采用。这种方法是一种光学成像方法，现场采用光学镜头，将热图像转换为电信号，将图像传输到集中控制室，为操作人员提供可视的参考信息。高温热成像仪监视的是一个区域的温度，可间接反映受料槽槽位，但其输出是几个特定位置的温度值与槽位不成线性关系，很难与环冷机速度形成闭环控制。

经过对环冷机设备图纸研究以及球团现场进行考察、反复论证，在采用高温热成像仪的同时，可在环冷机给料槽处设个两个微波料位开关，料位开关处没有物料时，微波由发射器发出，穿透耐火层，发射到接收器，接收器接收到微波，发出无料信号；反之，如果料位开关有料时，微波穿透耐火层后，受到物料的阻挡，被物料吸收，接收器接收到的微波强度就会减弱甚至消失，发出有料信号。料位开关安装位置如图2所示。

3.环冷机给料斗料位的控制

检测环冷机给料斗料位的目的是为了控制料位，使料位保持在上下限范围内。控制料位的方法有两种途径；一是改变排料量，二是改变给料量。

3.1改变排料量

可以通过调整环冷机速度改变环冷机给料斗的排料量。当料位到达上料位时，环冷机逐步加速，保持一定时间，再次判断料位是否还处于上料位状态，如果不处于上料位，环冷机不再加速，保持速度不变，直至下料位状态出现；如果仍处于上料位，则继续加速、保持、判断，直至上料位状态消失，恢复正常，环冷机不再加速，保持速度不变，直至下料位状态出现；当料位达到下料位时，则与上料位相反，环冷机逐步减速，保持一定时间，再次判断料位是否还处于下料位状态，如果不处于下料位，环冷机不再减速，保持速度不变，直至上料位状态出现；如果仍处于下料位，则继续减速、保持、判断，直至下料位状态消失，料位恢复正常，环冷机不再减速，保持速度不变，直至下料位状态出现。

3.2改变给料量

从上面情况看，似乎只要调整环冷机速度就可以实现环冷机给料斗料位控制，不必再调整给料量，其实不然，在环冷机台车料层厚度保持一定、环冷风机鼓风量不变的情况下，环冷机速度变化会直接引起环冷机排料温度的变化。环冷机速度过快，排料温度提高，超过一定温度后会烧坏成品矿运输皮带；反之，环冷机速度过低，排料温度太低，则环冷机能力过剩、产量降低，没有充分利用设备能力，造成投资及能源的浪费。因此环冷机速度只能在一定范围内调整。在环冷机速度调整到该范围的上限或下限后，短时间内仍无法使环冷机给料斗料位恢复到正常范围内，则需要调整给料斗的给料量。

环冷机上游设备有造球定量给料机、造球机、转运皮带、摆动胶带机、宽皮带、多辊布料机、链篦机、回转窑等，要改变给料斗的给料量只有调整造球定量给料机的给料量。由于每台造球定量给料机的给料量是经过造球实验确定的，不应随便改变，只有通过增减造球机工作的数量改变总的造球定量给料机的给料量。另外，从造球定量给料机到环冷机给料斗之间设备较多，有一定的滞后时间，这在确定环冷机速度调整范围时必须考虑。

综上所述，环冷机给料斗料位的检测及控制是链回环球团控制中的一个重要环节，在链回环球团工艺中具有极其重要的作用。

4.J-CONTROL环冷机给料机给料斗料位开关的介绍

J-CONTROL微波物位开关是由中外合资公司：际科工业控制系统（天津）有限公司生产，产品具有优点如下：

①产品满足CE认证,SIL3认证，ATEX防爆认证；

②料位开关采用非接触式微波原理测量，频率采用24GHZ，水平检测范围可达0~110m；

③微波接收器采用10连LED液晶显示，方便调节接受强度；

④发射器和接收器具有至少4个通信频道选择功能，保证在高位、高高位、低位、低低位同时安装时，避免各通信频道间的干涉；

⑤微波开关能够穿透玻璃、陶瓷、干耐火砖等绝缘物（导电率低的物质），利用微波的这一特性实现穿过绝缘物仓壁来检测内部料位；

⑥.产品适用于重载、高温、高压等物料工况；

⑦.接收器具有延时调整功能，通过延时旋钮，可实现0~10s范围内的延时设定；

⑧.微波接收器具有接受器动作值调整设定功能，通过LED显示面板，可以确定不同动作值，以便适用于各种不同介电系数的物料产品；

⑨微波接收器和发射器采用同频宽幅电源110~270VAC供电，接收器可输出N0或NC信号，宽电压输入范围可有效防止因电网波动带来的开关被烧坏的情况；

⑩.发射器和接收器连接外壳采用铝合金材质，安装接头采用SUS304材质，接收端和发射端头部采用进口PEEK材质。

5.J-CONTROL微波料位开关在干熄焦一次除尘（1200℃工况）应用