谭戈 周国庆 吴优
重庆钢铁集团电子有限责任公司 401220
摘要：本文简要介绍重钢烧结混合料含水量检测仪现场实际应用情况，并讲解现在行业主流含水量检测设备的原理、使用环境及优缺点，针对检测过程中出现的测量偏差，积极采取应对措施，解决重负荷高产量环境下的含水量检测需要，保证烧结机的连续生产和物料烘培质量。
关键字：微波水分仪；微波；烧结混合料；一二次平布料装置
1 前言
烧结生产是集合复杂物理化学过程，是炼铁的前道工序，在烧结过程中有很多影响成品矿质量的因素，混合料含水量占有举足轻重的地位，其稳定性对提高烧结的产量与质量、对烧结过程的透气性、脱硫系统运行效果、烧结成品矿的强度都有直接关联，对高炉铁水的质量和炼铁效率也有着深远的影响。因此，如何准确测定烧结混合料含水量，是实现烧结生产高效顺行的首要保证。[1]
目前，1、2#烧结所用一次二次混合系统为中子含水量检测仪，3#烧结所用一次二次混合系统为红外含水量检测仪，均在使用过程中出现了检测量与实际人工采样烘烤水分检测差距较大。
2含水量检测仪简介
在烧结混合料含水量检测上，国内已经采用的普遍测量方法有：中子含水量检测技术、红外线反射技术、微波技术等，其原理、使用场所、优缺点介绍如下。
2.1中子含水量检测仪
中子含水量检测仪的工作原理是通过中子源发射出高能量中子，俗称快中子，与混合料水中所含氢离子发生碰撞时，将会有一半的能量的损失，运用设备的快、慢中子检测器分别测得快、慢中子数量，即可得到混合料中的氢原子数量，而水由氢离子和氧离子组成，又可准确计算出混合料的含水量。
中子含水量检测仪的特点是测量准确率高，对被测物不需要做任何物理或化学处理，只要被测物料或样品在中子水分仪的制定区域内及安装在各种罐内（外）部就可以进行测量，但其缺点也相对明显：（1）检测后的输出信号与混合料水分含量不呈比例线性关系（2）放射源需要定期补源、后期费用较高（3）面对当前的环保重视程度，国家相关部门对放射性仪器的审批过程越来越严格且繁琐，并且采购使用单位还要对获批的放射源，在日常使用过程中，自行制定相关管理措施及防护手段，进行严格巡查及管理。
2.2红外含水量检测仪
红外含水量检测仪是基于水对一些特定波长的红外光表现出强烈的吸收特性比如波长约1.9μm的红外光，当用这些特定波长的红外光照射物料时，物料中所含的水就会吸收部分红外光的能量，含水越多吸收也越多，因此可测量反射光的减少量计算物料的含水量。
该技术目前较为成熟，在食品、烟草、造纸、化工等行业应用广泛，无放射性危害，与物料的流量和料层厚度无关，响应速度快、测量精度高，标定简单，维护方便。但是能影响到反射光的强度的因素太多，如物料的颜色、颗粒度、表面形状、密度等都会对反射光强度产生较为显著的影响，特别对于散装物料运送、物料的不同颜色参杂、表面的粗糙度都会对反射造成严重影响。对于一些颜色较深、表面较粗糙的物料，红外水分仪无法适应。此外，粉尘和水汽对光学测量仪表的影响特别严重，对于有粉尘和水蒸汽使用场合，红外仪表无法应用。[2]
2.3微波含水量检测仪
微波含水量检测仪是利用微波穿透法实现含水量检测的。当微波穿过不同湿度物料时，在其传播方向上的传播速度和强度都会发生不同程度的变化，含水量较多的待检测物料会使微波的传播速度变慢，强度减弱。微波含水量检测仪就是通过检测在穿过物料后，微波的这两种物理性质变化来计算物料中的水分含量。微波传递信号由输送带下方的天线发射，穿越物料后，由上方的配套天线接收。对穿过待检测物料的微波信号进行精确分析，能够快速及时计算出物料中的含水量，将检测结果在线输出，达到监控和调节的目的。
微波水分仪适用范围很广，如煤、木材、矿砂、食品、粮食、药丸、化学制品，几乎可测所有物质。微波含水量检测仪使用的微波强度非常低，从输送带下方天线发射功率小于10mW（10dBm）的微波，由于输送带的存在，这个微波辐射仅存在于两个天线之间。在正常使用的情况下，人是不会接触到辐射的，在实际使用过程中，距离微波含水量检测仪1米以外几乎检测不到微波辐射值。[3]
3 微波水分仪在混合料测量的使用情况
重钢烧结混合系统由一、二混圆筒、三条1200mm宽主输送带及加水、测水、高压电机、液压油站等附属设备组成。配料室输送的混合料在一混圆筒进行再次混匀、加水浸润。一混圆筒规格为Φ3.8X15m，安装角度2.5。，转速为6.5r/min，生产能力628-754t/h，混合时间为2.35min。经过一混圆筒强力混匀后的混合料通过胶带机运送，到达二混圆筒，二混圆筒除了要对来料进行最终混合及加湿后，还要通过供应一定量的蒸汽来预热混合料，起到减少烧结机点火炉热值消耗的目的。二混圆筒规格为Φ4.4X20m，安装角度2.2。，转速为6r/min，生产能力630-756t/h，混合时间为3.38min，最终混合料通过胶带机输送到烧结机进行点火烧结。
微波含水量检测仪分别安装于一、二混圆筒出口处，现阶段钢铁行业进入恢复阶段，高产量高负荷下，瞬时物料通过率增加近三分之一，待检测物料厚度增加，对设备的测量也带来一定影响。
在与设备厂家沟通之后，设计加装一二次平布料装置，通过微波含水量检测仪自带的料位检测仪，将瞬时通过料量控制在一次平料装置15-30cm以内，二次平布料装置在8-12cm，达到精确检测的目的，并在平布料装置前增加接近开关，各设备组装完成后，在物料测厚仪的检测数据下，进行布料器挡板的正常上下伸缩功能，且PLC控制程序中需要设计完成在挡板前方有异物卡阻后的自动提升功能，避免造成生产的事故停机。
4结束语
经过现场的实际应用，见图1现场操作工多次采样、、烘烤、数据记录、比
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图1 现场实际使用微波含水量检测仪
对，即正常连续生产时，从300组数据中，计算出中控室所示烧结混合料含水量与在线混合料含水量检测仪结果偏差平均值小于5%，检测仪所测结果能准确反应实际混合料湿度，实际数据我们证明应用的混合料含水量检测仪完全达到使用要求。有时输出的湿度数据会有波动，是因大颗粒返矿干扰后产生的不准确数据，再由于检测仪响应的快速性，只能通过程序进行信号滤波，保留最能反映真实的湿度数据，并生成历史记录曲线，便于随时的观察和比对。最终使烧结混合料含水量检测系统在实际应用过程中，达到测量湿度偏差在正负0.03范围波动，为中控室的精确控制及生产合格烧结成品矿提供有力依据和保障。
参考文献：
[1]吕书婷、李习亮. 烧结混合料水分测量过程控制方法 [J].中国计量2011年第3期 100-101
[2]孙明山、范振世、唐继臣、王健. 烧结混合料水分测控系统的开发与应用[J].山东冶金 2014年第5期57-58，60
[3]董亚锋、沙永志、曹军. 微波测量烧结混合料水分的试验研究[J].烧结 球团2008年第33卷6期18-21