DF-5701中子活化分析儀在水泥廠的配料應(yīng)用
【摘要】在當(dāng)今新常態(tài)經(jīng)濟(jì)形勢(shì)下,如何降耗、增效成為廣大水泥生產(chǎn)廠家面臨的新的課題。利用DF-5701中子活化分析儀優(yōu)化配料技術(shù)是一種有效的促進(jìn)生產(chǎn)降耗、提升質(zhì)量的方式之一。采用此技術(shù)不但使水泥生產(chǎn)線自動(dòng)化程度得到提高,而且在降耗、增效的同時(shí)也起到了節(jié)能、環(huán)保等促進(jìn)作用。本文重點(diǎn)闡述中子活化優(yōu)化配料技術(shù)及應(yīng)用,為廣大水泥生產(chǎn)行業(yè)在巨大挑戰(zhàn)面前提供可供參考的合理化意見,以此來促進(jìn)水泥生產(chǎn)行業(yè)能夠健康的可持續(xù)發(fā)展。
【關(guān)鍵詞】中子活化 優(yōu)化配料 降耗 增效
1前言
水泥生產(chǎn)從原料開采到生料制備、熟料煅燒,再到水泥制成,直至水泥出廠,需要用到上百種設(shè)備,生產(chǎn)過程十分復(fù)雜。隨著現(xiàn)代水泥科技水平不斷提高、生產(chǎn)設(shè)備的不斷升級(jí),以預(yù)分解技術(shù)為代表的新型干法水泥生產(chǎn)進(jìn)入了大型化和集約規(guī)?;焖侔l(fā)展時(shí)期,目前已成為現(xiàn)代水泥工業(yè)發(fā)展的主流和最先進(jìn)的工藝[1]。從1978年開始,我國相繼從國外引進(jìn)一批熟料新型干法水泥生產(chǎn)技術(shù)和成套設(shè)備,先后建成了冀東、寧國、柳州、云浮等大型水泥企業(yè)。如今,國內(nèi)廣大水泥生產(chǎn)企業(yè)均采用此生產(chǎn)技術(shù)和工藝,隨著計(jì)算機(jī)信息化和網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)的應(yīng)用,水泥生產(chǎn)技術(shù)現(xiàn)代化程度日漸提高。
在新常態(tài)經(jīng)濟(jì)環(huán)境下,已是產(chǎn)能過剩的中國水泥行業(yè),如何主動(dòng)適應(yīng)新的環(huán)境變化和未來市場價(jià)格格局變化,如何轉(zhuǎn)變行業(yè)發(fā)展思路,調(diào)整企業(yè)發(fā)展方式,成為廣大企業(yè)追求可持續(xù)發(fā)展的新的課題。解題的答案就是要實(shí)現(xiàn)行業(yè)的轉(zhuǎn)型和創(chuàng)新[2]。
轉(zhuǎn)型和創(chuàng)新需要裝備的改造。多位水泥行業(yè)資深人士在做行業(yè)分析時(shí)提出了在裝備改造上要突出信息化和工業(yè)化的“兩化融合”的觀點(diǎn),在水泥中控室實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和信息化,用上ERP系統(tǒng),水泥裝備實(shí)現(xiàn)智能化應(yīng)用,提高技術(shù)水平,減員增效,以此來加速水泥工業(yè)現(xiàn)代化進(jìn)程。與發(fā)達(dá)國家水泥生產(chǎn)工業(yè)相比,國內(nèi)的企業(yè)是有差距的。要解決這個(gè)問題就要依靠提高自動(dòng)化程度,依靠兩化深度融合[3]。
基于DF-5701中子活化在線分析儀的優(yōu)化配料技術(shù)正是響應(yīng)廣大水泥生產(chǎn)廠家技術(shù)提升迫切需求經(jīng)過很多現(xiàn)場應(yīng)用檢驗(yàn)成功的先進(jìn)技術(shù),在提升水泥自動(dòng)化水平上起到突出作用。
2 中子活化優(yōu)化配料原理
利用中子活化在線檢測(cè)儀檢測(cè)出水泥原料中SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO等各元素含量并計(jì)算出KH、SM、IM三率值,通過通訊傳送給生料質(zhì)量計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng),控制計(jì)算機(jī)對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理并把處理過的數(shù)據(jù)再回傳給中子活化檢測(cè)主機(jī),通過KH、SM、IM三個(gè)率值的設(shè)定值進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算,實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制,動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)各原料倉下料配比,使得入磨原料的KH、SM、IM三個(gè)率值不斷地接近設(shè)定值,使出磨生料的KH、SM、IM三個(gè)率值控制非常穩(wěn)定,從而起到生料合格率提高、降低成本,起到提高質(zhì)量作用。
三率值通常的計(jì)算公式如下:
3 中子活化優(yōu)化配料方法
目前,我國大部分水泥廠都使用KH、SM、IM三個(gè)率值作為水泥生料化學(xué)性質(zhì)檢驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)。生料配料就是依據(jù)該指標(biāo)對(duì)石灰石、砂巖、鐵粉等原料按照一定比例搭配,中控室操作人員通過指令系統(tǒng)將各種原料配入生料磨,再粉磨至細(xì)度合格的生料。三個(gè)率值指標(biāo)直接影響生料質(zhì)量。
傳統(tǒng)的生料配料方式是通過人工取樣后進(jìn)行化驗(yàn)分析,然后由工藝人員根據(jù)化驗(yàn)指標(biāo)進(jìn)行計(jì)算,給出生產(chǎn)配方,再通過配料控制系統(tǒng)依據(jù)給出的配方控制各原料的比例。這種方式存在明顯的缺點(diǎn),首先,化驗(yàn)周期長,滯后嚴(yán)重,無法自動(dòng)適應(yīng)物料性質(zhì)的變化,生料質(zhì)量不穩(wěn)定。對(duì)于原料復(fù)雜的水泥廠情況尤為明顯,通常在這種生產(chǎn)條件下,無法保證水泥生料合格率,若遇磨機(jī)操作波動(dòng)和物料入磨的均勻性出問題時(shí)便無法進(jìn)行有效調(diào)整,給后段熟料生產(chǎn)帶來較大困難。其次,由于沒有實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)來客觀的反映配料實(shí)時(shí)效果,人工調(diào)整原料配比又受到操作人員的接受能力,知識(shí)結(jié)構(gòu),專業(yè)水平,對(duì)質(zhì)量控制的能力等因素的影響,不同的操作員在調(diào)整配比時(shí)人為因素的影響相當(dāng)明顯;若使用熒光分析和配料優(yōu)化系統(tǒng)進(jìn)行控制的,也存在分析頻次、調(diào)整頻次等影響因素,取得的效果并不理想。
采用中子活化在線多元素分析儀后,原始的配料控制系統(tǒng)發(fā)生了重大變革,由于有了飽和比系數(shù)KH,硅酸率SM,鋁氧率IM的實(shí)時(shí)檢測(cè),水泥生料配料自動(dòng)控制系統(tǒng)在原有生產(chǎn)流程控制功能基礎(chǔ)上,建立了優(yōu)化控制思想,在初始配方基礎(chǔ)上,依據(jù)在線多元素分析儀數(shù)據(jù)反饋,實(shí)時(shí)調(diào)整優(yōu)化配方配比,由電氣自動(dòng)化執(zhí)行設(shè)備按配方要求控制各原料流量。
基本控制方法:假定設(shè)定指標(biāo)(預(yù)期配方)為KH0、SM0、IM0,實(shí)時(shí)檢測(cè)數(shù)值為KHr、SMr、IMr,當(dāng)檢測(cè)數(shù)值反饋傳回控制主機(jī)時(shí),控制主機(jī)會(huì)根據(jù)實(shí)時(shí)檢測(cè)數(shù)值與預(yù)期指標(biāo)進(jìn)行比較,進(jìn)行配方優(yōu)化配比計(jì)算,調(diào)整原料配比,然后將新配比輸出至執(zhí)行機(jī)構(gòu)來調(diào)整原料配比,調(diào)整后的混合原料再經(jīng)過檢測(cè)得到新的檢測(cè)數(shù)據(jù)反饋給控制主機(jī),如此形成閉環(huán)控制,對(duì)原料配比進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整。如圖3.1所示:
圖3.1 優(yōu)化配比工作過程
控制系統(tǒng)設(shè)備組成聯(lián)系,見圖3.2:[Page]
圖3.2 控制系統(tǒng)設(shè)備組成聯(lián)系圖
該優(yōu)化配比方法已經(jīng)在諸多水泥生料配料現(xiàn)場得到成功驗(yàn)證,在此成功經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上,根據(jù)各現(xiàn)場工藝、控制需求的不同,衍生出按熟料配料、按元素含量配比的不同形式,使中子活化優(yōu)化配料方法得以日趨完善。
4 中子活化優(yōu)化配料的特點(diǎn)
(1)根據(jù)入磨生料成分檢測(cè)值,控制計(jì)算機(jī)自動(dòng)調(diào)整原料配料的比例,實(shí)現(xiàn)在線實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)整,保證出磨生料達(dá)到設(shè)定指標(biāo),控制調(diào)整及時(shí)、穩(wěn)定。
(2)利用PLC的報(bào)警功能,可以根據(jù)用戶需求設(shè)定故障報(bào)警和偏差提示報(bào)警,使配料過程監(jiān)控針對(duì)性更強(qiáng),對(duì)異常狀態(tài)響應(yīng)更及時(shí)。
(3)可與DCS系統(tǒng)聯(lián)機(jī),在線直接修改原料配比;可以自動(dòng)判斷皮帶秤工作狀態(tài),及時(shí)進(jìn)行修改;用戶可以設(shè)定靈敏度和滯后系數(shù),控制更為精確。
(4)實(shí)時(shí)監(jiān)視配料秤反饋流量,自動(dòng)跟蹤原料成分波動(dòng),優(yōu)化配方控制,無需頻繁更改或測(cè)定原料成分。
(5)用戶可根據(jù)需要設(shè)定各種原料的允許上限和下限,使生產(chǎn)在允許范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)整,增強(qiáng)用戶控制的靈活性。
(6)可以根據(jù)現(xiàn)場控制模式的不同采用不同的優(yōu)化配比策略,量身定制,以滿足使用需求。
5 典型現(xiàn)場應(yīng)用
DF-5701中子活化在線分析檢測(cè)及優(yōu)化配料技術(shù)已經(jīng)在國內(nèi)廣大水泥廠推廣,應(yīng)用該技術(shù)后,各個(gè)水泥廠生料配料質(zhì)量及熟料質(zhì)量均得到不同程度提高,給各水泥廠帶來實(shí)質(zhì)性的收益。這里以近期開展的某水泥現(xiàn)場實(shí)際應(yīng)用為例,來說明中子活化優(yōu)化配料技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用效果。
該水泥現(xiàn)場在未使用優(yōu)化配料技術(shù)前采用人工手動(dòng)配料方式,原料波動(dòng)造成的配料波動(dòng)明顯,人力投入大,生產(chǎn)調(diào)整難度大,但產(chǎn)品質(zhì)量控制效果并不理想。采用優(yōu)化配料后,配料工作變得容易,調(diào)整及時(shí),產(chǎn)品質(zhì)量也得到明顯改善。
采用優(yōu)化配料方式后,合格率整體提高20%-30%以上,與人工手動(dòng)配料方式相比,效果十分明顯。
從圖5.1中兩種配料方式的效果對(duì)比可以看出,采用優(yōu)化配料后,生產(chǎn)波動(dòng)始終圍繞著一定范圍小幅度波動(dòng),基本不存在人工手動(dòng)配料大幅度抖動(dòng)的情況,配料生產(chǎn)穩(wěn)定性強(qiáng)。
圖5.1配料效果對(duì)比圖
6 結(jié)論
(1)DF-5701中子活化在線分析儀能夠?qū)崟r(shí)準(zhǔn)確的分析出水泥原料中元素含量,通過分析儀進(jìn)行優(yōu)化配礦,有效的彌補(bǔ)了原料均化不理想或無原料均化帶來的配料困難,使生料、熟料質(zhì)量控制智能化、簡易化。
(2)中子活化優(yōu)化配料系統(tǒng)將檢驗(yàn)和控制整合,避免了人工化驗(yàn)的滯后性,減少人為因素的影響。整個(gè)系統(tǒng)工作穩(wěn)定,維護(hù)量少,節(jié)省了人力和維護(hù)成本,確保了生產(chǎn)穩(wěn)定性。
(3)中子活化優(yōu)化配料系統(tǒng)使生產(chǎn)調(diào)整簡單容易,配合生料均化后熟料的合格率明顯提高,穩(wěn)定性能更好,對(duì)熟料及水泥質(zhì)量提升有明顯促進(jìn)作用。在保證熟料品質(zhì)的前提下,可以增加混合材料添加量,降低了水泥的生產(chǎn)成本。
(4)DF-5701中子活化分析儀及優(yōu)化配料系統(tǒng)在水泥生產(chǎn)企業(yè)生料配料控制方面具有廣泛的適應(yīng)性,該產(chǎn)品技術(shù)雖為“中國造”,但確實(shí)已經(jīng)達(dá)到國際領(lǐng)先水平,在水泥生產(chǎn)中推廣應(yīng)用的前景非常廣闊。
編輯:曾家明
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