失重計量喂料器在焙燒車間給料系統(tǒng)中的應(yīng)用

張寶林，李 欣，王 琛

（江西銅業(yè)集團(tuán)公司 德興銅礦，江西 德興 334224）

1 引言

德興銅礦新技術(shù)廠鉬精礦焙燒工序是將粉狀鉬精礦加入到回轉(zhuǎn)窯，通過一段時間的高溫煅燒脫硫過程，該過程控制均勻穩(wěn)定地給料，是保證焙燒產(chǎn)品質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。焙燒工藝中給料過少會造成窯體過熱損壞回轉(zhuǎn)窯設(shè)備，給料過量將導(dǎo)致鉬精礦燃燒不充分，脫硫不完全，導(dǎo)致產(chǎn)品大量結(jié)塊，造成不合格的焙砂，無法進(jìn)入后續(xù)工藝流程或者難以出售，因此焙燒工序?qū)︺f精礦的穩(wěn)定給料要求較高。

如圖1所示，焙燒車間原有的給料方式是將50kg袋裝的鉬精礦通過電動葫蘆吊至回轉(zhuǎn)窯的給料口，由人工進(jìn)行定時添加。這種給料方式不僅不能保證配料喂料的均勻性，還造成人工成本的浪費(fèi)，生產(chǎn)車間中的粉塵還增加了職工患職業(yè)病的風(fēng)險。因此，經(jīng)過技術(shù)人員的考察分析，最終決定采用失重計量喂料器進(jìn)行喂料。失重計量喂料器是利用控制給料螺旋的轉(zhuǎn)速來控制給料量，現(xiàn)焙燒車間通過失重秤的稱重傳感器檢測的重量信號傳輸至PLC系統(tǒng)，在實現(xiàn)對失重秤給料螺旋的變頻調(diào)速及氣動補(bǔ)料閥的通斷和開啟時間，實現(xiàn)自動補(bǔ)料和自動給料［2］。

圖1 鉬精礦焙燒原給料系統(tǒng)人工給料示意圖

2 鉬精礦焙燒的工藝簡介

如圖2所示，鉬精礦通過氣力輸送系統(tǒng)輸送至每臺回轉(zhuǎn)窯對應(yīng)的5m3料倉。然后通過補(bǔ)料閥再進(jìn)入失重稱的稱重料倉。通過失重稱給料螺旋送至變頻控制的二次螺旋給料機(jī)。最后實現(xiàn)每小時200kg的鉬精礦均勻進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯高溫煅燒。

圖2 鉬精礦焙燒原給料系統(tǒng)的工藝流程示意圖

3 失重計量喂料器的結(jié)構(gòu)原理

如圖3所示，失重計量喂料器主要由稱重料倉、驅(qū)動及喂料裝置、稱重傳感器、補(bǔ)料閥、驅(qū)動控制器、控制模塊等組成［2］。

工作原理：高精度稱重傳感器用于實時測量料倉中物料的重量，當(dāng)物料通過驅(qū)動及出料裝置從物料出口排出時其重量將會減少，控制模塊會將單位時間里重量減少的量跟所設(shè)定的單位時間里需要下料的量進(jìn)行比較并調(diào)節(jié)驅(qū)動控制器使其保持一致，以達(dá)到精確喂料的目的。

圖3 失重秤整體布置示意圖

圖4 失重秤組成及工作原理示意圖

4 鉬精礦焙燒給料控制要求及工作流程

4.1 控制要求

失重計量喂料器是通過稱重傳感器檢測的信號經(jīng)PLC控制實現(xiàn)一系列的動作：當(dāng)失重稱料倉內(nèi)鉬精礦重量低于設(shè)定下限值20kg時，氣動補(bǔ)料閥自動開啟進(jìn)行補(bǔ)料，達(dá)到45kg時氣動補(bǔ)料閥自動關(guān)閉，并且在補(bǔ)料過程中不影響給料螺旋正常給料；按每小時200kg的臺效，折算成每分鐘約3.3kg的給料量，若每分鐘均值低于3.3kg，系統(tǒng)將控制給料螺旋電機(jī)自動調(diào)整轉(zhuǎn)速，結(jié)合內(nèi)置校正補(bǔ)償功能，實現(xiàn)給料量精確的向目標(biāo)值靠攏。失重稱還帶有補(bǔ)料不正常、給料量超上限等報警功能，確保用戶能及時發(fā)現(xiàn)解決問題。由于料倉是呈椎體型，隨著倉內(nèi)物料的減少，倉內(nèi)物料切面呈凹面狀，無論是超聲波還是雷達(dá)料位計，或者阻旋式料位計都無法準(zhǔn)確檢測倉內(nèi)物料的減少量和增加量。但是使用該高精度稱重法，通過自動化控制則完美解決了對料倉內(nèi)物料增加或減少量檢測不準(zhǔn)的問題。

4.2 鉬精礦焙燒給料控制流程

第一步，檢查并確保生產(chǎn)線上所有設(shè)備可正常運(yùn)行，設(shè)置失重計量喂料器相關(guān)參數(shù)，即失重稱料倉上限重量值為45kg，下限值為20kg，校正補(bǔ)償系數(shù)0.8；

第二步，將失重計量喂料器上游補(bǔ)料倉補(bǔ)滿物料；

第三步，開啟失重計量喂料器上游補(bǔ)料閥，給失重計量喂料器補(bǔ)料至上限45kg；

第四步，啟動失重計量喂料器，失重計量喂料器開始喂料，通過控制器內(nèi)PID閉環(huán)算法，喂料流量迅速達(dá)到設(shè)置的值并在短時間內(nèi)穩(wěn)定；

第五步，失重計量喂料器料倉內(nèi)物料至補(bǔ)料下限20kg時，控制器發(fā)送補(bǔ)料信號給補(bǔ)料閥，同時失重計量喂料器喂料按照某一固定頻率喂料（補(bǔ)料模式可以設(shè)置）；

第六步，補(bǔ)料閥開啟，快速將失重計量喂料器料倉補(bǔ)料至高料位，補(bǔ)料閥關(guān)閉；

第七步，失重計量喂料器恢復(fù)PID閉環(huán)算法，按照設(shè)置的流量值喂料；

第八步，重復(fù)第五步至第八步……

在失重計量喂料器運(yùn)行過程中，可以改變流量值（需保證在失重秤可以滿足的流量范圍內(nèi)），系統(tǒng)會快速跟隨至新的流量點并快速穩(wěn)定。

圖5 失重計量喂料器工作流程示意圖

5 失重計量喂料器應(yīng)用后的效果

德興銅礦新技術(shù)廠焙燒車間鉬精礦焙燒通過新增大料倉和失重計量喂料器給料裝置后，實現(xiàn)了該車間鉬精礦焙燒工藝的自動補(bǔ)料和自動給料。由于鉬精礦返燒量大大減少，從生產(chǎn)統(tǒng)計可知焙砂的結(jié)塊率相比原來投料方式降低了約10%，不但降低了破碎機(jī)的損耗；并且降低了工作強(qiáng)度，節(jié)省了每班2個加料工人的人工成本；解決了原有投料方式帶來的粉塵大造成稀貴金屬流失和作業(yè)環(huán)境污染問題，還減少了中晚班操作的安全隱患［2, 5］。

6 結(jié)語

失重計量喂料器通過PLC自動化控制，利用控制螺桿速度來控制給料量，不但改變了傳統(tǒng)的配料喂料方式，提高了配料喂料配比的均勻性，提高了我廠生產(chǎn)自動化的水平，而且提高了焙燒產(chǎn)品的品質(zhì)。這種動態(tài)稱重技術(shù)和可靠的機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)，失重式計量喂料器達(dá)到了很高的運(yùn)行水平，且具一致性和可靠性?；谖覐S目前使用情況，后期需要進(jìn)一步完善給料機(jī)的螺桿，主要是適當(dāng)加大螺桿的牙距，降低物料粘附螺桿帶來的給料誤差［2-3, 6］。