張 偉 謝景為

（丹東東方測(cè)控技術(shù)股份有限公司 遼寧丹東 118002）

1 引言

生料作為水泥熟料生產(chǎn)的主要原料，它的質(zhì)量及其變化對(duì)水泥廠的產(chǎn)品質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益都有決定性的影響。而進(jìn)廠石灰石的質(zhì)量，取決于許多因素。進(jìn)廠石灰石品位波動(dòng)大，輔料沒(méi)有預(yù)均化，生料配比調(diào)整不及時(shí)及滯后性，對(duì)生料及后期熟料質(zhì)量影響很大。

以某水泥廠為例。該水泥廠在使用在線分析儀前，生料配料采用手動(dòng)調(diào)整配比方式，在出磨皮帶安裝自動(dòng)取樣器，取樣器取得小時(shí)生料樣品進(jìn)行分析化驗(yàn)，根據(jù)化學(xué)分析結(jié)果生料配比的調(diào)整方式存在以下幾點(diǎn)問(wèn)題：

（1）化學(xué)分析頻次低且分析結(jié)果滯后。

（2）取樣的代表性差。

采用中子活化水泥元素在線分析儀以后，在線分析儀通過(guò)中子活化瞬發(fā)γ分析（PGNAA）技術(shù)，實(shí)時(shí)檢測(cè)皮帶上的物料成分及控制系統(tǒng)2min一次生料配比的調(diào)整（最短周期1min）可以很好的解決配料中生料配比調(diào)整不及時(shí)和滯后性的問(wèn)題。

2 檢測(cè)系統(tǒng)原理

分析儀采用中子活化瞬發(fā)γ分析（PGNAA）技術(shù)。慢化后的熱中子照射水泥物料，物料中各元素原子核與中子發(fā)生熱中子俘獲反應(yīng)，放射出不同能量的特征γ射線，通過(guò)檢測(cè)特征γ射線的能量辨識(shí)物料中元素種類，通過(guò)檢測(cè)特定能量γ射線的強(qiáng)度得出元素含量。

圖1

在線中子活化分析儀安裝在破碎機(jī)下的皮帶上，每一分鐘檢測(cè)出原料的化學(xué)成分：鈣、硅、鐵、鋁、鎂。鉀、鈉等元素，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)根據(jù)入磨對(duì)應(yīng)批次的化學(xué)成分，計(jì)算出石灰石中含量的檢測(cè)值，通過(guò)光纖通訊傳送給計(jì)算機(jī)檢測(cè)系統(tǒng)。

3 控制系統(tǒng)原理

運(yùn)用西門子S7-300PLC和wincc7.0實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，在線中子活化分析儀安裝在入磨原料皮帶機(jī)上，每一分鐘檢測(cè)出入磨原料的化學(xué)成分：鈣、硅、鐵、鋁和鎂等元素，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)根據(jù)入磨對(duì)應(yīng)批次的化學(xué)成分，計(jì)算出入磨混合料KH、SM、IM三個(gè)率值的檢測(cè)值，通過(guò)opc通訊傳送給生料質(zhì)量計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，根據(jù)設(shè)定三率值指標(biāo)從而實(shí)現(xiàn)生料配比的自動(dòng)調(diào)整。

4 在線分析儀的安裝及控制方法

為了解決分析頻次低、分析滯后及代表性問(wèn)題，為了降低工藝調(diào)整難度，降低生產(chǎn)成本，提高生料及熟料質(zhì)量，用戶經(jīng)過(guò)多方調(diào)研，引進(jìn)丹東東方測(cè)控技術(shù)股份有限公司中子活化水泥元素在線分析儀用在線分析儀。

中子活化水泥元素在線分析儀安裝操作簡(jiǎn)單，采用先進(jìn)的模塊化控制，裝置可繞皮帶安裝，無(wú)需切割皮帶。

現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)入磨皮帶自動(dòng)變頻控制以穩(wěn)定皮帶料層厚度，使在線分析檢測(cè)更精確，在線分析儀對(duì)皮帶流經(jīng)過(guò)的物料每分鐘檢測(cè)其原料中SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO 等微量元素含量，計(jì)算出 KH、SM、IM 三率值，通過(guò)opc內(nèi)部通訊傳輸?shù)娇刂葡到y(tǒng)，控制系統(tǒng)內(nèi)程序?qū)z測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算處理，根據(jù)三率值的設(shè)定值進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算出當(dāng)前原材料的最佳配比，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制，實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)各原料倉(cāng)下料配比，使生料的三率值不斷地接近設(shè)定值，使出磨生料的KH、SM、IM三個(gè)率值控制達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，從而起到生料合格率提高及質(zhì)量、降低成本的作用。應(yīng)用的工藝點(diǎn)，如圖2所示。

控制系統(tǒng)設(shè)備組成聯(lián)系，如圖3所示。

經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行證實(shí)，在線分析儀檢測(cè)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可信，能夠穩(wěn)定運(yùn)行，降低了預(yù)均化要求，降低成本，提高了低品質(zhì)石灰石的利用率，提高了產(chǎn)品的合格率。

5 生料配料在線分析儀應(yīng)用效果

DF-5701中子活化水泥元素在線分析儀安裝在入磨皮帶上，連續(xù)檢測(cè)當(dāng)前各原材料質(zhì)量，并將分析儀的檢測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸給控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)根據(jù)程序計(jì)算，計(jì)算下一分鐘的優(yōu)化配比，通過(guò)優(yōu)化配比的調(diào)整以達(dá)到要求三率值指標(biāo)。

圖2

圖3

我們?cè)诂F(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的精度檢測(cè)，使用全分析化驗(yàn)與DF-5701中子活化水泥元素在線分析儀檢測(cè)的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較得知，其測(cè)量精度完全達(dá)到廠家要求。以2016年3月25日～3月27日的生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)為例，見(jiàn)表 1～4。

表1 CaO取樣對(duì)照數(shù)據(jù)表

表2 SiO取樣對(duì)照數(shù)據(jù)表

通過(guò)上面數(shù)據(jù)對(duì)比表明：在線分析儀檢測(cè)數(shù)據(jù)與化驗(yàn)室分析數(shù)據(jù)具有很好的一致性。在線分析儀運(yùn)行穩(wěn)定，效果理想，可以保證生料的質(zhì)量。

根據(jù)各原材料品位的波動(dòng)來(lái)實(shí)時(shí)調(diào)整原材料的配比，保證了生料配料控制過(guò)程中原料成分穩(wěn)定，減少了波動(dòng)，間接將低品位石灰石利用最大化，降低了生產(chǎn)成本。

6 總結(jié)

DF-5701在線分析儀在該水泥廠的成功使用，不僅降低了人工取樣化驗(yàn)工作量，而且提高了企業(yè)自動(dòng)化水平。在線分析儀在使用過(guò)程中解決了分析頻次低、分析滯后及代表性差的問(wèn)題，通過(guò)進(jìn)行優(yōu)化配料，降低了工藝調(diào)整難度，降低生產(chǎn)成本。

DF-5701中子活化水泥元素生料配料用在線分析儀的成功投運(yùn)，提高了企業(yè)生產(chǎn)、質(zhì)量管理水平，能夠充分挖掘企業(yè)潛力，提高企業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，為企業(yè)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

表3 Al2O3取樣對(duì)照數(shù)據(jù)表

表4 Fe2O3取樣對(duì)照數(shù)據(jù)表