微波水分儀在馬鋼煤調濕技術中的應用

汪　濤，崔少華，馬　云(馬鋼股份公司煤焦化公司　安徽馬鞍山　243021)

微波水分儀在馬鋼煤調濕技術中的應用

汪濤，崔少華，馬云(馬鋼股份公司煤焦化公司安徽馬鞍山243021)

摘要：馬鋼煤調濕技術中，應用微波水分儀實時提供的水分數(shù)據(jù)，可以及時掌握配合煤水分含量，達到有效控制干燥后配合煤的水分目的，并為提高焦爐產量、節(jié)能減排、強化焦爐熱工管理和改善煤氣回收率提供依據(jù)。

關鍵詞：微波；水分儀；應用

馬鋼煤焦化公司煤調濕技術是把配合煤進行輕度干燥后用于煉焦的一種技術，其優(yōu)點可提高焦爐孔裝煤量、降低熱耗、減少污水排放。馬鋼選用的流化床煤調濕工藝是利用焦爐燃燒廢氣作為熱源，具有顯著的節(jié)能減排效果。如何及時準確掌握配合煤干燥前后的水分含量，達到有效控制配合煤水分顯得尤為重要。

1在線微波水分儀的選型及安裝

1.1水分在線檢測的意義

配合煤水分是煉焦生產中的一個重要的過程參數(shù)。通常情況下，配合煤的水分數(shù)據(jù)是由人工取樣后送實驗室測量的方法得出，這種方法既費時又費力，由于取樣和測量存在延遲，測得的水分數(shù)據(jù)滯后，往往只有歷史價值，因為操作條件在測量的間隔內可能發(fā)生了改變。

MA-500 HDⅡ系列微波在線水分分析儀是一種高新能、完全自動化的設備，它可以實時精確測量水分。當我們有了實時的配合煤水分數(shù)據(jù)，就可以做到對焦爐生產過程的有效控制和對煤氣回收單元工作進行指導。

1.2工作原理

Moistscan?Ⅱ系列在線微波水分分析儀有3組檢測探頭：水分檢測發(fā)射、接收天線，微波測厚天線，紅外測溫探頭。水分檢測發(fā)射天線面積較大，發(fā)射的微波經過含水煤料后，微波會被煤料和水分吸收一部分，同時由于經過了不同的物質，相位也發(fā)生一定的變化，通過水分檢測接收天線接收。另一個微波測厚天線檢測出來的煤料厚度，再和檢測天線面積進行運算就能得出檢測區(qū)域內的含水煤料質量。再和紅外溫度探頭檢測值經過內部運算和補償，得出的結果再與人工化驗數(shù)據(jù)進行比值運算，最終在統(tǒng)計學上逼近人工化驗值。

1.3設備安裝

1.3.1環(huán)境要求

Moistscan?Ⅱ系列微波水分儀設計中考慮了可在現(xiàn)場較為惡劣的工況下使用，下面的參數(shù)為標準型號適用的環(huán)境條件。

◇ 環(huán)境溫度：0 ℃-40 ℃，避免陽光直射

◇ 相對濕度：非凝結水

◇ 防護等級：IP65

只有微波發(fā)射面板或接收面板的表面有凝結水時，測量結果才有較大偏差。如果料量較大(>100 t/h)，面板上的凝結水對測量結果影響不大。

1.3.2安裝位置選擇

我們根據(jù)設備選址的三因素：a.用于反饋控制時，水分儀應在出料裝置的下游就近安裝；b.能取到有效的、代表性強的樣品；c.在能提供必要信號或輔助信號的設備附近安裝。選擇了微波在線水分分析儀安裝位置；一臺安裝在BC-3皮帶機頭，用于測量配合煤干燥前的水分，另一臺安裝在BC-5皮帶，流化床干燥器旋轉密封閥下料點和焦油混捏機下料點之間見圖1。

2.3.3機械安裝

物料連續(xù)運行時，Moistscan?Ⅱ系列微波水分儀的測量效果最佳。皮帶上的物料要居中平穩(wěn)運行，料斗中的物料要連續(xù)通過。安裝Moistscan?Ⅱ系列微波水分儀前，調整物料運行中的外型很重要。皮帶運輸機上安裝較簡單，只需要注意三點：

(1)測量系統(tǒng)與皮帶中心對準；

(2)調節(jié)C 形框架相對于皮帶的高度；

(3)分析儀支撐牢固。

2.3.4電氣安裝

Moistscan?Ⅱ系列微波水分儀的器件比較精密，對電源的品質要求很高。建議使用整流濾波電源，尤其是UPS(不間斷電源)。

下面是安裝參數(shù)：

◇ 電源：110-240 VAC

◇ 頻率：50/60 Hz

◇ 耗電量：300 W(最大)

設備也可選用24V 或48V 直流電源。

水分信號使用標準的4 mA-20 mA 電流輸出。Moistscan?Ⅱ系列水分儀也使用數(shù)字輸入和數(shù)字輸出。系統(tǒng)狀態(tài)使用數(shù)字信號輸出，以便控制。皮帶運行狀態(tài)和物料狀態(tài)可使用數(shù)字信號輸入，避免水分儀進行不必要的測量。

3微波水分分析儀運行情況

自2011年7月微波水分分析儀安裝調試好之后，在整個CMC的系統(tǒng)中起到了積極的作用。CMC生產過程中控制水分完全依賴水分分析儀的實時性提供的數(shù)據(jù)；通過我們采集的多組數(shù)據(jù)比對基本達到設計要求。微波水分分析儀的在線使用為解決干燥后的配合煤在煉焦生產過程中有部分煤粉會經集氣管回抽至煤氣凈化單元如造成初冷器堵塞，影響煤氣冷卻效果等提供排除依據(jù)。因為有了在線微波水分分析儀，實現(xiàn)了連續(xù)、實時檢測配合煤水分值，改變了人工停機取樣再進行化驗的傳統(tǒng)做法，降低了操作人員的勞動強度，也減少了人為誤差因素。當然，為保證微波水分分析儀運行的可靠性、穩(wěn)定性；我們除加強日常維護外，每當工況發(fā)生變化時如更換滾筒、皮帶或系統(tǒng)連續(xù)運行一個月以上時我們都組織人力對微波水分分析儀進行從新效驗，盡可能消除電子漂移等誤差。

2014年4月25日連續(xù)取樣做過20組檢測試驗，即在微波水分儀讀取煤的水分，然后同時把煤取樣進行快速水分儀來檢查水分，兩個水分進行一致性分析比較見圖2。

從檢測結果來看，微波水分的數(shù)據(jù)和快速水分儀的分析結果有明顯的分層，也就是說微波水分儀的數(shù)據(jù)低于實際的水分值，但是水分值很穩(wěn)定；經分析可能是微波水分儀的設置參數(shù)設置的可能不合適造成的。

在5月份調整微波水分儀的設置參數(shù)后，繼續(xù)取樣做了15組數(shù)據(jù)，進行檢查分析，從分析結果看，一致性有了明顯的提高。具體的參數(shù)設置是將QIE-105參數(shù)offset由原先10.80改為計算和的14.32，Aslope由原先的1.95改為1.85，EBIN1由360改為660，檢測的結果見圖3：

所有的檢測數(shù)據(jù)為微波水分儀直接讀取的數(shù)據(jù)、人工快速水分儀化驗數(shù)據(jù)對比(非化驗室失重法)。目前微波水分儀的檢查數(shù)據(jù)的準確性隨著檢驗數(shù)據(jù)的增加和設置參數(shù)的設定在逐步提高。

4微波水分儀在線運行以來存在的不足

1.從微波水分分析儀的原理我們發(fā)現(xiàn)存在以下缺陷。由于沒有絕對干燥的煤進行零點標定，那么對于上限和下限標定點以外的水分值的檢測就是比值運算后的延長線和反向延長線，在此區(qū)域就會存在較大的誤差，這就要求我們在標定工作中盡可能的用水分范圍波動范圍大的煤料進行標定，而我們在生產運行中的煤料水分波動隨機性較大，有時是比較小(例如連續(xù)干燥天氣或者連續(xù)陰雨天氣等)的，但是偶爾也會出現(xiàn)水分范圍大的波動(例如突發(fā)性的暴雨等)，不能穩(wěn)定提供大范圍水分波動煤料用于標定，同時水分分析儀的標定也不能進行數(shù)據(jù)補充，每次只能進行數(shù)據(jù)的重新運算和重新標定，這樣在水分分析儀的使用和標定中就存在很大的局限性。

2.在使用過程中我們還發(fā)現(xiàn)以下的不足：①煤料必須分布均勻經過微波測厚探頭和微波水分檢測探頭組成的檢測區(qū)域內，如果因為下料及皮帶跑偏等原因導致煤料分布不均，就會影響到含水煤料質量的檢測，導致失準。②雖然使用手冊說明環(huán)境粉塵，水汽等對水分檢測沒有影響，但在我們的實際使用過程中發(fā)現(xiàn)粉塵和水汽不是沒有影響，而是在標定中就已經把這些固定因素給包含在內了，當這些影響變化很小的時候，幾乎可以忽略不計，但是當粉塵和水汽情況發(fā)生大的變化時，這些影響就會直接導致水分失準。例如濕煤水分分析儀由于在露天安裝，環(huán)境粉塵量和水汽量就是大氣環(huán)境變化較小同時變化也較平緩，微波探頭及保護面板上的堆積的灰塵和凝結的水汽我們可以通過加強維護將其消除，這樣一來，通過標定就可以消除灰塵和水汽的干擾。但是安裝在流化床出料口皮帶防塵罩內的配合煤干燥后的水分分析儀就相對難以保證，因為在不同的工藝生產條件和天氣溫度環(huán)境下，防塵罩內的揚塵和水汽霧是不同的，這樣一來就無法通過標定來消除粉塵和水汽的影響。

3.微波水分分析儀標定費時費力：每次標定需要20至30組煤樣經過人工檢測得出真實水分值，每個煤樣必須在2小時內進行化驗以保證煤樣的水分沒有在大氣環(huán)境中發(fā)生變化，每個煤樣人工所需的時間是20至30分鐘，這樣一來，取樣、化驗、計算、標定工作強度就較大，同時花費的時間也很長，一般一次標定需要3至4天才能完成。

5結語

總之，經過3年多的間斷運行，雖然微波水分儀在線運行仍然存在一些問題，但通過大量數(shù)據(jù)的校準，其準確性、可靠性都在提高。只要校準方法正確，校準的數(shù)據(jù)量繼續(xù)增加，再能克服或減少現(xiàn)場一些影響微波水分分析儀的外因，不斷提高職工素質加強維護和管理，在煤調濕技術中選擇微波水分儀是合適的。

參 考 文 獻

[1]楊建華等.備煤工藝與設備[M].北京：化學工業(yè)出版社，2005，12

[2]郭樹才，胡浩權.煤化工工藝學(第3版)[M].北京：化學工業(yè)出版社，2012

Application of Microwave Moisture System

in MCC Technology of Masteel

WANG Tao，CUI Shao-hua，MA Yun

Abstract：In the process of MCC，by the application of microwave moisture system realized moisture date real-time monitoring ，coal moisture content prompt understanding, that achieved coal moisture content effective control. And provide some basis for improving coke production, energy conservation and emissions reduction, strengthening the management of thermal technics and improving the gas recovery rate.

Key words：microwave；moisture system；application

作者簡介：汪濤(1963- )，男，馬鋼股份公司煤焦化公司,工程師。

收稿日期：2014-04-10

中圖分類號：TQ522.16

文獻標識碼：B

文章編號：1672-9994(2015)02-0046-03