烧结混合料智能制粒控制系统及方法

摘要

本发明涉及烧结的技术领域，特别涉及一种烧结混合料智能制粒控制系统及方法，其对烧结混合料配料、混料、制粒的全过程增设智能控制系统并优化改善相关环节，利用智能制粒专家系统整合混料机本体及前端各设备系统，强化混合料制粒，最终实现烧结的高效、高质、降耗、提产、增效目标；控制系统包括智能自动加水模块、粒径在线检测模块、雾化造粒模块以及智能制粒专家模块，智能制粒专家模块根据粒径分析结果对各控制模块进行巡检式检测及控制调整，智能自动加水模块与雾化造粒模块结合实现对一次混料机和二次混料机内水分测量、加水量与加水方式的智能控制，节约烧结燃料效果显著，过湿层减小，透气性增加，制粒率大幅提升，粒级改善。

权利要求

1.烧结混合料智能制粒控制系统，其特征在于，包括智能自动加水模块（300）、粒径在线检测模块（400）、雾化造粒模块（500）以及与上位机（100）数据通信的智能制粒专家模块（200），其中：所述智能自动加水模块（300）用于对一次混料机（1）内加水量的自动控制，包括模糊前馈控制单元（301）、专家反馈单元（302）和智能综合控制单元（303），所述模糊前馈控制单元（301）用于采集烧结混合料配料过程的实时配料数据，并基于模糊控制理论进行数据预处理，将处理结果作为前馈数据，参与最终加水量计算，配料数据包括混合料总流量、烧结工艺的目标水分值、混料机出口位置的水分测量值和配料过程计算的加水流量；专家反馈单元（302）用于根据多年积累的实际大数据对于前馈数据给出反馈控制数据；智能综合控制单元（303）用于根据前馈数据和反馈控制数据经过综合分析、推理和模型运算给出实际加水量，并将加水指令分配给加水执行器，使之调节加水量；智能自动加水模块（300）整个闭环控制系统具备自学习功能；

所述粒径在线检测模块（400）用于对烧结混合料制粒造球生成的视频图像进行粒径分析，并准确检测出合格球的比例数量；

所述雾化造粒模块（500）包括雾化造粒控制单元（501）及与其电信号连接的喷雾组件（502），喷雾组件（502）设置于二次混料机（2）内，所述雾化造粒控制单元（501）用于构建根据目标水分值、喷雾量、水分测量值和加水量形成的雾量‑水分控制模型，根据物料重量、物料配比形成的雾量‑重量控制模型，以及根据物料属性不同、成球的速度及成球的成因形成的雾径‑属性模糊控制模型，并能够结合粒径在线检测结果实现最佳化造粒工艺控制；

所述智能制粒专家模块（200）用于统筹关联控制烧结混合料制粒工艺过程中各设备和各控制模块。

2.如权利要求1所述的烧结混合料智能制粒控制系统，其特征在于，所述一次混料机（1）和二次混料机（2）出口位置均设置用于检测所述水分测量值的水分测量仪一（3）。

3.如权利要求2所述的烧结混合料智能制粒控制系统，其特征在于，还包括与所述智能制粒专家模块（200）数据通信连接的燃料干基配料模块（600），所述燃料干基配料模块（600）包括用于对燃料进行实时水分测量的水分测量仪二（4）和用于对干基燃料进行称重的皮带称，并能够对燃料配料重量进行控制。

4.如权利要求3所述的烧结混合料智能制粒控制系统，其特征在于，所述水分测量仪一（3）和/或水分测量仪二（4）为接触式水分测量仪。

5.如权利要求1所述的烧结混合料智能制粒控制系统，其特征在于，还包括与所述智能制粒专家模块（200）数据通信连接的物料预润湿模块（700），物料预润湿模块（700）在亲水润湿差的矿粉进入主皮带时加装喷雾润湿及搅拌装置，并能够对润湿度进行自动闭环控制。

6.如权利要求1所述的烧结混合料智能制粒控制系统，其特征在于，还包括与所述智能制粒专家模块（200）数据通信连接的生石灰消化模块（800），用于对石灰提前加水过程中根据料仓号或石灰活性度对消化时间、加水量和石灰重量实现闭环控制。

7.如权利要求1所述的烧结混合料智能制粒控制系统，其特征在于，还包括与所述智能制粒专家模块（200）数据通信连接的料温提升模块（900），设置热水和/或蒸汽计量调控装置以及料温测量装置（901），用于对混合料温度闭环管理。

8.一种烧结混合料智能制粒控制方法，其特征在于，是根据权利要求1‑7任一项所述的烧结混合料智能制粒控制系统实现的，通过燃料干基配料模块（600）对燃料进行实时水分测量，与皮带称形成干基燃料闭环重量控制；将需要预润湿的矿种，通过喷雾润湿及搅拌装置将物料预润湿模块（700）计算好的加水量以雾化形式均匀加入，保证矿物颗粒得到充分的提前润湿，再与其他矿种一起进行混合制粒；采用在石灰消化器内、螺旋给料机内和/或配料大皮带生石灰下料处加水方式使生石灰进行多级消化；粒径在线检测模块（400）对烧结混合料制粒造球生成的视频图像进行粒径分析，并准确检测出合格球的比例数量，智能制粒专家模块（200）根据粒径分析结果对智能自动加水模块（300）、雾化造粒模块（500）、物料预润湿模块（700）和生石灰消化模块（800）进行巡检式检测及控制调整，智能自动加水模块（300）与雾化造粒模块（500）结合实现对一次混料机（1）和二次混料机（2）内水分测量、加水量控制与加水方式的智能控制，物料预润湿模块（700）自动控制亲水润湿差的矿粉的润湿度，生石灰消化模块（800）闭环控制生石灰消化时间、加水量和生石灰重量，以满足粒径最优化。

9.如权利要求8所述的烧结混合料智能制粒控制方法，其特征在于，配料时，返矿仓位控制在三分之一到二分之一之间，返矿料中小于 0.5 mm 的黏附粉含量占比在 40% ～ 

50%，且返矿配比每次调整不超过3%，时间间隔不低于1小时。

10.如权利要求8所述的烧结混合料智能制粒控制方法，其特征在于，采取任意一种或几种以下方法提高混合料温度：

a.物料预润湿、生石灰消化、混合料加水步骤中其中任一个步骤或几个步骤或全部步骤的水源为热水；

b.二次混料机（2）内通蒸汽，蒸汽设置在雾化造粒后端位置，利于提温造粒；

c.布料点加设蒸汽管路预热物料，提高布料温度；

d.皮带加设皮带罩，包裹保温，减小热损失，同时改善环境；

e.加设皮带罩的前提下，二次混料机出口在皮带罩内加蒸汽；

以上方法设置热水或蒸汽时均设置有与料温提升模块（900）通信连接的计量调控装置。

说明书

烧结混合料智能制粒控制系统及方法

技术领域

[0001] 本发明涉及烧结的技术领域，特别是涉及一种烧结混合料智能制粒控制系统及方法。

背景技术

[0002] 在我国,绝大多数高炉入炉炉料是烧结法提供的,可以说，烧结对于我国的冶金工业起着举足轻重的作用。针对国家对钢铁行业节能降耗要求，以及现代化烧结生产不断向精细化发展，厚料层烧结作为提高烧结矿产品质量和节能降耗的综合措施，得到了国内外一致认可。而厚料层烧结首先要解决料层的透气性问题，所以，混合料制粒是最重要的环节。影响烧结混合料制粒的因素很多，涵盖烧结混合料配料、混料、制粒的全过程，在此过程中，现有配套设备不完善，精细化程度不够，同时各环节设备无法统筹控制，造成烧结混合料制粒率较低、成分不均匀、能耗较高。

[0003] 现有配套设备不具备自适应工艺的变化，不具备生产过程中某些因素的变化自动跟踪变化，因此配套设备的缺陷影响了整条烧结线。由于烧结过程的变量很多。每个环节控制精细不够，诸多较小变化累积叠加导致烧结发生不利因素，影响烧结最终的结果。对烧结过程中的不利因素变化，应对措施简单，采用人工干预的手段过多，不具备自动检测和自动处理的响应系统。

发明内容

[0004] 为解决上述技术问题，本发明提供一种烧结混合料智能制粒控制系统及方法，对烧结混合料配料、混料、制粒的全过程增设智能控制系统并优化改善相关环节，利用智能制粒专家系统整合混料机本体及前端各设备系统，强化混合料制粒，最终实现烧结的高效、高质、降耗、提产、增效目标。

[0005] 为实现上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：

[0006] 本发明一方面提供一种烧结混合料智能制粒控制系统，包括智能自动加水模块、粒径在线检测模块、雾化造粒模块以及与上位机数据通信的智能制粒专家模块，其中：

[0007] 所述智能自动加水模块用于对一次混料机内加水量的自动控制，包括模糊前馈控制单元、专家反馈单元和智能综合控制单元，所述模糊前馈控制单元用于采集烧结混合料配料过程的实时配料数据，并基于模糊控制理论进行数据预处理，将处理结果作为前馈数据，参与最终加水量计算，配料数据包括混合料总流量、烧结工艺的目标水分值、混料机出口位置的水分测量值和配料过程计算的加水流量；专家反馈单元用于根据多年积累的实际大数据对于前馈数据给出反馈控制数据；智能综合控制单元用于根据前馈数据和反馈控制数据经过综合分析、推理和模型运算给出实际加水量，并将加水指令分配给加水执行器，使之调节加水量；智能自动加水模块整个闭环控制系统具备自学习功能；

[0008] 所述粒径在线检测模块用于对烧结混合料制粒造球生成的视频图像进行粒径分析，并准确检测出合格球的比例数量；

[0009] 所述雾化造粒模块包括雾化造粒控制单元及与其电信号连接的喷雾组件，喷雾组件设置于二次混料机内，所述雾化造粒控制单元用于构建根据目标水分值、喷雾量、水分测量值和加水量形成的雾量‑水分控制模型，根据物料重量、物料配比形成的雾量‑重量控制模型，以及根据物料属性不同、成球的速度及成球的成因形成的雾径‑属性模糊控制模型，并能够结合粒径在线检测结果实现最佳化造粒工艺控制；

[0010] 所述智能制粒专家模块用于统筹关联控制烧结混合料制粒工艺过程中各设备和各控制模块。

[0011] 一种可能的技术方案中，所述一次混料机和二次混料机出口位置均设置用于检测所述水分测量值的水分测量仪一。

[0012] 一种可能的技术方案中，还包括与所述智能制粒专家模块数据通信连接的燃料干基配料模块，所述燃料干基配料模块包括用于对燃料进行实时水分测量的水分测量仪二和用于对干基燃料进行称重的皮带称，并能够对燃料配料重量进行控制。

[0013] 一种可能的技术方案中，所述水分测量仪一和/或水分测量仪二为接触式水分测量仪。

[0014] 一种可能的技术方案中，还包括与所述智能制粒专家模块数据通信连接的物料预润湿模块，物料预润湿模块在亲水润湿差的矿粉进入主皮带时加装喷雾润湿及搅拌装置，并能够对润湿度进行自动闭环控制。

[0015] 一种可能的技术方案中，还包括与所述智能制粒专家模块数据通信连接的生石灰消化模块，用于对石灰提前加水过程中根据料仓号或石灰活性度对消化时间、加水量和石灰重量实现闭环控制。

[0016] 一种可能的技术方案中，还包括与所述智能制粒专家模块数据通信连接的料温提升模块，设置热水和/或蒸汽计量调控装置以及料温测量装置，用于对混合料温度闭环管理。

[0017] 本发明另一方面提供一种烧结混合料智能制粒控制方法，是根据任一项上述的烧结混合料智能制粒控制系统实现的，通过燃料干基配料模块对燃料进行实时水分测量，与皮带称形成干基燃料闭环重量控制；将需要预润湿的矿种，通过喷雾润湿及搅拌装置将物料预润湿模块计算好的加水量以雾化形式均匀加入，保证矿物颗粒得到充分的提前润湿，再与其他矿种一起进行混合制粒；采用在石灰消化器内、螺旋给料机内和/或配料大皮带生石灰下料处加水方式使生石灰进行多级消化；粒径在线检测模块对烧结混合料制粒造球生成的视频图像进行粒径分析，并准确检测出合格球的比例数量，智能制粒专家模块根据粒径分析结果对智能自动加水模块、雾化造粒模块、物料预润湿模块和生石灰消化模块进行巡检式检测及控制调整，智能自动加水模块与雾化造粒模块结合实现对一次混料机和二次混料机内水分测量、加水量控制与加水方式的智能控制，物料预润湿模块自动控制亲水润湿差的矿粉的润湿度，生石灰消化模块闭环控制生石灰消化时间、加水量和生石灰重量，以满足粒径最优化。

[0018] 上述技术方案中，配料时，返矿仓位控制在三分之一到二分之一之间，返矿料中小于 0.5 mm 的黏附粉含量占比在 40% ～ 50%，且返矿配比每次调整不超过3%，时间间隔不低于1小时。

[0019] 一种可能的技术方案中，采取任意一种或几种以下方法提高混合料温度：

[0020] a.物料预润湿、生石灰消化、混合料加水步骤中其中任一个步骤或几个步骤或全部步骤的水源为热水；

[0021] b.二次混料机内通蒸汽，蒸汽设置在雾化造粒后端位置，利于提温造粒；

[0022] c.布料点加设蒸汽管路预热物料，提高布料温度；

[0023] d.皮带加设皮带罩，包裹保温，减小热损失，同时改善环境；

[0024] e.加设皮带罩的前提下，二次混料机出口在皮带罩内加蒸汽；

[0025] 以上方法设置热水或蒸汽时均设置有与料温提升模块通信连接的计量调控装置。

[0026] 与现有技术相比本发明的有益效果为：智能自动加水模块中模糊前馈控制单元采集烧结混合料配料过程的实时配料数据，并基于模糊控制理论进行数据预处理，将处理结果作为前馈数据，专家反馈单元根据多年积累的实际大数据分析，对水分值、水分偏差和干扰变量进行预处理和统计计算，自动给出反馈控制量；智能综合控制单元在模糊前馈和专家反馈的基础上的一个智能控制，运算后给出实际加水量并将加水指令分配给加水调节阀门，从而实现了混合料水分的三个控制回路的智能控制；智能制粒专家模块根据粒径分析结果对各控制模块进行巡检式检测及控制调整，使制粒率始终保持在最优化状态。智能自动加水模块与雾化造粒模块结合实现对一次混料机和二次混料机内水分测量、加水量控制与加水方式的智能控制，经试验验证，本发明实施案例能够实现控制水分实时测量精度达±0.2%，加水量精度达±0.3%，加水量明显减少，节约烧结燃料效果显著，可节省吨料燃料及吨料电力，过湿层减小，透气性增加，制粒率大幅提升，粒级改善，提产增效效果明显；实时水分测量值、加水流量、喷雾流量、喷雾粒经、生石灰消化时间、消化用水流量、预润湿水量、物料温度、混合料粒级实时数据等均实现在中控制室屏幕显示、记录，实现烧结制粒工艺的多节点智能自动巡检响应控制。

附图说明

[0027] 图1是本发明实施例的烧结混合料智能制粒控制系统组成结构示意图；

[0028] 图2是本发明实施例的烧结混合料智能制粒控制方法的流程示意图；

[0029] 图3是智能自动加水模块控制加水过程示意图；

[0030] 图4是智能自动加水模块数据处理过程示意图；

[0031] 图5是雾化造粒模块组成结构示意图；

[0032] 图6是二次混料机内部混料造球衬板结构示意图。

具体实施方式

[0033] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

[0034] 如图1所示，本发明实施例的烧结混合料智能制粒控制系统，包括智能自动加水模块300、粒径在线检测模块400、雾化造粒模块500以及与上位机100数据通信的智能制粒专家模块200，其中：

[0035] 所述智能自动加水模块300用于对一次混料机1内加水量的自动控制，包括模糊前馈控制单元301、专家反馈单元302和智能综合控制单元303，所述模糊前馈控制单元301用于采集烧结混合料配料过程的实时配料数据，并基于模糊控制理论进行数据预处理，将处理结果作为前馈数据，参与最终加水量计算，配料数据包括混合料总流量、烧结工艺的目标水分值、混料机出口位置的水分测量值和配料过程计算的加水流量；专家反馈单元302用于根据多年积累的实际大数据对于前馈数据给出反馈控制数据；智能综合控制单元303用于根据前馈数据和反馈控制数据经过综合分析、推理和模型运算给出实际加水量，并将加水指令分配给加水执行器，使之调节加水量；

[0036] 混合料的水分控制对于烧结至关重要，对于质量、产量、能耗影响较大，混合料的水分和烧结原料的重量、含水量和配料过程的加水流量直接相关，混合料的水分适宜是保证造粒、改善料层透气性的重要条件。

[0037] 1）合适的水分在烧结过程中的反映：烧结料透气性好，改善了烧结料的导热性，使料层中的热交换条件变好，有利于将烧结带控制在较窄的范围内，减少了烧结过程中料层对气流的阻力，同时保证了在燃料消耗较少的情况下，获得必要的高温。

[0038] 2）水分含量少时对烧结生产的影响：首先，在混合制粒过程中就不能成球，混合料的粒度及粒度组成变差，因而料层的透气性变坏，垂直烧结速度降低，严重时使烧结过程无法进行。

[0039] 3）水分含量过大对烧结生产的影响：混合料水分过大时，在烧结过程中会因高温蒸发的大量水汽进入气流中，当下部烧结料温度低于“露点”温度时，气流中的水汽几乎都不能随气流一起排至大气，而会在料层温度低于露点温度的冷料上冷凝下来，致使该部的物料水分超过其原始水分，形成过湿层，原始水分含量越大，则过湿层愈严重，过湿层会破坏烧结料的透气性。

[0040] 本发明智能自动加水模块300中模糊前馈控制单元301采集烧结混合料配料过程的实时配料数据，并基于模糊控制理论进行数据预处理，将处理结果作为前馈数据，参与最终加水量计算，例如，本实施例中，模糊前馈控制单元301从配料系统中得到的变量如表1所示：

[0041] 表1 模糊前馈控制单元从配料系统中得到的变量

[0042]

[0043] 其中，W为物料加水环节的权重总流量。W的组成根据不同物料温度、放热、难容性、物料特性、化学反应等属性进行了权重计算。水分测量仪一3测量值Ms为一次混料机1处的水分测量仪一3实时测量值。

[0044] 模糊前馈控制单元301根据实时配料数据，将几种物料实时料流量与对应的权重系数运算，得到各种物料的权重料流量；基于数据模糊理论，将对各种料流数据采用均值、误差分析、数据整理，并根据数据堆栈技术分别存储到各种料流量的数据区域。

[0045] 因为烧结物料的水分=（含水量/物料重量+含水量）*100%，由于物料的原始状态、遇高温或遇水蒸发特性和含水量不同，造成如果按照实际物料重量控制加水，将出现较大偏差，致使控制不稳定不精确，因此，引入物料权重系数的概念。

[0046] 在数学上，权重系数是为了显示若干量数在总量中所具有的重要程度，分别给予不同的比例系数。权重系数可通过经验方法或多因素统计方法获得，获得方法可根据现有技术具体选择，此处不再予以赘述；本发明中，物料权重系数是指该物料在与水混合后，是否产生物理和化学变化、吸热、蒸发等，造成含水量的流失，而对最终烧结物料的水分产生影响；根据申请人多年实践，确定了不同物料的权重系数。

[0047] 以某公司265烧结机自动加水系统为例，部分物料权重系数如表2所示：

[0048] 表2 265烧结机部分物料权重系数及权重流量：

[0049]

[0050] 从上表看出，原有总流量为364吨/小时，权重总流量为351.3吨/小时，权重总流量考虑了物料本身属性及特点，用权重流量作为控制系统所需的物料流量，更切合实际应用。

[0051] 物料的权重系数通过上位机100输入，当物料属性发生较大变化时，可进行调整，以便系统更稳定，控制精度更高，响应更快。

[0052] 由于各种料仓相对于一次混料机1的距离不同，需要计算各种物料到达一次混料机1的时间，并在到达一次混料机1时刻，按照各种料流量时间段的数据，实时提取各种物料的权重料流量，将各种料流量累加形成原料权重总料流量。

[0053] 模糊前馈根据原料权重料流量实时数据，结合加水流量Ww的计算公式，根据模糊控制理论和自学习技术计算出实时的加水流量，并与从专家反馈单元302中得到的数据对加水流量进行评估、对比，对实时加水流量精细调节、控制；同时，模糊前馈控制单元301将实时控制数据发送给专家反馈单元302数据区存储；烧结工艺配水控制是一个多因素大滞后的一个系统，采用传统的PID及反馈闭环控制是很难完成这样的控制的，一旦参数变化，采用传统的控制理论将可能引起系统的震荡或者大的过冲，因此必须使用模糊控制理论来解决多变量大滞后下的稳态运行问题。

[0054] 专家反馈单元302根据多年积累的实际大数据分析，结合实时测量数据、物料量、物料种类的变化、加水量等数据，建立专家反馈控制模型，对水分值、水分偏差和干扰变量进行预处理和统计计算，自动给出反馈修正控制量。

[0055] 如图3所示，智能综合控制单元303在模糊前馈和专家反馈的基础上的一个智能控制，将前馈数据和反馈控制量输入智能综合控制模型并进行推理和运算，输出量给工况经验模型，运算后给出实际加水量并将加水指令分配给加水调节阀门5，同时管路上设有流量计6和压力变送器7，对加水指令对于加水调节阀门5的控制效果进行反馈，从而实现了混合料水分的三个控制回路的智能控制。

[0056] 优选的，智能自动加水模块300整个闭环控制系统具备自学习功能，在专家参数库支持下，保持最优化回归，包括人工控制参数的学习和优化功能均包含在此系统中；如图4所示，其依托水分测量值，结合配料信息、关联物料属性、物料权重、专家经验数据及自学习数据处理技术，形成模糊前馈（FF）、专家反馈（EF）、智能综合（II）三个软件包，在其控制下加水平稳,使得烧结料水分控制在一个稳定的含水量，符合烧结工艺需求。

[0057] 优选的，一次混料机1出口和二次混料机2出口位置设置用于检测所述水分测量值的水分测量仪一3，水分测量仪一3优选为测量部位与物料直接接触的接触式测量方式，此测量方式优于红外线及微波的点对点测量,可以测量单位体积的平均水分，更能代表实际工况。该测量方法不受粉尘、蒸汽、高温、照度等环境影响，不受物料配比及物料形态影响，使得测量水分值更直接、更精准、更稳定；例如，水分测量仪一具体可选择申请号为201920903573.3，专利名称为一种接触式探头水分传感器中公开的水分传感器。

[0058] 粒径在线检测模块400用于对烧结混合料制粒造球生成的视频图像进行粒径分析，并准确检测出合格球的比例数量；粒径在线检测模块400借助机器视觉技术和数字图像处理技术，对烧结混合料制粒造球生成的视频图像进行实时粒径分析，准确检测出合格球的比例数量，并将结果输出至智能制粒专家模块200，智能制粒专家模块200根据制粒粒径分布情况和趋势，以及来料的水分和来料量的情况，对混料机进行加水量、加料量等元素的调整，同时对配料工艺等提出调整建议，达到自动制粒，并提升制粒合格率的目标。

[0059] 优选地，粒径在线检测模块400设置制粒合格率异常报警功能，能够及时调整生产工艺，提高制粒合格率和生产效率；进一步地，粒径在线检测模块400设置历史查询功能，可以查询任意时间段内制粒的平均粒级和分布比例的历史变化趋势；还可以设置数据输出端口，为后续的智能制粒专家模块200提供稳定的实时数据，图像、数据长时间存储。

[0060] 所述雾化造粒模块500包括雾化造粒控制单元501及与其电信号连接的喷雾组件502，如图5所示，雾化造粒控制单元501设置在制粒主机内，喷雾组件502可以设置为敷设在二次混料机2内的喷雾横梁，所述雾化造粒控制单元501用于构建根据目标水分值、喷雾量、水分测量值和加水量形成的雾量‑水分控制模型，根据物料重量、物料配比形成的雾量‑重量控制模型，以及根据物料属性不同、成球的速度及成球的成因形成的雾径‑属性模糊控制模型，并能够结合粒径在线检测结果实现最佳化造粒工艺控制，实现“滴水成球、喷雾长球”的功能，提高制粒率。

[0061] 所述智能制粒专家模块200用于统筹关联控制烧结混合料制粒工艺过程中各设备和各控制模块。

[0062] 烧结工艺影响要素很多。其中烧结时间是影响烧结生产率的一个重要变量，烧结时间取决于穿过料层的热前沿速度，而良好的透气性对热前沿速度至关重要。所以，透气性在烧结工艺中的作用非常关键。烧结时原始透气性是非常重要的，在烧结过程中保持良好的透气性同样是重要的。

[0063] 制粒，不仅改善了烧结混合料的透气性，而且也改善了烧结过程。通过制粒可以使细物料更接近，使它粘附在较大的矿粉和返矿料颗粒上，以形成良好的液相，烧结过程中使它们在液相中结合在一起或被液相粘结起来。故，良好的制粒率及制粒质量，可有效改善烧结产量和质量。

[0064] 影响烧结制粒的因素很多，各个厂家具体情况不一，但普遍存在下列问题：

[0065] 1）配套设备不具备自适应工艺的变化，不具备生产过程中某些因素的变化自动跟踪变化，因此配套设备的缺陷影响了整条烧结线。

[0066] 2）由于烧结过程的变量很多。每个环节控制精细不够，诸多较小变化累积叠加导致烧结发生不利因素，影响烧结最终的结果。

[0067] 3）对烧结过程中的不利因素变化，应对措施简单，采用人工干预的手段过多，不具备自动检测和自动处理的响应系统。

[0068] 本发明采用智能制粒专家模块通过智能控制和整合相关配套设备，解决配料、混料、制粒过程中对烧结不利因素，提高制粒率、增加透气性、减低能耗、提产增效；其可以由可编程控制器、工业控制机、通讯模块等组成硬件，对烧结配料数据、物料属性、烧结数据等进行采集，对智能自动加水模块、粒径在线检测模块和雾化造粒模块等控制模块进行巡检式检测及调整，满足粒经最优化。

[0069] 作为本发明的一种优选实施方式，还包括与所述智能制粒专家模块200数据通信连接的燃料干基配料模块600，所述燃料干基配料模块600包括用于对燃料进行实时水分测量的水分测量仪二4和用于对干基燃料进行称重的皮带称，燃料干基配料模块600将水分测量仪二4实时测量的水分测量信息和皮带秤对干基燃料的称重信息传递至智能制粒专家模块200，智能制粒专家模块根据上述信息，结合原料矿料原始水分数据，剔除水分对应的燃料含水重量后，给燃料配料结果一个修正值，实现干基配料，并能够对燃料配料重量进行控制，使烧结线燃料配比更精准，有效控制燃料因水分的变化造成过量或不足，间接控制烧结线碳的波动；优选地，水分测量仪二4为接触式测量方式，具体可选择申请号为201920903573.3，专利名称为一种接触式探头水分传感器中公开的水分传感器。

[0070] 作为本发明的一种优选实施方式，还包括与所述智能制粒专家模块200数据通信连接的物料预润湿模块700，物料预润湿模块700在亲水润湿差的矿粉进入主皮带时加装喷雾润湿及搅拌装置，并能够对润湿度进行自动闭环控制；根据不同矿粉的润湿性差异，选择亲水润湿差的矿粉在混合制粒之前提前加水，使这类干燥的物料润湿后，在混料机内能与相近水分的其他物料均匀混和，可以实现对这些矿粉颗粒的预润湿以提高这部分物料粒子在参与制粒时的表面含水量，减少混合料细颗粒的存在，相比传统制粒工艺而言，强化混合料的制粒过程，改善混合料的制粒效果，料层透气性得到改善；通过喷雾润湿及搅拌装置将提前计算好的加水量以雾化形式均匀加入，保证矿物颗粒得到充分的提前润湿，可以在不显著增加生产成本的条件下大幅提高制粒效果，是烧结生产企业在面对复杂铁矿粉用料条件下可采用的一种制粒新工艺；物料预润湿模块700自动控制润湿度，实现润湿度本地控制或中控室控制，并且能够对润湿水量进行计量，并将数据传送至智能制粒专家模块200，并在上位机100显示操作。

[0071] 作为本发明的一种优选实施方式，还包括与所述智能制粒专家模块200数据通信连接的生石灰消化模块800，用于对石灰提前加水过程中根据料仓号或石灰活性度对消化时间、加水量和石灰重量实现闭环控制；制粒是混合料中水分和粘结剂黏附粗颗粒长大的过程。因此，黏附粉与核颗粒相对比例、黏附粉的性质、黏结剂用量和性质是影响制粒的关键因素；生石灰提前加水可以明显的提高生石灰的消化速率，缩短消化时间，确保生石灰在混匀过程中更容易的与其他原料均匀的混合在一起，而且混合料在经过蒸汽的预热之后，混合料温度可以达到65度左右，能够有效的消除烧结过程的过湿层，提高烧结过程的透气性，为进一步提高布料厚度创造了有利条件；本发明的生石灰消化模块800是在熔剂选择为生石灰，并且配料工艺中生石灰采用多级消化基础上关联设置，其中多级消化可以选择在石灰消化器内、螺旋给料机内和/或配料大皮带生石灰下料处加水等方式实现，生石灰消化模块可以根据料仓号或石灰活性度对不同品次石灰实现消化时间、加水量和石灰重量的自动闭环控制，并能够实现本地和/或远程（中控室）设定消化时间，数据传送至智能制粒专家模块200，并在上位机100显示操作。

[0072] 作为本发明的一种优选实施方式，还包括与所述智能制粒专家模块200数据通信连接的料温提升模块900，设置热水或蒸汽计量调控装置和料温测量装置901，用于对混合料温度闭环管理。

[0073] 混合料温度是制约烧结生产的一个重要因素，如果料温达到露点（例如65℃）以上，就可以显著减少料层中水蒸气冷凝形成的过湿层现象，在烧结过程中，下部烧结料不但不会产生过湿现象，反而可以使混合料干燥而降低其含水率，有效降低过湿层厚度和过湿层对气流的阻力，改善料层透气性，垂直烧结速度加快而显著提高烧结机生产效率。

[0074] 影响混合料温度的主要因素包括:环境温度、内部自循环返矿温度、生石灰质量及消化放热、蒸汽预热装置的热效率、混料以及混合制粒时的水温等。为了提高混合料温度，可以采取任意一种或几种以下措施：

[0075] a.物料预润湿、生石灰消化、混合料加水步骤中其中任一个步骤或几个步骤或全部步骤的水源为热水；

[0076] b.二次混合机内通蒸汽，蒸汽设置在雾化造粒后端位置，利于提温造粒；

[0077] c.布料点加设蒸汽管路预热物料，提高布料温度；

[0078] d.皮带加设皮带罩，包裹保温，减小热损失，同时改善环境；

[0079] e.加设皮带罩的前提下，二次混料机出口在皮带罩内加蒸汽；

[0080] 以上措施设置热水或蒸汽时均设置有与料温提升模块900通信连接的计量调控装置，同时增设料温测量装置901，所有信息并入智能制粒专家模块统一控制，实现闭环管理。

[0081] 本发明实施例的一种烧结混合料智能制粒控制方法，如图2所示，配料时，通过燃料干基配料模块600对燃料进行实时水分测量，与皮带称形成干基燃料闭环重量控制；将需要预润湿的矿种，通过喷雾润湿及搅拌装置将物料预润湿模块700计算好的加水量以雾化形式均匀加入，保证矿物颗粒得到充分的提前润湿，再与其他矿种一起进行混合制粒；采用在石灰消化器内、螺旋给料机内和/或配料大皮带生石灰下料处加水方式使生石灰进行多级消化；粒径在线检测模块400对烧结混合料制粒造球生产的视频图像进行粒径分析，并准确检测出合格球的比例数量，智能制粒专家模块200根据粒径分析结果对智能自动加水模块300、雾化造粒模块500、物料预润湿模块700和生石灰消化模块800进行巡检式检测及控制调整，智能自动加水模块300与雾化造粒模块500结合实现对一次混料机1和二次混料机2内水分测量、加水量控制与加水方式的智能控制，物料预润湿模块700自动控制亲水润湿差的矿粉的润湿度，生石灰消化模块800闭环控制生石灰消化时间、加水量和生石灰重量，以满足粒径最优化。

[0082] 上述技术方案的一种改进方式中，配料时，返矿仓位控制在三分之一到二分之一之间，返矿料中小于 0.5 mm 的黏附粉含量占比在 40% ～ 50%，且返矿配比每次调整不超过3%，时间间隔不低于1小时；返矿在重新配料过程中作为制粒过程中的核颗粒，它的配入量有着较为重要的作用，在实践生产过程中控制好返矿的配比和返仓位控制，不仅有利于烧结矿质量的稳定，而且有利于生产过程的稳定，为实现低碳、厚料层的操作创造了有利条件；通过合理的控制及管理，可以稳定返矿配比，为混匀料提供较多的热量，也稳定了制粒过程的核颗粒数量，提高了制粒过程的粒度的均匀性，从而保证了布料后烧结过程的稳定与烧结矿质量的提高；优选地，先确认烧结返矿和高炉返矿的粒度大小及比例，对于大于5mm占比较大的采用分流技术，粗粒返矿不参与制粒，而是在制粒后期加入，可不破坏细粒料成球，对于提高制粒效果有利，在烧结时还可发挥料层支撑作用。

[0083] 上述技术方案的一种改进方式中，如图6所示，在二次混料机内壁由入料端逐渐向出料端铺设一定宽度的螺旋导料板，螺旋的旋转方向为混料机旋转的反方向，从而形成逆螺旋，以改变混合料受力状态，并且导料板厚度逐渐增加，最终目的是让物料在混合机内更加充分的混合，实现混合料粒度的自动分级，达到大颗粒物料先向外走，小颗粒物料返回造球的目的，达到延长有效混合造球时间，增加物料有效滚动路程、提高造球效果的目的。

[0084] 验证对比试验

[0085] 现结合某265烧结项目实际案例进行数据对比说明如下：项目智能制粒控制系统包括根据本发明技术构思的智能自动加水模块300、粒径在线检测模块400、雾化造粒模块500、燃料干基配料模块600、预润湿模块700、生石灰消化模块800、料温提升模块900以及与上位机100数据通信的智能制粒专家模块200，智能制粒专家模块200统筹关联控制烧结混合料制粒工艺过程中各设备和各控制模块。

[0086] 经试验验证，本发明实施案例各模块综合作用下，能够有效提升制粒率，改善粒级，增强强度，数据如表3所示：

[0087] 表3 根据本发明技术构思改造前和改造后制粒效果对比结果

[0088]

[0089] 在本发明实施案例各模块综合作用下，能够有效提升混合料水分稳定率，减少加水量及燃料消耗，改善氧化亚铁(FeO)，降低返矿，提高烧结机利用系数，数据如表4所示：

[0090] 表4 根据本发明技术构思改造前和改造后稳定性效果对比结果

[0091]

[0092] 燃料干基配料模块600主要通过水分检测扣除该物料水分重量，即得该物料的瞬时干料量，通过对燃料等物料进行干基配料，解决了之前受雨水、原料原始水分等的影响而导致配比误差较大的缺点，降低了混匀矿成分、水分等的波动问题。经实践验证，混匀矿铁稳定率由原来的85.62%提升到88.68%，混匀矿含水量稳定率由90.22%提升到95.63%，进一步提高了混匀矿、烧结矿的质量稳定率，为烧结提质降耗创造了有力条件。

[0093] 预润湿模块700，主要将预润湿的物料，如返矿、焦粉、除尘灰以及部分矿粉，进行提前加水润湿处理，同时该润湿用水量从总体加水量中扣除，从而保证总体加水量稳定的前提下，提升混合料的制粒效果，经实践观察比较效果明显，具体比较方法如下：

[0094] 1）将需润湿的物料提前加水润湿到同样的润适度；

[0095] 2）同等条件下测量一混、二混出口制粒数据（以大于3mm粒径含量为标准）。

[0096] 前后数据对比如表5：

[0097] 表5 预润湿模块对制粒效果对比结果

[0098]

[0099] 生石灰消化模块800采用在石灰消化器内、螺旋给料机内和配料大皮带生石灰下料处加水方式使生石灰进行多级消化，生石灰消化过程会释放出热量到混合料中，能够有效提高料温，降低烧结过程的燃料消耗，同时减小过湿层，改善透气性，提高烧结利用系数，通过项目实践证明，使用生石灰消化后，烧结利用系数提高了0.016t/㎡·h,固体燃料消耗降低了0.15kg/t。

[0100] 料温提升模块900，同时采用以下方法提高混合料温度：

[0101] （1）物料预润湿、生石灰消化、混合料加水步骤全部步骤的水源为热水；

[0102] （2）二次混料机2内通蒸汽，蒸汽设置在雾化造粒后端位置，利于提温造粒；

[0103] （3）布料点加设蒸汽管路预热物料，提高布料温度；

[0104] （4）皮带加设皮带罩，包裹保温，减小热损失，同时改善环境；

[0105] （5）加设皮带罩的前提下，二次混料机2出口在皮带罩内加蒸汽；

[0106] 以上方法设置热水或蒸汽时均设置有与料温提升模块900通信连接的计量调控装置，通过料温提升体系，可有效提升料温，能够将料温提升至65℃以上，满足烧结工艺需求。

[0107] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。