工业硅原材料的水分在线检测仪

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一．概述：

工业硅生产中主要有三种原物料：硅石、小籽煤，以及木片。其中小籽煤和木片的水份相比硅石会有一个大的区间变化，对后续烘干工艺有很大影响。传统工艺的烘干方式是采用人工取样，送化验室化验，然而化验室采用国标烘干差重法获得物料的水份数值。实验室方式被认为是比较准确的方案，因为整个方案里面所有器具和操作方法都有溯源和标准。

二．原材料水份值对后续工艺的影响：1.对于烘干系统来说，烘干机只是一个功率设备，烘干后物料的水份值取决于烘干前的物料水份值。烘干机只是单纯进行烘干，具体烘干到什么程度取决于烘干机的出力，只能定性的进行判断，如果需要定性检验只能依靠实验室化验，实验室化验往往只能知道已经发生的事情。2.进入还原炉的物料水份值不应该太高或者太低，烘干后水份值过低，容易造成飞灰，飞灰过多造成车间粉尘浓度过高，对人员会造成职业危害的风险；车间粉尘浓度过高会有闪爆风险，会增加其他车间设备的技术要求，造成不必要的花费，其次过度烘干物料造成烘干机的不必要出力以至于浪费能源。3.进入还原炉物料水份过高造成的影响就更大，首先含有较高水份的物料进入还原炉，会降低还原炉内的温度。其次含水较高的物料中的水在炉内高温环境下瞬间转换为饱和蒸汽改变炉内压力。众所周知多晶硅还原炉的压力和温度以及其他参数都有相应的要求，不能频繁改变和波动。炉内压力过高而且还会增加安全风险和降低炉子寿命。因此原材料的水份控制在合理范围内，对于降低职业危害，环保节能，保证产品质量以及设备人员安全都至关重要。三、原始水份检测方案的优缺点

原始检测方案即：实验室化验的方式，检验物料的水份。此方案优点是准确，因为烘干法的精度排除人工因素以后可以认为等同于实验室天平的精度，然而再无其他优点可言。缺点可以分为四个方面：1.时效性差，操作复杂，按照相关规程，人工需要多次不同点的取样，然后进入烘干箱烘干2个小时后，立刻进行称重，计算重量差，这样反馈给烘干系统时候，该批次的物料可能已经进入了还原炉。

2. 即时性，实验室分析的物料水份值需要一个时间段才能给出结果，这对于烘干机的出力调节不能起到即时性的作用，对于整个生产意义不大。

3. 人工误差性，同一批物料不同的人员操作都可能造成一定程度的误差。

4. 开环控制不利于产品质量的把控和优化，如过物料的水份值和烘干机的出力行程闭环控制，将能更好的为后续工艺服务。

四．在线物料水份检测方案的建议

1. 在线物料水份检测即：通过在线的检测的方式检测物料的水份值，这种方式具备实时性，远传性，和准确性。实时性检测物料的水份值，物料从传感器表面经过就能快速测量物料的水份值，以满足PLC或者DCS的的通讯方式准确的将数据传送到系统内，在经过系统和烘干机出力进行一个PID的闭环控制，将物料烘干到工艺要求的水份值范围内。而这个过程只需要一台微波在线水份仪就可以完成水份数据的实时采集和传输。

2. 为什么采用微波在线水份仪？

在线水份仪进入中国市场已经经历了20年之久，早期应用在军工和制药行业比较多。国际上在线水份仪有三种原理：近红外光学原理，高频电容原理以及微波原理。红外原理只能测物料表面水份值，并且受粉尘和环境因素影响多用于烟草行业。高频电容原理和微波原理都是可以测量物料一定厚度内的平均水份值，多用于煤化工，电石，冶金行业。相比而言，高频电容原理水份仪需要和物料接触，不适应于块状物料的测量，会减少传感器寿命。结合工艺，微波水份仪更满足于现场两种物料（木片和籽煤）的水份测量。

3. 在线水份测量的优化效果对比。

在线水份仪应用后，可以减少人工取样的频率或者可以完全代替人工，实验室人员可以有更多精力投入到其他工作，而不是去现场的路上或者在等烘干箱烘干结束。

在线水份仪的检测数据会及时传送到上位机系统，上位机可以根据设定的水份值自动进行烘干机的出力调节，达到了实时性的控制和调节。比如该批次物料的水份值较高，通过水份仪检测和目标水份值有比较大的偏差，上位机会提高烘干机变频，使其达到目标水份值；该批次物料的水份值比较低，通过水份仪检测出具体水份值将该信息反馈给上位机，上位机将适当调节降低烘干机出力，使其物料不至于太干而造成飞灰导致的后续环保或者职业危害的影响。

4. 实验室方式和在线方式测量水份的工艺流程差别图。

          (传图麻烦,自行脑补）

                  

容易看出使用在线水份仪不仅满足工艺的优化，并且能够自动生成生产报表，和烘干机形成一个闭环控制。