重介分選反分流工藝設計與應用實踐

王彩霞，王 健

(1.晉能控股煤業集團 煤炭洗選加工利用分公司， 山西 晉城 048200； 2.晉能控股集團 技術研究院， 山西 晉城 048200)

密度控制是重介分選工藝效果的重要保證。分流是密度控制的關鍵執行動作之一，即精煤產品脫介篩合介段篩下濃縮懸浮液通過分流設備分流到稀懸浮液系統，再經過磁選機凈化和濃縮后返回合格介質桶的過程。分流作用主要表現在兩點：提高重介懸浮液密度；降低系統中煤泥含量?？梢姡至髯鳛檎{整重介懸浮液密度的一個重要方法和手段，在重介旋流器分選過程中起著重要的作用。

然而在某些洗煤廠，脫介篩合介段過短，稀介段過長，導致實際進入磁選機的濃縮懸浮液量過多，其實質是相當于進行了一部分分流，此時合介桶懸浮液密度大都高于設定值，必須通過“大補水”來降低懸浮液密度，懸浮液密度實際處于一種“高位平衡”狀態，并非最佳平衡點，選煤廠必定存在“高水耗”和“高介耗”，洗選成本明顯增加。因此，對這種工況進行分流工藝改進，設計一種“反分流”工藝以及相應的分流裝置，以保證分流量最佳，懸浮液密度平衡點最佳。

1 反分流工藝與裝置設計

反分流工藝設計思路：改變傳統設計的合介往稀介分流方法，從脫介篩篩下稀介段往合介段進行適量反分流，從而合理減少進入磁選機的懸浮液量，降低合介桶中懸浮液密度，減少補水量，在保證懸浮液密度控制前提下，降低介質消耗。

反分流工藝及反分流裝置見圖1.

1—精煤脫介篩 2—稀介段 3—合介段 4—反分流裝置 5—合介桶 6—稀介桶 7—分流旁路 8—旁路蝶閥 9—防堵塞管路 10—分流蝶閥 11—分流管路 12—防堵蝶閥圖1 反分流工藝及反分流裝置示意圖

工藝設計：精煤脫介篩分為合介段和稀介段，合介段篩下為合格介質，直接進入合介桶，稀介段篩下一部分進入稀介桶，另一部分通過反分流裝置進入合介桶。

反分流裝置設計：執行機構設計的優劣對于控制系統性能實現很重要，為此針對上述特殊工況的選煤現場實際情況和管路結構與布置，設計了復合分流裝置(圖1)，分流旁路和分流管路共同組成了雙重分流結構，應對現場煤質波動，同時在上述兩管路上分別安裝旁路蝶閥和分流蝶閥調整分流量，其中旁路蝶閥作為輔助分流閥門，開度固定，分流蝶閥作為主調蝶閥，起主要作用(自動控制用執行機構)。在防堵塞管路上安裝防堵蝶閥，當反分流裝置出現堵塞情況時，打開防堵蝶閥，將稀介直接返回稀介桶。

反分流裝置特點：1) 改變原分流執行機構的有壓分流模式，分流閥在脫介篩下安裝，避免了大塊煤存在，保證了執行機構可靠性。2) 針對現場實際工況，設計了分流閥雙重分流結構，應對煤質波動，提高控制系統魯棒性。3) 設計了分流管路防堵塞管路，提高了分流閥壽命。

2 反分流工藝控制系統設計

重介懸浮液密度智能控制系統采用3層結構，總架構見圖2，在原有控制系統中增加反分流控制模塊，反分流控制以補水閥位設定值做輸入，反分流閥作為輸出，形成單輸入和單輸出的控制架構，采用PID控制器完成，同時將桶位高限作為停用反分流自動控制的依據，反分流控制框圖見圖3. 補水閥設定值以工業運行經驗為準，取相對小值，減少補水量。

圖2 重介懸浮液密度智能控制系統總架構圖

圖3 反分流控制系統框圖

3 工業性應用

成莊礦模塊化選煤廠采用重介旋流器進行分選，其中脫介篩在改造中延長了稀介段長度，相應縮短了合介段長度，導致形成了大分流和大補水的運行工況。因此，該廠進行了反分流工藝、裝置和控制系統的設計并在末煤車間進行了工業性試驗?？刂葡到y采用原控制系統的整體架構，即PLC采用原控制系統AB 1769 PLC，增加模擬量輸入、模擬量輸出模塊即可，反分流裝置采用該設計的組合裝置包括分流閥，其他傳感器和原控制系統相同，增設相應的反分流PID控制器，其他控制系統不變。

工業試驗研究表明，采用反分流工藝并實現自動控制后，密度控制穩定、質量穩定、反分流量相對穩定，且保持了合理的混料桶桶位，改變了原工藝大分流大補水的高位平衡狀態，形成重介分選過程在新的水介平衡點上分選條件，取得了降低介耗和水耗的效果。目前已經進入工業應用階段，現場運行效果良好。

4 結 論

提出了反分流工藝、反分流裝置和反分流控制系統設計方案，實現了反分流自動控制，為系統從高水耗和高介耗調整為較低平衡創造了條件。反分流控制和原控制系統可同步運行，且反分流調節靈活，保證了重介懸浮液密度控制的準確性和穩定性。在成莊礦選煤廠的工業應用表明，在保障重介洗煤過程穩定運行基礎上，有效降低了洗煤廠水耗和介耗，降低了洗選成本，增加了經濟效益。